李 鑫 汪 毅 丁志斌 董瑞程 陳 曉

(陸軍工程大學(xué)國(guó)防工程學(xué)院，江蘇 南京 210007)

飲用水在供水及貯存過(guò)程中微生物的再生長(zhǎng)現(xiàn)象將導(dǎo)致飲用水衛(wèi)生安全隱患、感官性狀?lèi)夯约肮┧芫W(wǎng)與設(shè)備的微生物腐蝕等問(wèn)題[1]。美國(guó)等許多國(guó)家通過(guò)在水中維持一定濃度的消毒劑來(lái)抑制微生物的生長(zhǎng)[2]。但研究表明消毒劑的加入會(huì)導(dǎo)致水中可同化有機(jī)碳(AOC)及微生物再生長(zhǎng)潛能(BRP)的升高，從而降低飲用水的生物穩(wěn)定性[3]。本研究對(duì)比了在不同濃度氯及氯胺作用下，飲用水AOC及BRP隨反應(yīng)時(shí)間的變化規(guī)律，綜合評(píng)價(jià)了氯及氯胺對(duì)飲用水生物穩(wěn)定性的影響，并在此基礎(chǔ)上提出通過(guò)投加消毒劑控制飲用水生物穩(wěn)定性的合理建議，對(duì)飲用水消毒作用時(shí)間的選取提供了一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)所需試劑的配制

1)0.1M磷酸鹽緩沖溶液：稱(chēng)取8.0 g NaCl，0.2 g KCl，1.56 gNa2HPO4，0.2 g KH2PO4溶解于1 000 mL超純水中；2)400 mg乙酸碳/L儲(chǔ)存溶液：稱(chēng)取1.366 7 g CH3COONa溶于1 000 mL超純水中；3)礦物鹽溶液：稱(chēng)取85.5 mg KH2PO4，383.5 mg NaCl，722 mg KNO3溶于500 mL超純水中。

1.2 AOC的測(cè)定

AOC的檢測(cè)方法最早由荷蘭教授Van Der Kooij提出，他通過(guò)生物培養(yǎng)計(jì)數(shù)的方法來(lái)指示水中生物可利用有機(jī)物的量[4,5]。本研究采用劉文君等人改進(jìn)后的先后接種法作為AOC的檢測(cè)方法[6,7]。

1.3 BRP的測(cè)定

BRP測(cè)定是以與測(cè)試水樣同源的水中土著細(xì)菌為接種菌種，以培養(yǎng)后水中的細(xì)菌總數(shù)來(lái)衡量細(xì)菌的再生長(zhǎng)狀況，具體過(guò)程如下[8,9]：取50 mL高壓滅菌后的待測(cè)水樣，按一定比例接種同源菌液，20 ℃培養(yǎng)5 d后所測(cè)得的水樣中細(xì)菌總數(shù)(CFU/mL)即為水樣的BRP濃度。

本研究選取南京市濱江水廠(chǎng)砂濾池出水作為試驗(yàn)用水，部分水質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 南京市濱江水廠(chǎng)砂濾池出水基本水質(zhì)參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 氯消毒對(duì)飲用水AOC及BRP的影響

氯對(duì)飲用水AOC-P17,AOC-NOX及AOC-TOP的影響如圖1～圖3所示。

由圖1可知，當(dāng)氯投加量為0.5 mg/L，接觸反應(yīng)30 min時(shí)，水中AOC-P17濃度由初始54.15 μg/L迅速升高至195.09 μg/L，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，AOC-P17濃度降低。當(dāng)氯投加量為1.0 mg/L時(shí)，飲用水AOC-P17也呈先增加后降低的趨勢(shì)，且接觸反應(yīng)30 min時(shí)，達(dá)到峰值152.28 μg/L。而當(dāng)氯投加量增加至2.0 mg/L，反應(yīng)20 min時(shí)，AOC-P17即達(dá)到峰值且峰值相對(duì)較低，為113.36 μg/L。由此可知，低濃度的氯對(duì)飲用水AOC-P17具有更加顯著的影響。

由圖2可以看出，當(dāng)氯消毒的投加量為0.5 mg/L時(shí)，AOC-NOX在15 μg/L～25 μg/L的范圍內(nèi)上下波動(dòng)，但總體變化不明顯。而當(dāng)氯消毒劑的投加量增加至1.0 mg/L和2.0 mg/L時(shí)，水樣AOC-NOX均呈先上升后下降的趨勢(shì)，且隨著氯投加量的增加，水樣AOC-NOX達(dá)到峰值所需時(shí)間減小，所達(dá)到的峰值越高。其中，當(dāng)氯投加量為1.0 mg/L，作用時(shí)間為60 min時(shí)，AOC-NOX達(dá)到峰值46.99 μg/L；當(dāng)氯投加量為2.0 mg/L，作用時(shí)間達(dá)到20 min時(shí)，AOC-NOX即增加到最大值53.35 μg/L。由此可知，高濃度的氯對(duì)飲用水AOC-NOX具有更加顯著的影響。

由圖3可以看出，氯對(duì)AOC-TOP的影響基本與AOC-P17相同，在不同濃度的氯作用下，AOC-TOP均呈現(xiàn)先上升后下降的變化規(guī)律。其中，隨著氯投加量的增加，水樣AOC-TOP所達(dá)到的峰值逐漸降低，達(dá)到峰值所需的時(shí)間逐漸縮短。各濃度下AOC-TOP的峰值分別為215.76 μg/L，178.11 μg/L及166.71 μg/L，達(dá)到峰值的時(shí)間分別為30 min，30 min及20 min。

