蚌埠市飲用水的生物穩(wěn)定性研究
前言
近年來，隨著水源水中營養(yǎng)物（氮、磷、有機物）的增多，不但造成傳統的水處理工藝（混凝、沉淀、過濾、消毒）礬耗和氯耗的增加、過濾周期的縮短，而更為嚴重的是會引起配水管網中細菌繁殖的突然暴發(fā)，從而造成管網水質的惡化和配水系統的腐蝕[1]等。據資料介紹，占全國總供水量42.44％和36個城市自來水公司調查，出廠水平均濁度為1.3度而管網水增到1.6度，色度由5.2度增到6.7度，鐵由0.09mg/L增到0.11mg/L，細菌由6.6個/L增到29.2個/L。
所謂生物穩(wěn)定的飲用水是指在配水系統中不會引起大腸桿菌和異養(yǎng)菌再繁殖，從而引起水的色味和濁度上升的飲用水。
目前，國內對配水系統中飲用水水質的惡化和管網腐蝕的研究大都停留在常規(guī)的水質監(jiān)測和對腐蝕現象的宏觀觀測這一水平上，但對出廠水中殘留的營養(yǎng)與管網水的水質惡化以及配水系統的腐蝕的研究尚未深入報道，而且對營養(yǎng)的監(jiān)測尤其是對可生，化有機營養(yǎng)的監(jiān)測缺乏有效手段。本研究從以下幾個方面對蚌埠市飲用水的生物穩(wěn)定性進行了研究。
1 管網水與出廠水的比較
根據1998年蚌埠市自來水公司管網水的監(jiān)測資料，正常情況下管網水較出廠水的濁度上升0～0.7NTU，色度上升0～2度，鐵0.02～0.08mg/L，細菌總數增加2～4個/L，水味也有所加重。目前對其水質的監(jiān)測正在進一步進行。
2 自來水管道管垢成份的分析
2.1 理化分析
我們曾對已使用21a的管道垢樣進行分析，該管道直徑33mm，壁厚10mm，經觀察，管道內壁有黃色銹瘤，最大瘤高40mm，直徑為40～50mm，管壁最薄處為7.5～8.0mm，說明有一定的垢下腐蝕。
取管垢進行分析，垢樣表面（水側）為棕紅色，附著在管壁一側為黑色，垢樣可研磨、疏松。樣品在加熱過程中有腐臭味，為沉積腐化的腐植類物質和生物膜，樣品在550℃加熱30nin后為棕紅色，可揮發(fā)性物質為13％左右（在550℃減重）。管道垢樣分析結果見表1所示。
2.2 生物學分析
管道垢樣的掃描電鏡觀察發(fā)現管道中細菌的繁殖已極為嚴重，有桿菌、球菌、絲狀菌等，它們藏匿。附著并棲息于管垢的顆粒物之中，細菌對氯的抵抗能力大大增強屈此在氯消毒時生存的可能性較大。
管道內的結垢和腐蝕的產物以及管道的粗糙內壁是細菌繁殖基地。水中的余氯只會殺死殺傷水側一定深度處的細菌，而當水中余氯不足時藏匿于顆粒物和生物膜內的細菌又會見機再起，造成水中細菌總數的增加，從而引發(fā)大腸桿菌的突然增加甚至暴發(fā)。細菌的溶解性分泌物（SMP）會腐蝕管壁，細菌及其SMP的吸附和絮凝作用會造成水中殘留礬花在管道內壁的沉積，這就加速了管道的結垢和腐蝕，造成水的色度。濁度的升高。
本研究重點對垢樣中的異養(yǎng)菌進行了鑒定，發(fā)現了兩種革蘭氏陰性桿菌，一種為粘質沙雷氏菌（Serratia marcescens），這種細菌為機會病源菌，另一種為乙酸鈣不動桿菌產堿亞種（Aceinetobater cal-coaceticusssubsp.alcaligenes）。其中粘質沙雷氏菌，革蘭氏陰性、桿狀，以稀周毛運動，是細菌中最小的一種，長僅0.5～1μm；見于土壤、水和食品中，可能分布廣泛，一般認為是非致病菌；近年來報告，可引起肺部感染、腦膜炎、心內膜炎、尿道感染及燒傷后的敗血癥等，特別在化療和激素造成機體免疫力降低時，容易發(fā)病，因此屬于機會病原菌。
