工业循环水中固着菌检测方法与杀菌技术

易绍金
（江汉石油学院化工系，湖北 荆州 434102）

　　摘要：综述了国内外工业循环冷却水中固着菌的危害、检测方法及杀菌技术现状与存在的问题，并指出了其研究的必要性及研究方向。与浮游菌相比，固着菌的危害更大，检测方法更复杂，真正有效的固着菌的杀菌剂必须具有较强的剥离作用和穿透（渗透）能力。
　　关键词：循环冷却水；固着菌；检测方法；杀菌剂
　　中图分类号：TQ085⁺2
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009-2455(2001)04-0011-02

Methods for Determination of Sessile Bacteria in
Industrial Circulating Water and Bactericidal Techniques
YI Shao-jin
(Chemical Engineering Department of Jianghan Petroleum University，Jingzhou 434102，China)

　　Abstract:This paper summarizes the harmfulness of sessile bacteria in industrial cooling water，the current international and domestic situation of determination methods and bactericidal techniques，as well as the existing issues，with the necessity of study stated and the way for study pointed out．Compared to planktonic bacteria，sessile bacteria are even more harmful and the methods for their determination are even more complicated．The bactericides which are really effective for sessile bacteria must have strong peeling strength and osmotic ability．
　　Key words:circulating cooling water；sessile bacteria；determination method；bactericide

　　随着科学技术的进步和人们认识水平的不断提高，人们对微生物在工业循环冷却水中的危害及其控制技术的研究不断加深，逐步认识到：工业循环冷却水中微生物主要以两种形式存在，即浮游型微生物（浮游菌）和固着型微生物（固着菌），浮游菌可吸附在物体表面成为固着菌，固着菌也可脱离物质表面成为浮游菌。其中固着菌在工业循环冷却水系统中的危害更为严重，控制难度更大。因此，要彻底解决工业循环冷却水中的微生物问题，必须对固着菌的检测（包括快速检测）方法、危害机理及其控制技术进行深入的研究。

1 固着菌的危害

　　十年以来，国内外已有一些文献陆续但不系统地报道了固着菌的危害^[1～4]。研究表明，浮游菌的污染程度与系统中腐蚀、结垢及生物粘泥等危害程度并不一致，有些浮游菌含量高，但系统并未出现严重的腐蚀、结垢及生物粘泥等相关问题；而有些系统中浮游菌含量并不高，甚至很低，但却出现了与微生物有关的腐蚀、结垢及生物粘泥等相关问题。
　　进一步的研究结果表明，与微生物相关的腐蚀、结垢及生物粘泥等问题的出现主要与附着在管线、设备表面上的固着菌密切有关。浮游菌可吸附在管线及设备表面，并逐步依次形成厌氧-兼性厌氧-好氧菌生物膜附着在管线及设备表面，由于硫酸盐还原菌（SRB）为厌氧菌，常处于最里层，它产生的H₂S具有较强的腐蚀性，会在垢下形成腐蚀，严重者引起管线穿孔；生物膜与水体中的机械杂质、有机物及无机垢盐一起形成具有一定强度的垢层，使管径变小，影响热交换，同时也有利于垢下的SRB腐蚀；当生物膜形成到一定程度后，自然老化脱落，导致了生物粘泥和水体中悬浮物的形成，管线及设备表面则会重新形成新的生物膜，如此循环往复，不断危害系统。

2 固着菌的检测方法

　　固着菌的检测方法通常包括两个步骤：第一步是固着菌的采样，第二步是对固着菌数量的测定。
2.1 固着菌的采样
　　国内外固着菌的采样大体采用挂片法和螺栓法（Robbins装置）两种^[3～4]。挂片法是将金属材料挂片悬挂在工业循环冷却水适宜部位，经过一定时间的悬挂，使其表面形成生物膜而获得固着菌菌样；螺栓法是将一定面积的螺栓拧在管线或管线旁路上，经过一定时间的作用，表面形成生物膜而获得固着菌菌样。一般而言，螺栓法比挂片法更切合现场实际，因而更具代表性。
　　采用挂片法或螺栓法采集得到的固着菌样，需进行预处理后才能进行菌量测定。预处理的基本方法是：采用无菌操作法，将挂片上或螺栓上的菌膜全部洗刷到定量的无菌生理盐水中，一般采用常规水样培养法测定生理盐水中的菌含量（可根据需要进行异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌等不同类型的菌类的测定），然后换算出单位面积挂片或螺栓上的菌数量（个/cm²），并可分析挂片或螺栓上的菌含量与系统中的腐蚀、结垢及生物粘泥等危害之间的相互关系。
2.2 固着菌数量的测定
　　采取挂片法或螺栓法采集的固着菌经预处理后，一般采用常规的培养法和细菌测试瓶法进行测定。与测定水样中细菌数量的方法相同，但这些方法所需的时间较长，如SRB用培养法需用21d，测试瓶法需用14d。江汉石油学院研究出的方法培养-镜检法只需要4d^[5]。
　　培养-镜检法是先采用测试瓶培养，经4d后取出培养液进行染色镜检直接观察。该法可检测SRB所需时间从14d缩短为7d，在油田注水系统中的应用获得成功。

3 固着菌的控制技术

　　由于工业循环冷却水中微生物的严重危害，投加杀菌剂控制其危害成为工业系统水处理的主要技术措施。人们普遍把杀灭工业循环冷却水中浮游菌作为评定杀菌剂优劣的主要指标，并以达标作为控制微生物的主要目标。然而，随着人们对固着菌危害的不断加深，逐步认识到只杀灭浮游型菌藻是远远不够的，还必须采取有效措施，控制固着菌的危害。显然，固着菌杀菌剂必须具有较强的穿透能力和剥离能力。因此，工业水处理剂研制机构和生产厂家把杀菌剂的研究和生产重点转向具有剥离作用和渗透（穿透）能力的杀菌剂，以控制固着菌的危害。
　　目前，工业循环冷却水用杀菌剂仍以氧化性杀菌剂（如氯气、二氧化氯等）为主，以非氧化性杀菌剂（如异噻唑琳酮、戊二醛、季铵盐、季磷盐等）为辅^[6]，氧化性杀菌剂正在开发新的品种有臭氧、过氧化物及澳类杀菌剂^[7]等，而非氧化性杀菌剂正在开发或应用的新品种主要是复配型杀菌剂，以提高其杀菌能力和剥离（或渗透）效果。而德国斯托克豪森公司开发的新一代粘泥和沉积物控制剂TALLOFIN，则与传统的杀菌剂的作用机理完全不同^[8]，它通过分散作用，包覆作用和剥离作用达到杀灭包括固着菌在
内的微生物的目的。具有适应性广、多功效、无抗药性、无毒无害、成本低等优点，已在一些工业现场应用成功。
　　国内不少工业水处理剂生产厂家宣称，其杀菌剂具有剥离作用和渗透（穿透）能力，但无相关的试验研究结果，只有经试验证实方可认可。研究表明，杀灭粘附在表面的固着菌比浮游菌更难^[9-10]，因此，固着菌杀菌剂的研制、筛选或评价必须以固着菌为
杀灭对象进行试验研究，而不可以浮游菌的杀菌结果推断对固着菌的杀菌结果。

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作者简介：
　　易绍金（1963－），男，副教授。1984年毕业于同济医科大学，现在江汉石油学院化工系从事教学与科研工作。联系电话：0716-8430286