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        飲用水生物穩(wěn)定性研究

        2016-12-31 00:00:00金建華都雪晨李翠華
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年10期

        摘 要:文章分析了三類飲用水生物穩(wěn)定性評價指標(biāo),包括有機(jī)碳控制指標(biāo)、磷控制指標(biāo)以及綜合控制指標(biāo),同時論述了不同處理工藝對飲用水生物穩(wěn)定性的影響,認(rèn)為常規(guī)處理工藝難以保證飲用水的生物穩(wěn)定性,深度處理工藝可有效改善飲用水的生物穩(wěn)定性。

        關(guān)鍵詞:生物穩(wěn)定性;評價指標(biāo);深度處理

        生物穩(wěn)定的飲用水是指在供水管網(wǎng)中不會引起大腸桿菌等異氧菌再生長的飲用水。即使供水管網(wǎng)內(nèi)保留有一定量的余氯,只要有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)存在,細(xì)菌仍然可能生長繁殖使管網(wǎng)水受到二次污

        染。因此,供水管網(wǎng)的生物穩(wěn)定性受到越來越多學(xué)者的關(guān)注。

        1 飲用水生物穩(wěn)定性評價指標(biāo)

        飲用水生物穩(wěn)定性的評價指標(biāo)主要有三大類:(1)有機(jī)碳控制

        指標(biāo):包括生物可同化有機(jī)碳(AOC)和生物可降解溶解性有機(jī)碳(BDOC)。(2)磷控制指標(biāo):生物可利用磷(MAP)。(3)綜合控制指標(biāo):包括細(xì)菌生長潛力(BGP)和AOC-T DWMS體系。

        1.1 有機(jī)碳控制指標(biāo)

        BDOC是指存在于水中的有機(jī)物中可被細(xì)菌降解或合成細(xì)胞體的部分,是細(xì)菌生長的物質(zhì)和能量來源。目前BDOC多采用懸浮生長法測定,先將待測水樣經(jīng)膜過濾,然后接種原水中的混合菌種,在20℃條件下培養(yǎng)28天,培養(yǎng)前后DOC(溶解性有機(jī)碳)的差值即為BDOC。Volk[1]等發(fā)現(xiàn)當(dāng)飲用水中BDOC在0.15~0.20mg/L時具有生物穩(wěn)定性。馬建薇[2]通過對東北某市供水管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)際水質(zhì)檢測得出,當(dāng)BDOC<0.2mg/L時,水中營養(yǎng)物質(zhì)不再能滿足細(xì)菌生長的需要。

        AOC是指BDOC中可直接同化成微生物體的部分。其測定方法如下:在待測水樣中接種特殊菌種,通過平板計數(shù),測定其生長穩(wěn)定期細(xì)菌數(shù),再比較該細(xì)菌在標(biāo)準(zhǔn)待測物乙酸碳中穩(wěn)定期的細(xì)菌數(shù)即可求得水樣中AOC濃度。Van der Kooij[3]發(fā)現(xiàn),出廠水中AOC與管網(wǎng)水中異樣菌的幾何平均值顯著相關(guān),當(dāng)AOC<10μg乙酸碳/L時,異養(yǎng)菌生長被抑制。Lechevallier等[4]發(fā)現(xiàn)當(dāng)AOC<100μg乙酸碳/L時,管網(wǎng)水中大腸桿菌數(shù)大為減少。目前普遍認(rèn)為:要保證飲用水生物穩(wěn)定性,不加氯時,AOC應(yīng)小于10μg乙酸碳/L;加氯時,AOC應(yīng)小于50~100μg乙酸碳/L。

        1.2 磷控制指標(biāo)

        對于大多數(shù)微生物而言,其生長所需要的碳、氮、磷的比例在一定的范圍之內(nèi)。在特定情況下,當(dāng)碳源和氮源充足而磷源缺乏時,磷就會對微生物的生長起到限制作用。磷對飲用水生物穩(wěn)定性的影響研究始于1996年,Miettinen[5]發(fā)現(xiàn)磷對某些水中微生物有限制作

        用,提出將磷作為評價水質(zhì)生物穩(wěn)定性的一種指標(biāo)。Sathasivan等[6]考察了無機(jī)磷對配水系統(tǒng)細(xì)菌再生長的影響,并推斷磷在配水系統(tǒng)細(xì)菌再生長上起著主要的限制作用,提出當(dāng)MAP在1~3μg/L時, 磷成為飲用水中微生物生長的限制因子。李帥等[7]認(rèn)為MAP應(yīng)該作為飲用水生物穩(wěn)定性評價的補(bǔ)充指標(biāo),與AOC和BDOC配合使用,才能更全面地評價飲用水的生物穩(wěn)定性。

        1.3 綜合控制指標(biāo)

