亞硫酸鹽還原厭氧菌孢子檢測的實(shí)際應用

摘要：亞硫酸鹽還原厭氧菌孢子比營(yíng)養型菌體對化學(xué)和物理因素的作用更有抗性，可以指示長(cháng)期的污染，可彌補大腸菌作為檢測指標的不足。它們在過(guò)濾、消毒過(guò)的水中存在，指示水處理過(guò)程的不足，及抗消毒劑的病原體可能還殘存[2]。結果表明合理地設計投氯點(diǎn)，在不增加藥耗的情況下，將濾前余氯值控制在1.0mg/L以上，對該菌在整個(gè)工藝中的消毒起著(zhù)至關(guān)重要的作用，保證了出廠(chǎng)水檢出率為0。水溫的提高對殺菌起一定效果。研究結果為今后生產(chǎn)實(shí)際提供了科學(xué)依據。

關(guān)鍵詞：亞硫酸鹽 還原厭氧菌孢子 余氯 去除率 有效消毒時(shí)間

 

　　近年來(lái)隨著(zhù)人民生活水平不斷提高，對飲用水的質(zhì)量狀況越來(lái)越關(guān)注，對其檢測項目也逐步增加，尤其是飲用水衛生安全問(wèn)題已擺在了首位。除常規衛生項目檢測外，亞硫酸鹽還原厭氧菌在近二十年來(lái)已成為歐盟的檢測項目，WHO（世界衛生組織）推薦檢測項目，在中國水協(xié)“2000年規劃”中也被列為檢測項目，為了解該菌的特性及在實(shí)際應用上如何消除該菌，改善飲水水質(zhì)，降低生物風(fēng)險，保證城鎮供水安全，我們對其進(jìn)行了初步研究。

一.實(shí)驗方法

　　1、水樣采集：取某水廠(chǎng)工藝水〔原水、濾前、濾后、出庫水）。

　　2、方法選擇：ISO 6461－2－86

　　3、水樣檢測

　　取100ml水樣，75℃加熱15分鐘以殺死營(yíng)養型細菌，選擇水樣中的孢子。

　　4、濾膜與培養

　　水樣通過(guò)濾膜（0.2μm）過(guò)濾，把細菌孢子持留于膜上。將濾膜置于專(zhuān)用的選擇性培養基（亞硫酸鹽-鐵-瓊脂）上，于37±1℃厭氧培養44±4h。

二.實(shí)驗結果

　　1、合理地設計投氯點(diǎn)，在不增加消毒過(guò)程中總藥耗的情況下，延長(cháng)高濃度氯接觸時(shí)間，充分發(fā)揮C^K·T值中的T值作用，對去除該菌有明顯的效果。（見(jiàn)表1）

　　2、在水溫相同情況下，隨著(zhù)濾前余氯值升高，濾前去除率明顯提高.（見(jiàn)表2）

　　3、濾前余氯值的控制，確保該菌在全過(guò)程的去除率達100%起著(zhù)至關(guān)重要的作用。濾前余氯值控制在1.0mg/L以上，接觸時(shí)間達95分鐘左右（整個(gè)水處理過(guò)程時(shí)間），可獲得滿(mǎn)意的去除率。（見(jiàn)表3）

　　4、在濾前余氯值相近時(shí)，水溫升高去除率可提高。（見(jiàn)表4）

　　5、濁度在3NTU以下，對該菌去除無(wú)明顯影響。（見(jiàn)圖一）

　　6、pH值的高低對消毒效果有著(zhù)不同的影響，但由于原水pH值變化不大，其對生產(chǎn)消毒影響可以忽略。

表1  相同余氯、溫度條件下不同接觸時(shí)間的去除率（%）
接觸時(shí)間	試驗1	試驗2	試驗3	試驗4	試驗5	試驗6
20分鐘	57.89	60.00	87.50	0	80.00	66.67
50分鐘	72.86	86.49	91.30	97.44	87.77	95.40
95分鐘	90.00	86.49	100	100	100	95.40

 

表2  濾前不同余氯值的濾前去除率（%）
余氯	試驗1	試驗2	試驗3	試驗4
0.5-0.7mg/L	72.86	87.80	87.18	56.82
0.8-1.0mg/L	86.49	91.30	87.77	90.48
1.2-1.6mg/L	97.44	97.14	93.18	96.25

 

表3  濾前不同余氯值的整個(gè)工藝流程去除率（%）
余氯	試驗1	試驗2	試驗3	試驗4
0.5-0.7mg/L	90.00	93.00	91.02	95.45
0.8-1.0mg/L	86.48	91.43	100	92.56
1.2-1.6mg/L	100	100	100	98.40

