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西安建大陈荣团队在自然指数期刊Water Research连发最新成果

2022-05-27 作者:张金帆,杨媛 编辑:张璐 来源:陕西省环境废弃物生物能源与资源再生科技创新团队

近期,自然指数(Nature Index)期刊、环境领域著名期刊"Water Research"陆续刊发3篇我校陈荣教授团队在污水病毒控制方面的研究成果。新冠疫情以来,环境中病毒引发的急性健康问题受到广泛关注。面向污水中病毒控制及健康回用重要需求,陈荣团队与日本东北大学Sano Daisuke教授合作,针对膜生物反应器这一污水再生处理新技术,系统地探索了病毒在反应器内的固-液界面行为、膜污染过程与病毒去除的相关关系,在国际上率先提出了厌氧膜生物反应器中致病性病毒的去除机制。研究成果为膜技术强化污水中病毒去除技术的发展做出了贡献。

污水中蕴含大量病原体,其中病毒因体积小、感染剂量低成为污水回用过程主要的健康风险来源。本研究发现,将厌氧生物处理与膜分离结合的厌氧膜生物反应器(AnMBR)对三类典型的人类肠道病毒(诺如病毒GI基因型、GII基因型和轮状病毒A型)的平均对数去除率(LRVs)分别可达4.64±1.23,5.00±1.51和2.31±1.34,相较当前广泛使用的传统活性污泥法具有更高的病毒去除效率。

图1.进水(INF)、污泥混合液(ML)和出水(EFF)中的病毒浓度

AnMBR对病毒的去除主要归因于反应器内混合液对病毒的高效吸附以及膜组件对病毒的有效截留。混合液中不同粒径的悬浮物对液相中病毒的吸附呈现差异化特性,表现为:小粒径颗粒(5~25 μm)所具备的大比表面积为病毒提供更为充分的附着界面,大粒径絮体(>100μm)释放的多糖类物质显著提升絮体界面对病毒的亲和力。因此,70-90%的病毒能够通过上述吸附作用实现由游离态向附着态的转移。

图2.进水(INF)和混合液(ML)中不同粒径悬浮物中病毒的比例及含量

膜组件对病毒的截留行为受膜污染过程影响。在膜的慢速污染阶段,病毒截留归因于膜及污染物对病毒的吸附作用;而在膜的快速污染阶段,病毒截留则取决于膜及污染物对病毒的分离作用。其中,泥饼层对病毒截留量的贡献最大,占病毒截留总量的54.1%。膜及膜孔污物对附着态及游离态病毒的高效截留,使AnMBR出水的病毒削减率始终维持在99%以上,保障了污水的安全再生及健康回用。

图3.膜污染各组分对病毒的截留及膜慢速和快速污染阶段的病毒分布

自然指数(Nature Index):依托于全球82种顶级期刊,统计各高校、科研院所(国家)在国际上最具影响力的研究型学术期刊上发表论文数量的数据库。已发展成为国际公认的、能够衡量机构、国家和地区在自然科学领域的高质量研究产出与合作情况的重要指标,在全球范围具有很高影响力。

Water Research:自然指数源刊,国际水协会(IWA)出版的世界顶尖的水资源研究领域专业期刊,是环境科学与生态学领域最权威的1区Top期刊之一。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118055

https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118596

https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116522

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