這里需要指出的是，雖然在管垢中未發(fā)現大腸桿菌的繁殖，但是良性和機會病源菌的繁殖會導致有利于病源菌生長的環(huán)境，同時大量異養(yǎng)菌存在會干擾大腸桿菌的檢出，因此蚌埠市飲用水存在著大腸肝菌暴發(fā)的潛在危機。
3 AOC的檢測結果
水中的營養(yǎng)物是細菌賴以生存的物質基礎，是管網中細菌繁殖的內因。目前，國際上大都采用測定飲用水AOC（Assimilable Organic Carbon）的方法來判斷管網中大腸桿菌等異養(yǎng)菌的再生繁殖潛力。一般認為：在不加氯時AOC小于10～20μg/L的飲用水為生物穩(wěn)定的飲用水；而在加氯時，AOC在50～100μg/L的飲用水為生物穩(wěn)定的飲用水；而當AOC大于100μg/L，則要把水中余氯控制在較高的水平上，但是大量投氯將會引起水中消毒副產物濃度的升高，致突變活性增強等。
AOC為生物可同化的有機碳，是微生物極易利用的基質。盡管AOC僅為飲用水中溶解有機碳（DOC）的0.1％～9％，但是它使細菌獲得酶活性進而對有機物進行共代謝最為重要的基質，因此AOC的濃度與細菌的繁殖有著密切的關系。
AOC的測定所用細菌是從水中分離出來的P17（熒光假單胞菌）和NOX（螺旋菌），這兩個菌種利用的量質不同，P17不能利用草酸類基質，而NOX可利用草酸類基質，所以AOC為AA－P17和AOC－NOX之和。因為1μg/L的乙酸碳可產生1×104個/mL菌落，所以此方法具有很好的檢出精度，最低檢出可達1μg/L乙酸碳，這在目前最先進的TOC測定儀上也是難以實現的。因此，AOC不但具有明確的生物學意義，也是一種很好的生物一化學檢測方法。本研究采用快速的AOC測定方法，此方法對Van der Kooij的經典方法進行了某些改進，大大縮短了測定的時間。
將水樣收集于500mL經無碳化處理的磨口具塞瓶中，在65℃水浴中進行巴氏消毒，以滅活水中的浮游生物和無芽抱細菌，加冰于24h內運抵實驗室。取50mL水樣放到50mL無碳玻璃瓶中，每瓶加P17菌株和NOX菌株使小瓶中細菌濃度達到104個/mL菌落，放在25℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2d后從每瓶取100μL涂布平板，置于25℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2～4d進行平板計數。平板培養(yǎng)2d后可見2～3mm的淡黃色P17菌落，NOX在第3d方可出現，為直徑0.5～1mm左右的乳白色菌落。對濁度較高的水樣，在接種前需用1.2μm的玻璃纖維膜過濾，以防止顆粒物的干擾。根據平板計數減去空白對照后，利用下式可計算水樣的AOC濃度：
M=[N1÷(4.1×106)+N2÷(1.2×107)]×103
式中：M－AOC濃度，μg/L；
N1－P17，個/mL；
N2－NOX，個/mL。
對蚌埠二水廠傳統工藝的出水的AOC進行了檢測，其出廠水的AOC濃度在不同季節(jié)的波動范圍為105.3～306.4μg/L，平均值：237.8μg/L，所以其出廠水為生物不穩(wěn)定的飲用水，必需在工藝上采取措施降低AOC，同時加強對出廠水余氯的控制，防止管網中大腸桿菌等異養(yǎng)菌的繁殖。
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