 

表4  濾前余氯值相同、不同溫度條件下整個(gè)工藝流程的去除率（%）
溫度	試驗1	試驗2	試驗3	試驗4	試驗5
＜1℃	90.00	93.00	91.02	86.48	85.38
＞10℃	100	100	100	100	100

　　亞硫酸鹽還原厭氧菌其隸屬于芽抱桿菌科，按照其還原硫化物為能源之一的特性。分屬梭狀桿菌屬或脫硫腸狀桿兩個(gè)菌屬^[1]。因此亞硫酸鹽還原厭氧菌我們認為是具有還原亞硫酸鹽；有芽孢厭氧等特點(diǎn)的菌群，而不是某個(gè)菌屬的純菌種。其共性是革蘭氏染色陽(yáng)性、有芽抱厭氧或微嗜氧，主要生存于人、動(dòng)物腸道、呼吸道、土壤中，對氯抵抗力大于腸道致病菌。其中核狀菌。是WHO在《飲用水的質(zhì)量標準》中所著(zhù)重提到的.此菌屬為桿菌狀，一般為革蘭氏陽(yáng)性，至少在初生長(cháng)期為革蘭氏陽(yáng)性，有的在后期或在長(cháng)期陳舊培養基生長(cháng)時(shí)也轉為革蘭氏陰性、該屬有內出芽胞，且芽胞直徑大于茵體，而少數菌株無(wú)芽胞。沒(méi)有特殊可刺激芽胞生成的特殊培養基�；罹鷺悠吩�70－80℃，10分鐘或95％酒精處理45分鐘可出現芽胞。厭氧生長(cháng)并產(chǎn)生H₂S（培養基底部呈黑色人最適生存溫度范圍為15－69℃。在pH6.5—7、溫度30－37℃時(shí)生長(cháng)最快。該菌屬中有些梭菌可產(chǎn)生外毒素是致病的因素^[3]如WHO中提到的產(chǎn)氣莢膜梭菌（亦稱(chēng)魏氏桿菌）可引起創(chuàng )傷感染，其主要引起氣性壞疽、食物中毒和壞死性腸炎。這一類(lèi)菌群需引起我們城鎮供水人員的高度重視。歐盟新近制定的引水標準中該項目檢測標推以由1980年0個(gè)/20ml提高到0個(gè)/100ml，由此可見(jiàn)國外同行對其重視程度。

水處理過(guò)程中，水溫、pH值、投氯量、時(shí)間等因素對細菌的殺滅起著(zhù)重要作用。由于該類(lèi)菌群含有芽胞，使其抵抗力較營(yíng)養細菌高，而供水行業(yè)由于受水溫、pH值、處理時(shí)間等生產(chǎn)條件的限制，可變因素只有投氯點(diǎn)設計和投氯量。而且投氯量也不能無(wú)限制增加，因此只有適當提高投氯量，合理設計選擇最佳投氯點(diǎn)，相對增加有效氯消毒時(shí)間，增加CK·T值，以達到完全消毒目的。

