亞硫酸鹽還原厭氧菌孢子檢測的實際應用

摘要：亞硫酸鹽還原厭氧菌孢子比營養型菌體對化學和物理因素的作用更有抗性，可以指示長期的汙染，可彌補大腸菌作為檢測指標的不足。它們在過濾、消毒過的水中存在，指示水處理過程的不足，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，在不增加藥耗的情況下，將濾前餘氯值控製在1.0mg/L以上，對該菌在整個工藝中的消毒起著至關重要的作用，保證了出廠水檢出率為0。水溫的提高對殺菌起一定效果。研究結果為今後生產實際提供了科學依據。

關鍵詞：亞硫酸鹽 還原厭氧菌孢子 餘氯 去除率 有效消毒時間

 

　　近年來隨著人民生活水平不斷提高，對飲用水的質量狀況越來越關注，對其檢測項目也逐步增加，尤其是飲用水衛生安全問題已擺在了首位。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“2000年規劃”中也被列為檢測項目，為了解該菌的特性及在實際應用上如何消除該菌，改善飲水水質，降低生物風險，保證城鎮供水安全，我們對其進行了初步研究。

一.實驗方法

　　1、水樣采集：取某水廠工藝水〔原水、濾前、濾後、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分鍾以殺死營養型細菌，選擇水樣中的孢子。

　　4、濾膜與培養

　　水樣通過濾膜（0.2μm）過濾，把細菌孢子持留於膜上。將濾膜置於專用的選擇性培養基（亞硫酸鹽-鐵-瓊脂）上，於37±1℃厭氧培養44±4h。

二.實驗結果

　　1、合理地設計投氯點，在不增加消毒過程中總藥耗的情況下，延長高濃度氯接觸時間，充分發揮C^K·T值中的T值作用，對去除該菌有明顯的效果。（見表1）

　　2、在水溫相同情況下，隨著濾前餘氯值升高，濾前去除率明顯提高.（見表2）

　　3、濾前餘氯值的控製，確保該菌在全過程的去除率達100%起著至關重要的作用。濾前餘氯值控製在1.0mg/L以上，接觸時間達95分鍾左右（整個水處理過程時間），可獲得滿意的去除率。（見表3）

　　4、在濾前餘氯值相近時，水溫升高去除率可提高。（見表4）

　　5、濁度在3NTU以下，對該菌去除無明顯影響。（見圖一）

　　6、pH值的高低對消毒效果有著不同的影響，但由於原水pH值變化不大，其對生產消毒影響可以忽略。

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

 

表2  濾前不同餘氯值的濾前去除率（%）
餘氯	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  濾前不同餘氯值的整個工藝流程去除率（%）
餘氯	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  濾前餘氯值相同、不同溫度條件下整個工藝流程的去除率（%）
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於芽抱杆菌科，按照其還原硫化物為能源之一的特性。分屬梭狀杆菌屬或脫硫腸狀杆兩個菌屬^[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；有芽孢厭氧等特點的菌群，而不是某個菌屬的純菌種。其共性是革蘭氏染色陽性、有芽抱厭氧或微嗜氧，主要生存於人、動物腸道、呼吸道、土壤中，對氯抵抗力大於腸道致病菌。其中核狀菌。是WHO在《飲用水的質量標準》中所著重提到的.此菌屬為杆菌狀，一般為革蘭氏陽性，至少在初生長期為革蘭氏陽性，有的在後期或在長期陳舊培養基生長時也轉為革蘭氏陰性、該屬有內出芽胞，且芽胞直徑大於茵體，而少數菌株無芽胞。沒有特殊可刺激芽胞生成的特殊培養基。活菌樣品在70－80℃，10分鍾或95％酒精處理45分鍾可出現芽胞。厭氧生長並產生H₂S（培養基底部呈黑色人最適生存溫度範圍為15－69℃。在pH6.5—7、溫度30－37℃時生長最快。該菌屬中有些梭菌可產生外毒素是致病的因素^[3]如WHO中提到的產氣莢膜梭菌（亦稱魏氏杆菌）可引起創傷感染，其主要引起氣性壞疽、食物中毒和壞死性腸炎。這一類菌群需引起我們城鎮供水人員的高度重視。歐盟新近製定的引水標準中該項目檢測標推以由1980年0個/20ml提高到0個/100ml，由此可見國外同行對其重視程度。

