亚硫酸盐还原厌氧菌孢子检测的实际应用

孙旭东　王恩福　李嫱
天津市自来水集团有限公司

　　近来年随着人民生活水平不断提高，对饮用水的质量要求越来越高。而作为供水行业，随着科技水平的提高、检测手段的增强，对饮用水的质量非常关注。世界各国从注重重金属的污染、有机物的污染发展到注重微生物对水质的影响，对其检测项目也逐步增加，把饮用水卫生安全问题已摆在了首位。除常规卫生项目检测外，亚硫酸盐还原厌氧菌在近二十年来已成为欧盟的检测项目，WHO（世界卫生组织）推荐检测项目，在中国水协“2000年规划”中也被列为检测项目。
　　亚硫酸盐还原厌氧菌孢子比营养型菌体对化学和物理因素的作用更有抗性，可以指示长期的污染，可弥补大肠菌作为检测指标的不足。它们在消毒过的水中存在，指示水处理过程的不足，及抗消毒剂的病原体可能还残存。尤其产气荚膜梭状芽孢杆菌（C.Perfringens）在过滤水中的存在可能指标过滤过程中的问题。为了解该菌的特性及在实际应用上的作用，为保证城镇供水安全，我们对其进行了初步研究，结果表明合理地设计投氯点，在耗氯量不大情况下，充分发挥C.T值，对去除该菌有明显的效果。滤前余氯值的控制，对该菌的消毒起着至关重要的作用。滤前余氯值控制在1.0mg/l以上，接触时间达95分钟左右，可获得满意的去除率。水温的提高对杀菌起一定效果。

实验方法与结果

　　 一、实验方法
　　 1、水样采集 取某水厂工艺水（源水、滤前、滤后、出库水）
　　 2、方法选择ISO6461--2--86
　　 3、水样检测
　　 取100ml水样，75℃加热15分钟以杀死营养型细菌，选择水样中的孢子。
　　 4、滤膜与培养
　　 水样通过滤膜（0.2μm）过滤，把细菌孢子持留于膜上。将滤膜置于专用的选择性培养基（亚硫酸盐-铁-琼脂）上，于37±1℃厌氧培养44±4h。
　　 二、实验结果
　　 1、合理地设计投氯点，在耗氯量不大情况下，浓度保持一定水平，充分发挥C.T值中的T值，对去除该菌有明显的效果。
　　 2、在水温相同情况下，随着滤前余氯值升高，滤前去除率明显提高。（见表1、表2）
　　 3、滤前余氯值的控制，确保该菌在全过程的去除率达100%直着至关重要的作用。滤前余氯值控制在1.0mg/l以上，接触时间达95分钟左右，可获得满意的去除率（见表1、表2）
　　 4、在滤前余氯值相似时，水温升高去除率可提高。（见表1、表2）
　　 5、浊度在目前3NTU以下对该菌去除无明显影响。（见表1、表2）
　　 6、pH值在源水水质变化不大情况下，其对生产消毒影响可以忽略。（见表1、表2）

表1：亚硫酸盐还原厌氧菌孢子检测记录 18日 19日 20日 21日 25日 26日 31日 2月1日 2日 3日 源

水 pH值 - 8.32 8.28 8.41 8.39 8.43 8.42 8.40 8.40 8.35 8.45 水温 ℃ 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.8 0.8 1.0 浊度 NTU 2.9 2.7 2.4 3.0 2.7 2.6 2.0 2.0 2.2 2.3 检测菌群 个/100ml 140 82 78 92 74 88 92 78 70 88 滤
前
水 pH值 - 0.5 0.6 7.94 7.98 7.91 8.29 8.03 7.92 8.09 8.07 水温 ℃ 2.7 2.9 0.8 0.5 0.6 0.6 0.9 0.9 0.9 0.9 浊度 NTU 2.9 2.9 2.3 3.14 2.7 2.8 2.3 2.2 1.87 2.1 余氯 mg/L 0.7 0.6 0.6 0.5 0.8 0.7 1.0 1.2 1.87 1.2 检测菌群 个/100ml 38 10 10 32 10 38 8 4 2 6 去除率 % 72.86 87.80 87.18 65.22 86.49 56.82 91.30 97.44 97.14 93.18 间隔时间 min 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 滤
后
水 pH值 - 8.02 7.94 7.96 7.91 8.11 8.28 7.89 7.89 8.07 7.92 水温 ℃ 0.7 0.6 0.8 0.6 0.6 0.6 0.9 1.0 0.9 0.9 浊度 NTU 0.78 0.89 1.0 1.21 1.31 1.36 0.8 0.83 0.82 1.2 余氯 mg/L 0.7 0.6 1.2 1.0 1.6 1.6 0.6 1.4 1.6 1.4 检测菌群 个/100ml 16 16 1 7 4 3 1 4 3 0 去除率 % 57.89 -60.0 90.0 78.13 60 92.10 87.5 0 -50.00 100.0 间隔时间 min 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 出
库
水 pH值 - 7.74 7.84 8.00 8.04 7.92 8.13 7.99 8.04 7.88 7.96 水温 ℃ 4.2 4.3 0.7 0.6 0.4 0.6 1.0 1.0 1.0 0.9 浊度 NTU 0.61 0.63 1.27 1.4 1.7 1.24 0.8 0.91 0.76 0.91 余氯 mg/L 1.0 1.0 1.2 1.4 1.8 1.4 0.5 1.4 1.4 1.4 检测菌群 个/100ml 14 5 7 0 10 4 0 0 6 4 去除率 % 12.5 68.75 -600.0 100 -166.7 -25.00 100.0 100.0 -100.0 / 每日系统水量 5327 5271 5333 5277 5183 5175 4883 4879 5081 5129