氯對(duì)飲用水BRP的影響如圖4所示。

由圖4可以看出，當(dāng)氯投加量為0.5 mg/L時(shí)，水樣BRP變化規(guī)律與AOC變化規(guī)律相同，呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)氯作用時(shí)間為60 min時(shí)水樣BRP由最初的2.39×105CFU/mL上升至最大值1.43×106CFU/mL，后隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，水樣BRP下降。當(dāng)氯投加量為1.0 mg/L及2.0 mg/L時(shí)，飲用水BRP則呈現(xiàn)先上升后維持穩(wěn)定的趨勢(shì)。其中，當(dāng)氯投加量為1.0 mg/L，作用時(shí)間小于60 min時(shí)，BRP隨著作用時(shí)間的增加而逐漸增加，當(dāng)作用時(shí)間超過(guò)60 min時(shí)，BRP值基本穩(wěn)定在7.0×105CFU/mL～8.0×105CFU/mL的范圍內(nèi)。而對(duì)于氯投加量為2.0 mg/L的水樣，當(dāng)作用時(shí)間小于90 min時(shí)，BRP隨著作用時(shí)間的增加而逐漸增加，當(dāng)作用時(shí)間超過(guò)90 min時(shí)，BRP值基本穩(wěn)定在6.0×105CFU/mL～7.0×105CFU/mL的范圍內(nèi)。

2.2 氯胺消毒對(duì)飲用水AOC及BRP的影響

氯胺對(duì)飲用水AOC-P17,AOC-NOX及AOC-TOP的影響如圖5～圖7所示。

由圖5可以看出，氯胺可引起水樣中AOC-P17先升高后降低，其中當(dāng)氯胺投加量為0.5 mg/L及1.0 mg/L時(shí)，水樣AOC的增加量相對(duì)較大，且在反應(yīng)時(shí)間為20 min時(shí)AOC-P17出現(xiàn)峰值，峰值分別為134.6 μg/L與107.13 μg/L；隨著氯胺投加量增加至2.0 mg/L，反應(yīng)時(shí)間達(dá)到60 min時(shí)，飲用水中AOC的濃度升高至88.70 μg/L?？傮w來(lái)說(shuō)，氯胺投加量越小，其對(duì)水樣AOC-P17的影響也越顯著。

由圖6可以看出，當(dāng)氯胺消毒劑的投加量為0.5 mg/L時(shí)，飲用水AOC-NOX呈現(xiàn)先增加后降低的變化規(guī)律，在反應(yīng)100 min時(shí)達(dá)到峰值，峰值為62.24 μg/L；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到160 min后，水樣AOC-NOX穩(wěn)定在35 μg/L～45 μg/L的范圍內(nèi)。當(dāng)氯胺消毒劑的投加量為1.0 mg/L，作用時(shí)間超過(guò)160 min時(shí)后，水樣AOC-NOX在55 μg/L～65 μg/L的范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。當(dāng)氯胺投加量為2.0 mg/L時(shí)，水樣AOC-NOX呈現(xiàn)先增加后降低的變化規(guī)律且當(dāng)消毒劑作用時(shí)間達(dá)到160 min時(shí)，AOC-NOX增加到最大值為78.92 μg/L。總體來(lái)說(shuō)，氯胺投加量越大，其對(duì)水樣AOC-NOX的影響也越顯著。

由圖7可以看出，氯胺對(duì)水中AOC-TOP的影響與氯相似，均會(huì)引起飲用水AOC-TOP不同程度的增加。但總體上AOC-TOP增加幅度受氯胺投加量的影響較小，不同濃度的氯胺投加量下，AOC-TOP峰值均在130 μg/L～160 μg/L的范圍內(nèi)。當(dāng)氯胺投加量為0.5 mg/L時(shí)，水樣AOC-TOP增長(zhǎng)幅度相對(duì)較大，隨著氯胺投加量的增加，水樣AOC-TOP增加幅度逐漸減小，但當(dāng)氯胺投加量增大至2.0 mg/L時(shí)，水樣AOC-TOP增加幅度較1.0 mg/L有所上升。

氯胺對(duì)飲用水BRP的影響如圖8所示。

由圖8可以看出，當(dāng)氯胺投加量為0.5 mg/L時(shí)，作用40 min后飲用水BRP達(dá)到峰值，后隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，BRP下降。當(dāng)氯胺投加量為1.0 mg/L，反應(yīng)時(shí)間為0 min～100 min時(shí)，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，水樣BRP增加，反應(yīng)時(shí)間超過(guò)100 min時(shí)，BRP在6.5×105CFU/mL～7.5×105CFU/mL的范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。當(dāng)氯胺投加量增加至2.0 mg/L時(shí)，水樣BRP變化較大，氯胺作用時(shí)間為0 min～100 min，水樣BRP迅速增加至9.90×105CFU/mL，后隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，BRP值下降。

3 結(jié)語(yǔ)

1)氯及氯胺消毒劑均會(huì)引起飲用水AOC及BRP不同程度的增加，導(dǎo)致飲用水生物穩(wěn)定性下降。2)當(dāng)氯投加量為0.5 mg/L,1.0 mg/L及2.0 mg/L時(shí)，隨著氯投加量的增加，AOC及BRP增加幅度減小，但其到達(dá)峰值的時(shí)間基本相同，其中，AOC達(dá)到峰值的時(shí)間均為20 min～30 min，BRP達(dá)到峰值的時(shí)間均為50 min～60 min。3)當(dāng)氯胺投加量為0.5 mg/L,1.0 mg/L及2.0 mg/L時(shí)，隨著氯胺投加量的增加，AOC及BRP增加幅度先減小后增加，且其到達(dá)峰值所需時(shí)間逐漸增加，其中，AOC達(dá)到峰值的時(shí)間分別為20 min,40 min及60 min，BRP達(dá)到峰值的時(shí)間分別為40 min,60 min及100 min。