侯秀華，萬國暉，楊永強，王玉潔，孫 靜

（中國石化 北京化工研究院環(huán)保所，北京 100013）

微生物是造成膜法水處理系統(tǒng)（膜系統(tǒng)）污染的主要因素之一［1］。現(xiàn)階段大多數(shù)企業(yè)都在用污染指數(shù)（SDI，也稱FI）表征膜系統(tǒng)的微生物污染狀況。由于SDI是一個綜合指標(biāo)，雖然能在一定程度上反映微生物對膜系統(tǒng)的污染程度，但二者并未建立準(zhǔn)確的定量關(guān)系，不能準(zhǔn)確表征微生物對膜系統(tǒng)污染的影響［2-6］。為了及時評價膜系統(tǒng)的微生物污染程度，需要對微生物進行快速檢測。目前微生物的快速檢測方法有多種，包括快速測試片法、實時定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）法、酶聯(lián)免疫吸附法、傳感器法、代謝產(chǎn)物測定法、直接計數(shù)法、Simplate全平皿計數(shù)法和色譜法等。這些測試方法主要應(yīng)用在食品、化妝品、飲用水等的微生物檢測中。其中大部分方法或因設(shè)備和試劑比較昂貴、或因操作過程較為復(fù)雜、或因?qū)嶒灄l件較為嚴(yán)格，使其適用范圍受到限制［7-14］。相對而言，快速測試片法是一種經(jīng)濟、簡便且比較快捷的方法，更容易推廣使用?？焖贉y試片法又包括濾紙片測試法和以Petrifilm為載體的3M測試片法。但前二者檢出限較高且數(shù)值比平皿培養(yǎng)法偏低。3M測試片法是一種操作簡便的菌落總數(shù)測試方法，目前尚未在環(huán)境水樣的檢測中推廣使用，所以是否能應(yīng)用于膜的微生物污染檢測，還要經(jīng)過實驗確定［15-16］。

本工作采用3M Petrifilm細菌總數(shù)測試片（3M測試片）建立了一種比較準(zhǔn)確的膜系統(tǒng)微生物污染的評價方法，可為膜系統(tǒng)污染的原因分析提供快速、可靠的數(shù)據(jù)支持。

1 實驗部分

1.1 試劑、材料和設(shè)備

營養(yǎng)瓊脂：生化試劑； Na2S2O3：分析純；無水乙醇：分析純。殺菌劑XDD-WKB：武漢新大地水處理有限公司；殺菌劑Trsea 380：宜興全澤化工有限公司；殺菌劑TH-410：山東泰和水處理有限公司。

對比實驗水樣取自A煉化公司污水處理站反滲透（RO）裝置出水，水質(zhì)為pH=8～9、TOC=1.0～5.0 mg/L、總硬度15～30 mg/L。

應(yīng)用實驗水樣取自B煉化公司污水處理廠超濾（UF）-RO（雙膜）處理裝置。應(yīng)用實驗水樣的水質(zhì)見表1。

表1 應(yīng)用實驗水樣的水質(zhì) mg/L

3M測試片：美國3M公司。

ZHJH-C1112C型超凈工作臺：上海智城分析儀器制造有限公司；D-l型自動蒸汽滅菌鍋：北京發(fā)恩科貿(mào)有限公司；INB-400型恒溫培養(yǎng)箱：德國memmert公司；菌落自動判讀儀：美國3M公司。

1.2 采樣和水樣的稀釋

采樣瓶在121 ℃下滅菌20 min。如果水樣中含有余氯，需在500 mL采樣瓶中加入0.3 mL 10%（w）Na2S2O3溶液再滅菌。水樣采集量為采樣瓶容量的80%左右。

選擇適宜的水樣稀釋度，使培養(yǎng)后的細菌總數(shù)為30～300 CPU/mL。

1.3 3M測試片的測定原理及方法

3M細菌總數(shù)測試片是一種預(yù)制的培養(yǎng)基系統(tǒng)，由上下兩層薄膜組成：上層聚丙烯薄膜含有黏合劑、氯化三苯氯唑（TTC）指示劑及冷水可溶性凝膠；下層聚乙烯薄膜含有細菌生長所需的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基。將1 mL稀釋的水樣滴加到3M測試片上，用壓板將上層膜平穩(wěn)地壓下，使水樣均勻覆蓋于固形培養(yǎng)基上，（37±1）℃下培養(yǎng)48 h。細胞代謝產(chǎn)物與上層的TTC指示劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將指示劑還原成紅色非溶解性產(chǎn)物三苯甲脂，在測試片上呈紅色或粉紅色，用菌落計數(shù)器對菌落進行計數(shù)。具體方法詳見行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T 1897—2007《食品中菌落總數(shù)的測定 Petrifilm?測試片法》［17］。用無菌水做空白對照。