        細(xì)菌生長潛力測定方法如下:以水樣中的土著微生物為接種菌種,經(jīng)過適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng),對水樣進(jìn)行計數(shù),以細(xì)菌濃度來表示水樣中的有機(jī)物在不同的無機(jī)限制因子條件下支持細(xì)菌再生長的潛力。與AOC和BDOC的測定方法不同,該方法不需要特殊菌種,不需要大型儀器,簡單易行,一般水廠均可完成測定,易于推廣應(yīng)用。葉林等[8]以揚(yáng)子石化水廠原水作為接種液來源,測定實(shí)驗(yàn)室自來水的BGP和BDOC,發(fā)現(xiàn)BGP與BDOC具有較好的相關(guān)性,可以作為生物穩(wěn)定性的參考指標(biāo)。

        AOC-T DWMS體系是利用AOC和溫度兩個指標(biāo)評價靜止?fàn)顟B(tài)下飲用水的生物穩(wěn)定性。馬穎等[9]認(rèn)為,用AOC單項(xiàng)指標(biāo)評價飲用水的生物穩(wěn)定性不夠全面,為此通過試驗(yàn)對不同AOC含量、不同溫度條件下靜止存放的飲用水的生物穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,并建立了AOC-T DWMS評價指標(biāo)體系,彌補(bǔ)了用AOC單項(xiàng)指標(biāo)評價飲用水生物穩(wěn)定性的不足。

        2 不同處理工藝對生物穩(wěn)定性的影響

        不同的處理工藝對水中AOC以及BDOC的去除率不同,因此如何科學(xué)合理的選擇水廠的處理工藝對提高飲用水的生物穩(wěn)定性有重要意義。

        2.1 常規(guī)處理工藝

        常規(guī)處理工藝(混凝、沉淀、過濾)可有效去除懸浮物和膠體,但對溶解性有機(jī)物的去除效果不佳。因此常規(guī)處理工藝難以有效去除AOC和BDOC,不能保障出廠水的生物穩(wěn)定性。周鴻等[10]對西南某市水廠原水、沉淀出水、濾后水和出廠水的生物穩(wěn)定性研究歷時近一年,得出整個常規(guī)工藝對AOC的去除率在30~80%之間,波動較大。濾后水加氯消毒后,AOC濃度均有增加。因此常規(guī)處理工藝對AOC雖然有一定的去除效果,但仍然無法保證出廠水在管網(wǎng)中的生物穩(wěn)定性。

        2.2 深度處理工藝

        臭氧——生物活性炭過濾深度處理工藝中,臭氧化和生物活性炭過濾對改善飲用水生物穩(wěn)定性具有良好的協(xié)同作用。前者可以去除水中的嗅和味,有效殺滅微生物,同時將有機(jī)物由大分子氧化分解為小分子,提高可生化性。后者兼具吸附與生物降解作用,使飲用水的生物穩(wěn)定性大大提高??琢钣畹萚11]采用臭氧——生物活性炭過濾對某水廠常規(guī)處理出水進(jìn)行深度處理試驗(yàn),結(jié)果表明該工藝對AOC的總體去除率達(dá)到80%以上,出水能滿足水質(zhì)生物穩(wěn)定性的要求。

        膜處理組合工藝被認(rèn)為是當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ纳疃忍幚砉に嚒L諠櫹鹊萚12]采用混凝——微濾工藝以灤河水為處理對象進(jìn)行深度處理試驗(yàn),結(jié)果表明該工藝可有效去除BDOC和TP,出水BGP比原水降低1個數(shù)量級,出水能滿足水質(zhì)生物穩(wěn)定性的要求。

        李春敏等[13]以某水庫微污染水源水為原水,比較了以超濾為核心的不同組合工藝的凈水效果,結(jié)果表明,混凝沉淀——粉末活性炭——超濾組合工藝具有最佳的凈水效果,該工藝能100%的去除水中的細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌,持續(xù)消毒能力強(qiáng),出水AOC<100μg乙酸碳/L,能滿足水質(zhì)生物穩(wěn)定性的要求。

        3 結(jié)束語

        對飲用水生物穩(wěn)定性進(jìn)行評價具有非常重要的意義。常規(guī)處理工藝難以保證飲用水的生物穩(wěn)定性,深度處理工藝可有效改善飲用水的生物穩(wěn)定性。

        參考文獻(xiàn)

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        [12]陶潤先,陳立,萬寧,等.混凝——微濾工藝提高飲用水生物穩(wěn)定性的試驗(yàn)研究[J].膜科學(xué)與技術(shù),2012,32(1):106-110.

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        作者簡介:金建華(1964-),男,湖北省咸寧市人,副教授,長期從事給排水專業(yè)教學(xué)與科研工作。

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