Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của các nhà máy xử lý nước thải đối với ô nhiễm vi sinh vật nhằm đánh giá rủi ro của việc tái sử dụng nước thải
Tóm tắt
Việc tái sử dụng nước thải đại diện cho một nguồn cung cấp nước thay thế đầy hứa hẹn, khi xem xét tình trạng khan hiếm nước liên quan đến biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, nếu không được xử lý một cách thích hợp, nước thải trở thành một nguồn gây rủi ro về sức khỏe vi sinh vật. Mục đích của công trình này là nghiên cứu vai trò của việc xử lý nước thải đối với ô nhiễm vi sinh vật bằng cách đánh giá các rủi ro có thể xảy ra liên quan đến việc tái sử dụng nước thải, đồng thời xem xét các quy định mới của EU (2020/741) về yêu cầu tối thiểu đối với việc tái sử dụng nước. E. coli sản xuất độc tố Shiga (STEC) và Campylobacter chịu nhiệt đã được theo dõi bằng cách sử dụng một bước làm giàu kết hợp với PCR đặc hiệu, trong khi Salmonella spp. và Legionella được phát hiện bằng cả phương pháp văn hóa và phương pháp phân tử (PCR và q-PCR, tương ứng). Phương pháp nuôi cấy cũng được sử dụng để định lượng các chỉ tiêu vi sinh vật khác nhau. Việc phát hiện vi khuẩn đã được so sánh ở các nhà máy nước thải khác nhau có hệ thống phản ứng sinh học màng (MBR) hoặc có bước khử trùng bằng chlorine dioxide (ClO2). Hơn nữa, một so sánh giữa các phương pháp phân tử và phương pháp văn hóa cũng đã được thảo luận. Các kết quả thu được cho thấy hiệu suất loại bỏ tốt cho các nhà máy xử lý nước thải được trang bị MBR. Nồng độ E. coli cao (trong khoảng từ 0.88 đến 5.21 Log MPN/100 mL) và ô nhiễm bởi Salmonella spp. trong nước thải được khử trùng bằng ClO2 (17% mẫu) cho thấy cần kiểm soát chất lượng của nước thải này. Ngoài ra, bất chấp việc không phát hiện Salmonella spp. bằng phương pháp văn hóa theo yêu cầu của quy định EU, nồng độ Legionella spp. cao (trong khoảng từ 2 đến 7 log GU/L) và sự hiện diện của Leg. pneumophila với qPCR (15% mẫu) đã nhấn mạnh nhu cầu thực hiện thêm các nghiên cứu cho việc tái sử dụng liên quan đến sự hình thành aerosol (ví dụ: tưới phun trong nông nghiệp). Các kết quả thu được nhấn mạnh rằng công nghệ MBR có thể phù hợp cho các ứng dụng tái sử dụng nước thải, cho phép đạt được các yêu cầu được đề xuất bởi quy định châu Âu mới. Cần chú ý nhiều hơn đến việc tái sử dụng nước thải của các effluent đã được xử lý bằng ClO2. Việc sử dụng các phương pháp phân tử để phát hiện các tác nhân gây bệnh trong nước thải có thể cho phép ước lượng rủi ro một cách thận trọng hơn liên quan đến việc tái sử dụng. Các kết quả tổng quát nhấn mạnh rằng cần tiến hành đánh giá hiệu quả của các phương pháp xử lý nước thải để ngăn chặn tình trạng rủi ro có thể xảy ra đối với sức khỏe cộng đồng.
