亚硫酸盐还原厌氧菌孢子检测的实际应用

摘要：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。它们在过滤、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[2]。结果表明合理地设计投氯点，在不增加药耗的情况下，将滤前余氯值控制在1.0mg/L以上，对该菌在整个工艺中的消毒起着至关重要的作用，保证了出厂水检出率为0。水温的提高对杀菌起一定效果。研究结果为今后生产实际提供了科学依据。

关键词：亚硫酸盐 还原厌氧菌孢子 余氯 去除率 有效消毒时间

 

　　近年来随着人民生活水平不断提高，对饮用水的质量状况越来越关注，对其检测项目也逐步增加，尤其是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，为了解该菌的特性及在实际应用上如何消除该菌，改善饮水水质，降低生物风险，保证城镇供水安全，我们对其进行了初步研究。

一.实验方法

　　1、水样采集：取某水厂工艺水〔原水、滤前、滤后、出库水）。

　　2、方法选择：ISO 6461－2－86

　　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，在不增加消毒过程中总药耗的情况下，延长高浓度氯接触时间，充分发挥C^K·T值中的T值作用，对去除该菌有明显的效果。（见表1）

　　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2）

　　3、滤前余氯值的控制，确保该菌在全过程的去除率达100%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（整个水处理过程时间），可获得满意的去除率。（见表3）

　　4、在滤前余氯值相近时，水温升高去除率可提高。（见表4）

　　5、浊度在3NTU以下，对该菌去除无明显影响。（见图一）

　　6、pH值的高低对消毒效果有着不同的影响，但由于原水pH值变化不大，其对生产消毒影响可以忽略。

表1  相同余氯、温度条件下不同接触时间的去除率（%）
接触时间	试验1	试验2	试验3	试验4	试验5	试验6
20分钟	57.89	60.00	87.50	0	80.00	66.67
50分钟	72.86	86.49	91.30	97.44	87.77	95.40
95分钟	90.00	86.49	100	100	100	95.40

 

表2  滤前不同余氯值的滤前去除率（%）
余氯	试验1	试验2	试验3	试验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  滤前不同余氯值的整个工艺流程去除率（%）
余氯	试验1	试验2	试验3	试验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  滤前余氯值相同、不同温度条件下整个工艺流程的去除率（%）
温度	试验1	试验2	试验3	试验4	试验5
＜1℃	90.00	93.00	91.02	86.48	85.38
＞10℃	100	100	100	100	100

　　亚硫酸盐还原厌氧菌其隶属于芽抱杆菌科，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^[1]。因此亚硫酸盐还原厌氧菌我们认为是具有还原亚硫酸盐；有芽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、有芽抱厌氧或微嗜氧，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。其中核状菌。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革兰氏阴性、该属有内出芽胞，且芽胞直径大于茵体，而少数菌株无芽胞。没有特殊可刺激芽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45分钟可出现芽胞。厌氧生长并产生H₂S（培养基底部呈黑色人最适生存温度范围为15－69℃。在pH6.5—7、温度30－37℃时生长最快。该菌属中有些梭菌可产生外毒素是致病的因素^[3]如WHO中提到的产气荚膜梭菌（亦称魏氏杆菌）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推以由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。

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，而供水行业由于受水温、pH值、处理时间等生产条件的限制，可变因素只有投氯点设计和投氯量。而且投氯量也不能无限制增加，因此只有适当提高投氯量，合理设计选择最佳投氯点，相对增加有效氯消毒时间，增加CK·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1℃左右及水温10℃以上的原水进行了生产性实验。结果表明：水处理时间大体在95分钟左右。在这段消毒时间内该菌对自由氯消毒有一定敏感性，尤其是榜前余氯值的控制对该菌全过程的去除起着损很大作用。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。笔者认为，首先加氯点应选择在配水井（或进水泵房），目的在于增加有效消毒时间，其次滤前余氯值保持在1.0mg/L以上，是确保去除该菌的另一重要因素。这主要由于在实验中我们体会到，原消毒系统总投氯量3－4mg／L，采用三点投氯（原水配水井、滤前、滤后），滤前余氯控制在0.5－0.7mg／L范围，而后为维持余氟水平在滤前、滤后补氯。这样有效氯浓度低，有效消毒时间短，在水温10℃以下时，氯的扩散度小、不均匀、饱和度高，灭菌效果不明显，滤前去除率在56.82—87.80%左右，出厂水也无法保证检出率为0。对此，我们在考虑到实际生产成本及设备能力等方面的问题后，在保证总投氯量不变前提下，将原水厂生产工艺上的三点加氯改为两点加氯（取消滤前加氯点), 重点加大原水配水井的投氯量（投氯量以滤前余氯值在1.0－1.6mg/L范围为控制依据),加大滤前水余氯浓度，延高浓度氯的接触时间，灭菌效果显著，滤前去除率达90.48－97.44%，而后经过过滤及滤后适当补氯等水处理手段，确保出厂水检出率为0。当然滤前大量加氯会产生一些氯消毒副产品，但在我们供水系统中微生物的风险可能更为突出，因此决不能出现削弱消毒的倾向。实际上，在这种运行状态下，水温低、水体中有机物含量较少时出厂卤代烃等有机指标变化不大。高峰供水时期水温较高（10℃以上），氯扩散度高、均匀、饱和度低、杀菌作用好但易挥发，可在保证滤前该菌去除率达90%情况下，采用三点加氯方式，减少原水配水井的投氯量同时为保证滤床完好状态，在滤前扑氯，充分发挥氯有效性。在这一时期原水pH值升高、藻类繁殖、有机物含量升高，滤前余氯值适当降低可以在保证降低生物风险的前提下，避免了出厂水卤代烃含量升高或超标而造成的有机物致癌风险，同时也控制了整体药剂成本。

　　在滤前余氯值相似的，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，但本次实验表明浊度值在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。

　　另外，在实验过程中我们发现有些水样在滤前菌数较少情况下滤后反而出现增多的现象，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的积留。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。每三、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、滤床的松动现象，絮状物就可以穿透滤床而漏入已处理好的水中，而亚硫酸盐还原菌等厌氧菌可依靠絮状体形成厌氧膜而存在，因此存在其伴随絮状体透过滤床进入清水库的可能性。这需加大原水投药量，增加滤前余氯值，尽量将菌杀灭在滤前，减少滤床负荷，并且保证滤池经常处于良好的运行状态。

　　此外清水库的运行状态也较为关键。清水库具有贮存、调节、平衡水量的功能，但运行中一定使这不留死角，且合理使用水库容积利用率。当清水库内流速较低时，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造成厌氧状态，也可使亚硫酸盐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存在，减少二次污染机会，杜绝检出率。

　　由于我们只对一种水质进行实验，以上结论是否对种水质情况都成立尚需进一步论证。

 

作者：张旭东王恩福 李嫱

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

　　2、《饮用水的质量标准》（第二版，第一卷）1990