1.4 實驗方法

1.4.1 3M測試片法與平皿培養(yǎng)法的對比

采用對比實驗水樣，分別用3M測試片法和常規(guī)平皿培養(yǎng)法測定其細菌總數(shù)。比較兩方法的準(zhǔn)確度和精確度。

1.4.2 3M測試片法的應(yīng)用

1.4.2.1 膜系統(tǒng)中細菌總數(shù)的檢測

采用應(yīng)用實驗水樣，以3M測試片法檢測水樣中的細菌總數(shù)。

1.4.2.2 RO膜專用非氧化性殺菌劑的選擇

取B煉化公司RO進水，分別加入殺菌劑XDDWKB，Trsea 380，TH-410，在實驗室RO裝置上進行動態(tài)殺菌實驗。依據(jù)L9（33）正交表設(shè)計實驗，篩選適宜的殺菌劑種類、殺菌劑加入量和殺菌時間。采用3M測試片法測定殺菌前后水樣的細菌總數(shù)，計算殺菌率，比較各殺菌劑的殺菌效果。殺菌劑加入量和殺菌時間的取值范圍根據(jù)殺菌劑供應(yīng)商提供的使用說明確定。

2 結(jié)果與討論

2.1 3M測試片法與平皿培養(yǎng)法的對比

2.1.1 3M測試片法的準(zhǔn)確度

取不同時間段的對比實驗水樣，3M測試片法和平皿培養(yǎng)法的細菌總數(shù)測定結(jié)果見表2。由表2可見，兩種方法的細菌總數(shù)測定結(jié)果相差不大。利用T檢驗法對兩種方法的數(shù)據(jù)進行顯著性差異分析，P（雙尾）=0.71（≥0.05），說明3M測試片法和平皿培養(yǎng)法的細菌總數(shù)測定結(jié)果沒有顯著性差異。這表明簡單易行的3M測試片法在膜系統(tǒng)的微生物檢測中是準(zhǔn)確可靠的。

2.1.2 3M測試片法的精確度

3M測試片法對5#水樣的平行實驗結(jié)果見表3。由表3可見，3M測試片法和平皿培養(yǎng)法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.8%和5.0%，說明3M測試片法比平皿培養(yǎng)法更精密。

表2 3M測試片法和平皿培養(yǎng)法的細菌總數(shù)測定結(jié)果

表3 3M測試片法對5#水樣的平行實驗結(jié)果

2.2 3M測試片法在膜法水處理技術(shù)中的應(yīng)用

2.2.1 膜系統(tǒng)中細菌總數(shù)的檢測

B煉化公司雙膜處理裝置中細菌總數(shù)的檢測結(jié)果見表4。由表4可見：UF出水的細菌總數(shù)僅為10 CFU/mL， 細菌去除率達到了99.6%，表明UF系統(tǒng)對細菌有較好的去除效果；RO進水的細菌總數(shù)是UF出水的3 250倍，表明廢水從UF出口流至RO進口的過程中受到了污染，或因管路太長且環(huán)境適宜導(dǎo)致細菌滋生迅速，因此，在實際運行過程中要對可能引入微生物污染的環(huán)節(jié)（如UF裝置后續(xù)的中間水箱、RO裝置的前置保安過濾器等）加強抑菌措施；RO出水的細菌總數(shù)是RO進水的3.1倍，不降反增，由此可判斷RO膜已受到微生物的污染，需要采取殺菌措施。

表4 B煉化公司雙膜處理裝置中細菌總數(shù)的檢測結(jié)果

2.2.2 RO膜專用非氧化性殺菌劑的篩選

篩選殺菌劑的正交實驗因素水平見表5，正交實驗結(jié)果見表6。

表5 正交實驗因素水平

表6 正交實驗結(jié)果

由表6可見：以殺菌率為考察指標(biāo)時，各因素的影響大小順序為殺菌劑種類＞殺菌劑加入量＞殺菌時間；最佳工藝條件為A2B3C3，即殺菌劑選擇Trsea 380、殺菌劑加入量50 mg/L、殺菌時間2.0 h。在此殺菌條件下，以B煉化公司RO進水進行動態(tài)殺菌實驗，殺菌率達到100%。

3 結(jié)論

a）3M測試片法可應(yīng)用于膜系統(tǒng)的微生物檢測，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，測定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度均達到要求，可以替代常規(guī)的平皿培養(yǎng)法。

b）3M測試片法在測定過程中省去了大量的前期準(zhǔn)備工作，且菌落生長典型，可采用計數(shù)器計數(shù)，操作簡便，節(jié)省時間，在實際應(yīng)用中具有優(yōu)越性。

c）3M測試片法可用于測定膜系統(tǒng)進出水中的細菌總數(shù)，以此評價膜的微生物污染情況。測試結(jié)果顯示，B煉化公司雙膜系統(tǒng)的RO膜已受到微生物的污染。

d）針對特定的污水，采用3M測試片法可較方便快速地選擇有效的殺菌劑。對于B煉化公司RO進水，適宜的殺菌條件為：殺菌劑Trsea 380，殺菌劑加入量50 mg/L，殺菌時間2.0 h，殺菌率可達到100%。

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