Từ khóa
#xử lý nước thải #tái sử dụng nước #ô nhiễm vi sinh vật #E. coli #Salmonella #Legionella #công nghệ MBR #khử trùng ClO2Tài liệu tham khảo
UNESCO (2020) UN-Water, 2020: United Nations World Water Development Report 2020: water and climate change. UNESCO, Paris
L. Alcalde Sanz, B (2014) Gawlik, Water Reuse in Europe - Relevant guidelines, needs for and barriers to innovation. EUR 26947. Luxembourg (Luxembourg): Publications Office of the European Union. JRC92582
EU 2016. EU-level instruments on water reuse. Final report to support the Commission’s Impact Assessment. Prepared by Amec Foster Wheeler Environment & Infrastructure UK Ltd, IEEP, ACTeon, IMDEA and NTUA. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2016. ISBN 978–92–79–62616–6
EU 2020. REGULATION (EU) 2020/741 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 25 May 2020 on minimum requirements for water reuse
Farhadkhani M, Nikaeen M, Hadi M, Gholipour S, G, (2020) Yadegarfar, Campylobacter risk for the consumers of wastewater-irrigated vegetable based on field experiments. Chemosphere 251:126408
Bonetta Si, Pignata C, Lorenzi E, De Ceglia M, Meucci L, Sa Bonetta G, Gilli G, Carraro E (2016) Detection of pathogenic Campylobacter, E. coli O157:H7 and Salmonella spp. in wastewater by PCR assay. Environ Sci Pollut Res 23:15302–15309
Dewey-Mattia D, Manikonda K, Hall AJ, Wise ME, Crowe SJ (2018) Surveillance for Foodborne Disease Outbreaks—United States, 2009–2015. MMWR Surveill Summ 67:1–5
EFSA and ECDC (European Food Safety Authority and European Centre for Disease Prevention and Control) (2021) The European Union One Health 2019 Zoonoses report. EFSA J 19(2):6406–7286
Caicedo C, Beutel S, Scheper T, Rosenwinkel KH, Nogueira R (2016) Occurrence of Legionella in wastewater treatment plants linked to wastewater characteristics. Environ Sci Pollut Res Int 23:16873–16881
Caicedo C, Rosenwinkel KH, Exner M, Verstraete W, Suchenwirth R, Hartemann P, Nogueira R (2019) Legionella occurrence in municipal and industrial wastewater treatment plants and risks of reclaimed wastewater reuse: review. Water Res 149:21–34
Hamilton KA, Hamilton MT, Johnson W, Jjemba P, Bukhari Z, LeChevallier M, Haas CN (2018) Health risks from exposure to Legionella in reclaimed water aerosols: toilet flushing, spray irrigation, and cooling towers. Water Res 134:261–279
M.E. Verbyla, O. Rousselot, Membrane Bioreactors. In: J.B. Rose and B. Jiménez-Cisneros, (eds). Global Water Pathogens Project. http://www.waterpathogens.org (C. Haas, J.R. Mihelcic and M.E. Verbyla (eds) Part 4 Management Of Risk from Excreta and Wastewater), 2018 http://www.waterpathogens.org/book/membrane-bioreactors Michigan State University, E. Lansing, MI, UNESCO. Acknowledgements: K.R.L. You
Hai FI, Riley T, Shawkat S, Magram SF, Yamamoto K (2014) Removal of pathogens by membrane bioreactors: a review of the mechanisms influencing factors and reduction in chemical disinfectant dosing. Water 6:3603–3630
Kauser I, Ciesielski M, Poretsky RS (2019) Ultraviolet disinfection impacts the microbial community composition and function of treated wastewater effluent and the receiving urban river. PerrJ 7:e7455
De Luca G, Sacchetti R, Zanetti F, Leoni E (2008) Comparative study on the efficiency of peracetic acid and chlorine dioxide at low doses in the disinfection of urban wastewaters. Ann Agric Environ Med 15:217–224
Alcalde L, Folch M, Tapias JC, Martínez F, Enguídanos S, Bernácer I (2008) Secondary effluent reclamation: combination of pre-treatment and disinfection technologies. Water Sci Technol 57:1963–1968
International Standards Organisation (ISO). 2013. Water quality—enumeration of Clostridium Perfringens—method using membrane filtration. ISO 14189,Geneva, Switzerland
Bonetta S, Borelli E, Bonetta S, Conio O, Palumbo F, Carraro E (2011) Development of a PCR protocol for the detection of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella spp. in surface water. Environ Monit Assess 177:493–503
Bonetta Sa, Pignata C, Bonetta Si, Meucci L, Giacosa D, Marino E, Gorrasi I, Gilli G, Carraro E (2018) Effectiveness of a neutral electrolysed oxidising water (NEOW) device in reducing Legionella pneumophila in a water distribution system: a comparison between culture, qPCR and PMA-qPCR detection methods. Chemosphere 210:550–556