　　為進(jìn)一步了解在生產(chǎn)實(shí)踐中該菌的去除，我們對水溫1℃左右及水溫10℃以上的原水進(jìn)行了生產(chǎn)性實(shí)驗。結果表明：水處理時(shí)間大體在95分鐘左右。在這段消毒時(shí)間內該菌對自由氯消毒有一定敏感性，尤其是榜前余氯值的控制對該菌全過(guò)程的去除起著(zhù)損很大作用。在相同水溫情況下，隨著(zhù)濾前余氯值升高，濾前菌值明顯降低，去除率升高，且濾后水及清水庫菌值降低。筆者認為，首先加氯點(diǎn)應選擇在配水井（或進(jìn)水泵房），目的在于增加有效消毒時(shí)間，其次濾前余氯值保持在1.0mg/L以上，是確保去除該菌的另一重要因素。這主要由于在實(shí)驗中我們體會(huì )到，原消毒系統總投氯量3－4mg／L，采用三點(diǎn)投氯（原水配水井、濾前、濾后），濾前余氯控制在0.5－0.7mg／L范圍，而后為維持余氟水平在濾前、濾后補氯。這樣有效氯濃度低，有效消毒時(shí)間短，在水溫10℃以下時(shí)，氯的擴散度小、不均勻、飽和度高，滅菌效果不明顯，濾前去除率在56.82—87.80%左右，出廠(chǎng)水也無(wú)法保證檢出率為0。對此，我們在考慮到實(shí)際生產(chǎn)成本及設備能力等方面的問(wèn)題后，在保證總投氯量不變前提下，將原水廠(chǎng)生產(chǎn)工藝上的三點(diǎn)加氯改為兩點(diǎn)加氯（取消濾前加氯點(diǎn)), 重點(diǎn)加大原水配水井的投氯量（投氯量以濾前余氯值在1.0－1.6mg/L范圍為控制依據),加大濾前水余氯濃度，延高濃度氯的接觸時(shí)間，滅菌效果顯著(zhù)，濾前去除率達90.48－97.44%，而后經(jīng)過(guò)過(guò)濾及濾后適當補氯等水處理手段，確保出廠(chǎng)水檢出率為0。當然濾前大量加氯會(huì )產(chǎn)生一些氯消毒副產(chǎn)品，但在我們供水系統中微生物的風(fēng)險可能更為突出，因此決不能出現削弱消毒的傾向。實(shí)際上，在這種運行狀態(tài)下，水溫低、水體中有機物含量較少時(shí)出廠(chǎng)鹵代烴等有機指標變化不大。高峰供水時(shí)期水溫較高（10℃以上），氯擴散度高、均勻、飽和度低、殺菌作用好但易揮發(fā)，可在保證濾前該菌去除率達90%情況下，采用三點(diǎn)加氯方式，減少原水配水井的投氯量同時(shí)為保證濾床完好狀態(tài)，在濾前撲氯，充分發(fā)揮氯有效性。在這一時(shí)期原水pH值升高、藻類(lèi)繁殖、有機物含量升高，濾前余氯值適當降低可以在保證降低生物風(fēng)險的前提下，避免了出廠(chǎng)水鹵代烴含量升高或超標而造成的有機物致癌風(fēng)險，同時(shí)也控制了整體藥劑成本。

　　在濾前余氯值相似的，水溫的提高也對殺菌起了一定效果，因此隨著(zhù)水溫的提高也可適當降低余氯值。一般講，濁度的降低對滅菌會(huì )起一定的作用，但本次實(shí)驗表明濁度值在3NTU以下對該菌去除無(wú)明顯影響，有隨濁度降低而去除率增加的趨勢。

　　另外，在實(shí)驗過(guò)程中我們發(fā)現有些水樣在濾前菌數較少情況下濾后反而出現增多的現象，此點(diǎn)正好說(shuō)明在過(guò)濾工藝中的不足。我們考慮有三種原因：第一、所取水樣不同步。第二、濾床有一定濾菌吸附作用，濾前未被滅掉的殘留細菌會(huì )被吸附在濾床表面，由于長(cháng)期的運行必然造成濾床上的積留。若濾前沒(méi)有足夠的余氯保證過(guò)濾過(guò)程的消毒，那么積留的細菌是一種潛在的危害。每三、濾池的運行應處于良好的運行狀態(tài)而保證良好的過(guò)濾和沖洗，否則會(huì )使濾床結成泥球、泥餅，嚴重時(shí)會(huì )造成板結現象。這樣反沖洗時(shí)就會(huì )出現沖洗強度不均勻、濾床的松動(dòng)現象，絮狀物就可以穿透濾床而漏入已處理好的水中，而亞硫酸鹽還原菌等厭氧菌可依靠絮狀體形成厭氧膜而存在，因此存在其伴隨絮狀體透過(guò)濾床進(jìn)入清水庫的可能性。這需加大原水投藥量，增加濾前余氯值，盡量將菌殺滅在濾前，減少濾床負荷，并且保證濾池經(jīng)常處于良好的運行狀態(tài)。

　　此外清水庫的運行狀態(tài)也較為關(guān)鍵。清水庫具有貯存、調節、平衡水量的功能，但運行中一定使這不留死角，且合理使用水庫容積利用率。當清水庫內流速較低時(shí)，水體中殘留的微小絮體會(huì )在清水庫中沉積，當濾池穿透時(shí)亦有細小濾料帶入清水庫。這樣久而久之以此為載體形成生物膜造成厭氧狀態(tài)，也可使亞硫酸鹽還原菌等厭氧菌在其中繁殖，給生產(chǎn)造成誤導。因此清水庫在運行中應避免此類(lèi)現象存在，減少二次污染機會(huì )，杜絕檢出率。

　　由于我們只對一種水質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗，以上結論是否對種水質(zhì)情況都成立尚需進(jìn)一步論證。

 

作者：張旭東王恩福 李嬙

　�。�、Bergey‘s Manual of sSystematic Bacteriology  1984: 663 ＆ 1200

　　2、《飲用水的質(zhì)量標準》（第二版，第一卷）1990