表2　　 亚硫酸盐还原厌氧菌孢子检测记录 日期（2000年） 3月20日 3月29日 3月30日 3月31日 4月5日 4月7日 源水 pH值 - 8.16 8.36 8.47 8.48 8.59 8.52 水温 ℃ 9.2 10.4 10.6 11.0 11.9 11.4 浊度 NTU 2.8 4.8 3.6 4.0 3.8 4.0 检测菌群 个/100ml 26 80 65 50 42 80 滤水前 pH值 - 7.8 7.82 7.90 7.92 8.02 8.14 水温 ℃ 9.3 10.4 10.8 11.1 11.9 11.6 浊度 NTU 2.4 2.5 2.1 2.3 1.8 1.9 余氯 mg/L 0.9 1.6 1.6 1.4 1.0 1.2 检测菌群 个/100ml 5 4 3 96.00 4 3 去除率 % 87.77 95.00 95.40 96.00 90.48 96.25 间隔时间 min 45 45 45 45 45 45 滤水后 pH值 - 7.86 7.81 7.88 7.90 8.00 8.12 水温 ℃ 9.6 10.6 10.8 11.2 12.0 11.4 浊度 NTU 0.77 0.46 0.50 0.59 0.51 0.62 余氯 mg/L 0.1 1.2 1.4 1.2 0.1 0.8 检测菌群 个/100ml 1 0 1 0 0 0 去除率 % 80.00 100 66.67 100 100 100 间隔时间 min 20 20 20 20 20 20 出库水 pH值 - 7.84 7.98 8.00 8.00 8.04 8.20 水温 ℃ 9.2 10.2 10.5 11.0 11.8 11.3 浊度 NTU 0.80 0.65 0.72 0.65 0.65 0.96 余氯 mg/L 1.6 1.4 1.4 1.4 1.4 1.2 氨氮 个/100ml 0.2 0.35 0.35 0.35 0.32 0.5 检测菌群 % 0 0 1 0 0 5 去除率 min 100 / 0 / / / 每日系统水量 7106 10108 10104 6840 6040 11584