International Standards Organisation (ISO) (2017) Water quality—enumeration of Legionella. Switzerland, Geneva
International Standards Organisation (ISO). 2002. Water quality—determination of chemical oxygen demand index (ST-COD) – Small scale sealed tube method. ISO 15705, Geneva, Switzerland
International Standards Organisation (ISO). 2003. Water quality—determination of biochemical oxygen demand after n days (BODn). – part 1: dilution and seeding method with allylthiourea addition. ISO 1585–1, Geneva, Switzerland
IRSA-CNR APAT, 2003, Metodi analitici per le acque – Parametri chimico fisici, 1, Section 2000
Bolzonella D, Fatone F, di Fabio S, Cecchi F (2010) Application of membrane bioreactor technology for wastewater treatment and reuse in the Mediterranean region: focusing on removal efficiency of non-conventional pollutants. J Environ Manag 91:2424–2431
De Luca G, Sacchetti R, Leoni E, Zanetti F (2013) Removal of indicator bacteriophages from municipal wastewater by a full-scale membrane bioreactor and a conventional activated sludge process: implications to water reuse. Bioresour Technol 129:526–531
Marti E, Monclús H, Jofre J, Rodriguez-Roda I, Comas J, Balcázar JL (2011) Removal of microbial indicators from municipal wastewater by a membrane bioreactor (MBR). Bioresour Technol 102:5004–5009
Zanetti F, De Luca G, Sacchetti R (2010) Performance of a full-scale membrane bioreactor system in treating municipal wastewater for reuse purposes. Bioresour Technol 101:3768–3771
Azis K, Vardalachakis C, Ntougias S, Melidis P (2017) Microbiological and physicochemical evaluation of the effluent quality in a membrane bioreactor system to meet the legislative limits for wastewater reuse. Water Sci Technol 76:1796–1804
Stampi S, De Luca G, Onorato M, Ambrogiani F, Zanetti F (2002) Peracetic acid as an alternative wastewater disinfectant to chlorine dioxide. J Appl Microbiol 2002(93):725–731
Decreto Ministeriale 12 giugno 2003, n. 185. Regolamento recante norme tecniche per il riutilizzo delle acque reflue
C. Cataldo, Briancesco R., Bonadonna L. (2001) Acque di riuso: aspetti sanitari e tecnici correlati alla presenza di patogeni enterici. Istituto Superiore di Sanità Rapporti ISTISAN 01/34 ISSN: 1123–3117
Bonetta S, Pignata C, Bonetta S, Amagliani G, Brandi G, Gilli G, Carraro E (2021) Comparison of UV, peracetic acid and sodium hypochlorite treatment in the disinfection of urban wastewater. Pathogens 10:182
Touron A, Berthe T, Pawlak B, Petit F (2025) Detection of Salmonella in environmental water and sediment by a nested-multiplex polymerase chain reaction assay. Res Microbiol 156:541–553
Li D, Zeng S, Gu AZ, He M, Shi H (2013) Inactivation, reactivation and regrowth of indigenous bacteria in reclaimed water after chlorine disinfection of a municipal wastewater treatment plant. J Environ Sci 25:1319–1325
Abulreesh HH, Paget TA, Goulder R (2006) Campylobacter in waterfowl and aquatic environments: incidence and methods of detection. Environ Sci Technol 40:7122–7131
Shannon KE, Lee DY, Beaudette LA (2007) Application of real-time quantitative PCR for the detection of selected bacterial pathogens during municipal wastewater treatment. Sci Total Environ 382:121–129
Mosteo R, Ormad MP, Goñi P, Rodríguez-Chueca J, García A, Clavel A (2013) Identification of pathogen bacteria and protozoa in treated urban wastewaters discharged in the Ebro River (Spain): water reuse possibilities. Water Sci Technol 68:575–583
Brissaud F, Blin E, Hemous S, Garrelly L (2008) Water reuse for urban landscape irrigation: aspersion and health related regulations. Water Sci Technol 57:781–787
Kulkarni P, Olson ND, Paulson JN, Pop M, Maddox C, Claye E, Rosenberg Goldstein RE, Sharma M, Gibbs SG, Mongodin EF, Sapkota AR (2018) Conventional wastewater treatment and reuse site practices modify bacterial community structure but do not eliminate some opportunistic pathogens in reclaimed water. Sci Total Environ 639:1126–1137
Lund V, Fonahn W, Pettersen JE, Caugant DA, Ask E, Nysaeter A (2014) Detection of Legionella by cultivation and quantitative real-time polymerase chain reaction in biological waste water treatment plants in Norway. J Water Health 12:543–554
Mailler R, Meche P, Rocher V (2021) What removals of pathogen indicators can be expected within large-scale wastewater treatment facilities in the context of wastewater reuse in Paris conurbation? Water Sci Technol 83:781–791