作为一名环境工程专业的博士研究生,我博士期间的主攻方向是乡村生活污水处理工艺的研发。所以在看见“患者粪尿中检出活病毒”这样的报道后,很自然地联想到后续污泥污水的消毒工序。也许疫情形式如此严峻之下,多谨慎都不能视为恐慌。
到底我们应该如何处理含病毒的厕所废水呢?有以下两点因素需要考虑:第一,病毒随粪尿排出体外后的活性变化;第二,影响病毒活性的因素。
病毒由核酸分子(携带遗传信息,DNA或RNA)以及包裹着核酸的保护性蛋白质外壳组成。一些病毒的外壳还包裹着一层(可能从宿主细胞那里“借”来的)由蛋白质、多糖和脂类构成的包膜。冠状病毒就是一类具有包膜的RNA病毒,如下图所示:
M-膜糖蛋白,E-小包膜蛋白,S-刺突蛋白,N-核衣壳磷蛋白
病毒不能在宿主体外生长,此外病毒的生存不需要食物,由于这个原因病毒可以存活很长时间,特别是在低温环境中。一般55℃-60℃,加热1-3min病毒的蛋白质衣壳就会变性导致死亡(联想下煮鸡蛋);表面活性剂,氧化剂(84消毒液等)也能够有效地抑制或杀死病毒;空气湿度达到50-60%,基本上病毒就会被水气沉降,所以干冷易于病毒的传播。
模拟一个分户厕所废水单独处理的工艺,首先含有冠状病毒的粪尿被排入马桶,在冲洗水作用下经过排水管道流入化粪池;冲厕废水在化粪池内停留5-10天后,流入好氧处理室发生氧化反应,最后经过沉淀作用流出反应系统。如下图所示:
病毒可能的踪迹:
马桶-排水管道
粪尿由人体排出后,经马桶与冲洗水一同流入排水管道。病毒可能会残留在马桶里、排水管道中。病毒怕湿不怕干,所以当马桶或排水管干化后,残留的病毒通过空气介质完成“粪口”传播途径。所以我们一定要保证如厕后马桶表面冲刷干净,排水管道畅通,使得粪尿与冲洗水顺利地流进化粪池,这一点做到不难。
化粪池
游离氨对病原体具有灭活功能,病毒作为病原体的组成部分也会受到游离氨的影响。而且,游离氨对单股的RNA病毒灭活作用最强,灭活的机理是游离氨对RNA有较强的破坏作用。具体过程为:由于RNA(核糖核苷酸)2号位的O(氧)较为灵活,易在游离氨的作用下发生碱性酯交换的反应,从而裂解破坏RNA的结构,进而杀死病毒[1]。
因此,经过化粪池的吸附截留及灭活作用,近99%的病毒会在化粪池内被去除,剩下极少一部病毒进入好氧室。
好氧室-沉淀室
有幸进入好氧室的病毒最终会通过吸附-沉淀的机理随污泥排出系统,此时污水中存在的活性病毒的数量已经低于检测限[2]。
在好氧室内,可能存在这样一条病毒灭活的途径:如厕所废水这类的高氨氮废水,经过好氧氧化处理后,好氧室会出现游离亚硝酸(HNO2)的积累。而游离亚硝酸又能够与病毒核糖核苷酸的碱基反应,可能会导致RNA的结构遭到破坏,最终使病毒失活[3]。
此推测尚未被研究与验证,可以做为未来的研究方向。
粪尿作为排毒排泄物必然会携带一些病原体,但是若将粪尿废水单独处理将会激发其本身对病毒的“免疫力”,大家不用恐慌。所以,从卫生角度考虑,厕所废水单独处理对于生活污水处理工艺而言是一个合理的选择。
原标题:新视角|厕所废水对冠状病毒的“免疫力”——乡村厕所废水
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