　　 讨论与分析

　　亚硫酸盐还原厌氧菌其录属于牙孢杆菌科，按照其还原硫化物为能源之一的特性，分属梭状杆菌属或脱硫肠状杆两个菌属。因此亚硫酸盐还原厌氧菌我们认为是具有还原亚硫酸盐，有牙孢厌氧等特点的菌群，而不是某个菌属的纯菌种。其共性是革兰氏染色阳性、有牙孢厌氧或微嗜氧，主要生存于人、动物肠道、呼吸道、土壤中，对氯抵抗力大于肠道致病菌。其中梭状菌属是WHO在《饮用水的质量标准》中所着重提到的。此菌属为杆菌状，一般为革兰氏阳性，至少在初生长期为革兰氏阳性，有的在后期或在长期陈旧培养基生长时也转为芏兰氏阴性。该属有内生牙胞，且牙胞直径大于菌体，而少数菌株无牙胞。没有特殊可刺激牙胞生成的特殊培养基。活菌样品在70—80℃，10分钟或95%酒精处理45min可出现牙胞。厌氧生长并产生H2S（培养魏氏杆菌）可引起创伤感染，其主要引起气性坏疽、食物中毒和坏死性肠炎。这一类菌群需引起我们城镇供水人员的高度重视。欧盟新近制定的引水标准中该项目检测标准以由1980年0个/20ml提高到0个/100ml，由此可见国外同行对其重视程度。
　　在水处理过程中，水温、pH值、投氯量、时间等因素对细菌的杀灭起着重要作用。由于该类菌群含有芽胞，使其抵抗力较营养细菌高，而供水行业由于受生产条件的限制，水温、pH值都很难调控，投氯量也不能无限制增加，因此只有适当提高投氯量，且昼延长反应时间双重调控，以增加C.T值，以达到完全消毒目的。
　　为进一步了解在生产实践中该菌的去除，我们对水温0.6℃左右及水温10℃左吉进行了生产性实验。结果表明：水处理总体流程时间大体在95分钟左右，在这段消毒时间内该菌对氯消毒有一定敏感性，尤其是滤前余氯值的控制对该菌全过程的去除起着很大作用。在相同水温情况下，随着滤前余氯值升高，滤前菌值明显降低，去除率升高，且滤后水及清水库菌值降低。这表明滤前余氯值保持在1.0以上，有效增加了氯消毒反应时间，对去除该菌有着明显作用。这表明滤前余氯值保持在1.0以上，有效增加了氯消毒反应时间，对去除该菌有着明显作用。在滤前余氯值相似时，水温的提高也对杀菌起了一定效果，因此随着水温的提高也可适当降低余氯值。一般讲，浊度的降低对灭菌会起一定的作用，但源水浊度值在3NTU以下对该菌去除无明显影响，有随浊度降低而去除率增加的趋势。
　　在实验中我们体会到原消毒系统采用三点投氯（源水配水井、滤前、滤后），滤前余氯控制在0.5～0.7mg/l范围灭菌效果不明显，去除率在56.82～87.80%左右。当投氯点采用两点加氯（取消滤前加氯点），而配水井投氯量以滤前余氯值在1.0～1.6mg/L范围为控制依据，其灭菌效果显着，去降率达90.48--97.44%。同时我们发现有些水样在滤前菌数较少情况下滤后反而增多的现象，去除率达90.48--97.44%。同时我们发现有些水样在滤前菌数较少情况下滤后反而增多的现象，此点正好说明在过滤工艺中的不足。我们考虑有三种原因：第一、所取水样不同步。第二、滤床有一定滤菌吸附作用，滤前未被灭掉的残留细菌会被吸附在滤床表面，由于长期的运行必然造成滤床上积留。若滤前没有足够的余氯保证过滤过程的消毒，那么积留的细菌是一种潜在的危害。第三、滤池的运行应处于良好的运行状态而保证良好的过滤和冲洗，否则会使滤床结成泥球、泥饼，严重时会造成板结现象。这样反冲洗时就会出现冲洗强度不均匀的现象，就会出现滤床的松动现象，絮状物就可以穿透滤床而漏入处理好的水中，而亚硫酸还原菌等厌氮源菌可依靠絮状体形成厌氧膜而存在，因此透过滤减少滤床负荷，并且保证滤池经常处于良好 的运行状态。　　
　　此外清水库存的运行状态也较为关键。清水库存具有贮存、调节、平衡水量的功能，但运行中一定使之不留死角，且合理使用水库容积利用率。当清水库存内流速较低时，水体中残留的微小絮体会在清水库中沉积，当滤池穿透时亦有细小滤料带入清水库。这样，久而久之以此为载体形成生物膜千万厌氧状态，也可使亚硫酸还原菌等厌氧菌在其中繁殖，给生产造成误导，因此清水库在运行中应避免此类现象在，减少二次污染机会杜绝检出率。
　　在本次生产实验中我们将水厂生产工艺上的三点加氯改为两点加氯，但总加氯量未改变，重点加大源水配水井的投氯量，加长氯的反应时间，加大滤前水余氯浓度，在滤后适当补氯，确保出厂余氯合格。在出厂水卤代烃等有机指标变化不大的情况下较好的去除了该菌，降低了生物风险，同时也控制了整体药剂成本。但由于我们只做了平峰供水期，水温在0℃-10℃左右，氯的扩散度小，不均匀，饱和度高的生产实验，而对于高峰供水期水温较高，氯扩散度高，均匀，但饱和度低的情况尚未做更多工作，且在这一时期源水pH值升高、藻类繁殖、有机物含量升高，以上结论是否成立尚需进一步论证。
　　鸣谢：公司领导王宝林、韩砚萍、阴沛军以及有关人员除洪庆、韩砚齐、孙丽晶等对此项工作给以大力支持与帮助，在此一并表示感谢。

参考文献

　　1、Bergey‘s Manual of Systematic Bacteriology 1984：663￡100
　　2、《饮用水的质量标准》（第二版，第一卷） 1990
　　3、张颖悟等 《临床微生物学》 1987：384
　　4、《亚硫酸盐还原厌氧菌孢子检测》（ISO6461-2-86）