水處理過程中，水溫、pH值、投氯量、時間等因素對細菌的殺滅起著重要作用。由於該類菌群含有芽胞，使其抵抗力較營養細菌高，而供水行業由於受水溫、pH值、處理時間等生產條件的限製，可變因素隻有投氯點設計和投氯量。而且投氯量也不能無限製增加，因此隻有適當提高投氯量，合理設計選擇最佳投氯點，相對增加有效氯消毒時間，增加CK·T值，以達到完全消毒目的。

　　為進一步了解在生產實踐中該菌的去除，我們對水溫1℃左右及水溫10℃以上的原水進行了生產性實驗。結果表明：水處理時間大體在95分鍾左右。在這段消毒時間內該菌對自由氯消毒有一定敏感性，尤其是榜前餘氯值的控製對該菌全過程的去除起著損很大作用。在相同水溫情況下，隨著濾前餘氯值升高，濾前菌值明顯降低，去除率升高，且濾後水及清水庫菌值降低。筆者認為，首先加氯點應選擇在配水井（或進水泵房），目的在於增加有效消毒時間，其次濾前餘氯值保持在1.0mg/L以上，是確保去除該菌的另一重要因素。這主要由於在實驗中我們體會到，原消毒係統總投氯量3－4mg／L，采用三點投氯（原水配水井、濾前、濾後），濾前餘氯控製在0.5－0.7mg／L範圍，而後為維持餘氟水平在濾前、濾後補氯。這樣有效氯濃度低，有效消毒時間短，在水溫10℃以下時，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，出廠水也無法保證檢出率為0。對此，我們在考慮到實際生產成本及設備能力等方麵的問題後，在保證總投氯量不變前提下，將原水廠生產工藝上的三點加氯改為兩點加氯（取消濾前加氯點), 重點加大原水配水井的投氯量（投氯量以濾前餘氯值在1.0－1.6mg/L範圍為控製依據),加大濾前水餘氯濃度，延高濃度氯的接觸時間，滅菌效果顯著，濾前去除率達90.48－97.44%，而後經過過濾及濾後適當補氯等水處理手段，確保出廠水檢出率為0。當然濾前大量加氯會產生一些氯消毒副產品，但在我們供水係統中微生物的風險可能更為突出，因此決不能出現削弱消毒的傾向。實際上，在這種運行狀態下，水溫低、水體中有機物含量較少時出廠鹵代烴等有機指標變化不大。高峰供水時期水溫較高（10℃以上），氯擴散度高、均勻、飽和度低、殺菌作用好但易揮發，可在保證濾前該菌去除率達90%情況下，采用三點加氯方式，減少原水配水井的投氯量同時為保證濾床完好狀態，在濾前撲氯，充分發揮氯有效性。在這一時期原水pH值升高、藻類繁殖、有機物含量升高，濾前餘氯值適當降低可以在保證降低生物風險的前提下，避免了出廠水鹵代烴含量升高或超標而造成的有機物致癌風險，同時也控製了整體藥劑成本。

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

　　另外，在實驗過程中我們發現有些水樣在濾前菌數較少情況下濾後反而出現增多的現象，此點正好說明在過濾工藝中的不足。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被吸附在濾床表麵，由於長期的運行必然造成濾床上的積留。若濾前沒有足夠的餘氯保證過濾過程的消毒，那麽積留的細菌是一種潛在的危害。每三、濾池的運行應處於良好的運行狀態而保證良好的過濾和衝洗，否則會使濾床結成泥球、泥餅，嚴重時會造成板結現象。這樣反衝洗時就會出現衝洗強度不均勻、濾床的鬆動現象，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濾床進入清水庫的可能性。這需加大原水投藥量，增加濾前餘氯值，盡量將菌殺滅在濾前，減少濾床負荷，並且保證濾池經常處於良好的運行狀態。

　　此外清水庫的運行狀態也較為關鍵。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，水體中殘留的微小絮體會在清水庫中沉積，當濾池穿透時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，也可使亞硫酸鹽還原菌等厭氧菌在其中繁殖，給生產造成誤導。因此清水庫在運行中應避免此類現象存在，減少二次汙染機會，杜絕檢出率。

　　由於我們隻對一種水質進行實驗，以上結論是否對種水質情況都成立尚需進一步論證。

 

作者：張旭東王恩福 李嬙

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

　　2、《飲用水的質量標準》（第二版，第一卷）1990