摘 要:文章分析了三類飲用水生物穩(wěn)定性評(píng)價(jià)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(shí)論述了不同處理工藝對(duì)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(píng)價(jià)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(huì)引起大腸桿菌等異氧菌再生長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)存在,細(xì)菌仍然可能生長(zhǎng)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(píng)價(jià)指標(biāo)
飲用水生物穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)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(zhǎng)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(zhǎng)的物質(zhì)和能量來源。目前BDOC多采用懸浮生長(zhǎng)法測(cè)定,先將待測(cè)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(shí)具有生物穩(wěn)定性。馬建薇[2]通過對(duì)東北某市供水管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)際水質(zhì)檢測(cè)得出,當(dāng)BDOC<0.2mg/L時(shí),水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不再能滿足細(xì)菌生長(zhǎng)的需要。
AOC是指BDOC中可直接同化成微生物體的部分。其測(cè)定方法如下:在待測(cè)水樣中接種特殊菌種,通過平板計(jì)數(shù),測(cè)定其生長(zhǎng)穩(wěn)定期細(xì)菌數(shù),再比較該細(xì)菌在標(biāo)準(zhǔn)待測(cè)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(shí),異養(yǎng)菌生長(zhǎng)被抑制。Lechevallier等[4]發(fā)現(xiàn)當(dāng)AOC<100μg乙酸碳/L時(shí),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(shí),AOC應(yīng)小于10μg乙酸碳/L;加氯時(shí),AOC應(yīng)小于50~100μg乙酸碳/L。
1.2 磷控制指標(biāo)
對(duì)于大多數(shù)微生物而言,其生長(zhǎng)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(shí),磷就會(huì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)起到限制作用。磷對(duì)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(duì)某些水中微生物有限制作
用,提出將磷作為評(píng)價(jià)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(duì)配水系統(tǒng)細(xì)菌再生長(zhǎng)的影響,并推斷磷在配水系統(tǒng)細(xì)菌再生長(zhǎng)上起著主要的限制作用,提出當(dāng)MAP在1~3μg/L時(shí), 磷成為飲用水中微生物生長(zhǎng)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(píng)價(jià)的補(bǔ)充指標(biāo),與AOC和BDOC配合使用,才能更全面地評(píng)價(jià)飲用水的生物穩(wěn)定性。
1.3 綜合控制指標(biāo)
細(xì)菌生長(zhǎng)潛力測(cè)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(duì)水樣進(jìn)行計(jì)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(zhǎng)的潛力。與AOC和BDOC的測(cè)定方法不同,該方法不需要特殊菌種,不需要大型儀器,簡(jiǎn)單易行,一般水廠均可完成測(cè)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(cè)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(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)飲用水的生物穩(wěn)定性不夠全面,為此通過試驗(yàn)對(duì)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系,彌補(bǔ)了用AOC單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)飲用水生物穩(wěn)定性的不足。
2 不同處理工藝對(duì)生物穩(wěn)定性的影響
不同的處理工藝對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)近一年,得出整個(gè)常規(guī)工藝對(duì)AOC的去除率在30~80%之間,波動(dòng)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(duì)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(duì)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(shí)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(duì)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(duì)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?rùn)先等[12]采用混凝——微濾工藝以灤河水為處理對(duì)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(gè)數(shù)量級(jí),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(kù)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(yǔ)
對(duì)飲用水生物穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)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)
[1]Volk C,Renner C,et al.Comparison of two techniques for measuring biodegradable dissolved organic carbon in water[J].Environ.Technol,1994,15(6):545-556.
[2]馬建薇,于泊蕖,梁淑旺.東北某市出廠水生物可降解性有機(jī)碳對(duì)給水管網(wǎng)中細(xì)菌的影響[J].河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007(1):387-390.
[3]Van der Kooij.Assimilable organic carbon as an indicator of bacterial regrowth[J].J.AWWA.1992,84(2):57-65.
[4]Lechevallier M W,Welch N J,et al.Full-Scale studies of factors related to coliform regrowth in drinking water.Appl.Envir.Microbiol.[J].1996,62(7):2201-2211.
[5]Miettinen I T,Vartiainen T, Martikainen P J.Contamination of drinking water[J].Nature,1996,381:654-655.
[6]Sathasivan A,Ohgaki S.Application of new bacterial regrowth potential method for water distribution system-a clear evidence of phosphorus limitation[J].Wat.Res.,1999,33(1):137-144.
[7]李帥,鹿長(zhǎng)青,林惠榮,等.深度處理對(duì)飲用水生物穩(wěn)定性的影響[J].凈水技術(shù),2015,34(4):31-35+46.
[8]葉林,于鑫,施旭,等.用細(xì)菌生長(zhǎng)潛力(BGP)評(píng)價(jià)飲用水生物穩(wěn)定性[J].給水排水,2007,33(11):146-149.
[9]馬穎,龍騰銳,方振東.飲用水生物穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)體系[J].中國(guó)給水排水,2004,20(12):96-98.
[10]周鴻,王占生,張曉健.不同水處理工藝對(duì)可同化有機(jī)碳(AOC)的去除特性研究[J].廣州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,4(1):91-93.
[11]孔令宇,張曉健,王占生.臭氧——生物活性炭與單獨(dú)活性炭工藝處理效果比較[J].中國(guó)給水排水,2006,22(11):49-51.
[12]陶潤(rùn)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.
[13]李春敏,李欣,等.超濾膜技術(shù)組合工藝對(duì)飲用水氯消毒的生物穩(wěn)定性試驗(yàn)[J].凈水技術(shù),2012,31(1):16-19.
作者簡(jiǎn)介:金建華(1964-),男,湖北省咸寧市人,副教授,長(zhǎng)期從事給排水專業(yè)教學(xué)與科研工作。