飲用水中大腸菌群的防治與監(jiān)測(cè)

趙宏

【摘 要】本文主要介紹了由目前飲用水生產(chǎn)工藝衍生的新方法，提出了用鍍氧化鋅沸石作為吸附劑的可能性，以及在線監(jiān)測(cè)水中大腸菌群的可行性。

【關(guān)鍵詞】大腸桿菌；ZOCZ；在線監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)： R123.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）36-0202-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.086

The Prevention and control of E.Coli in drinking water

ZHAO Hong

（Guangzhou water supply company， Guangzhou Guangdong 510160， China）

【Abstract】This paper mainly introduces the new method derived from the current drinking water production process， and puts forward the possibility of using zinc oxide zeolite as the adsorbent， as well as the feasibility of online monitoring of coliforms.

【Key words】E. Coli； ZOCZ； On-line monitoring

1 鍍氧化鋅沸石去除大腸桿菌的研究

病原微生物對(duì)水源的污染是一個(gè)十分嚴(yán)重的問(wèn)題，尤其是飲用水水源。目前，主要有包括氯化、臭氧、膜分離和吸附等幾種用于去除病原微生物的處理技術(shù)。其中主要使用的氯化作用是一種有效的殺死病原微生物的方法，但隨著水源水質(zhì)有機(jī)物的增加，氯化作用產(chǎn)生的副產(chǎn)物即潛在的致癌物會(huì)相應(yīng)增加；臭氧氧化可導(dǎo)致水中可生物降解物質(zhì)增多，使出廠水的生物穩(wěn)定性降低，易引起細(xì)菌繁殖，不能單獨(dú)使用，造成成本增加；膜分離中膜組件的成本很高，長(zhǎng)期使用易導(dǎo)致嚴(yán)重的生物淤積；吸附以其低成本、易運(yùn)行以及不會(huì)形成副產(chǎn)物便能獲取安全的飲用水獲得了極大的關(guān)注，盡管活性炭是目前去除水中有機(jī)物最成熟有效的方法之一，但仍然不能阻擋人類尋求更有效的吸附材料，鍍氧化鋅沸石便是其一。

鍍氧化鋅沸石（ZOCZ）表面帶正電荷，能有效的去除腐殖酸。由于細(xì)菌細(xì)胞外表面呈負(fù)電以及ZnO自身的抗菌性，ZOCZ去除大腸桿菌是理論可行的。Brayner， Sirelkhatim等人研究發(fā)現(xiàn)ZnO的抗菌性能是通過(guò)靜電作用和鋅離子滲透進(jìn)細(xì)胞中產(chǎn)生的，這說(shuō)明ZOCZ可以有效的去除水中大腸桿菌。此外ZOCZ比水要濃稠，所以容易通過(guò)重力作用使ZOCZ分離出來(lái)。

細(xì)菌的熒光強(qiáng)度通常用于量化細(xì)菌的存在，Lingling Wang等人用帶綠色熒光的蛋白質(zhì)puc19-EGFP標(biāo)記重組大腸桿菌，再用倒置的熒光顯微鏡檢查術(shù)來(lái)定量粘附在ZOCZ微粒上的大腸桿菌；依照有關(guān)的電動(dòng)電勢(shì)以及紅外光譜評(píng)估了ZOCZ和大腸桿菌間相互作用的機(jī)制，電動(dòng)電勢(shì)分析說(shuō)明了大腸桿菌細(xì)胞的表面電荷部分被ZOCZ中和，ZOCZ不僅降低了大腸桿菌懸浮物的穩(wěn)定性、促進(jìn)其分解，而且增強(qiáng)了ZOCZ對(duì)大腸桿菌的毒性，紅外光譜分析為大腸桿菌粘附在ZOCZ表面提供了額外的證據(jù)；通過(guò)電場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、X射線能譜法和共聚焦激光掃描顯微術(shù)研究了ZOCZ的抗菌性能，電場(chǎng)掃描電子顯微鏡圖顯示了很多粘附在ZOCZ上的大腸桿菌有一定程度的縮小，說(shuō)明了ZOCZ顯示了對(duì)大腸桿菌的抗菌性，激光共聚焦顯微鏡實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了相反的電量帶大腸桿菌粘附在ZOCZ表面，大多數(shù)細(xì)胞死亡也證明了電場(chǎng)掃描電子顯微鏡圖片的結(jié)論；用平皿計(jì)數(shù)法研究了時(shí)間和初始濃度對(duì)ZOCZ去除大腸桿菌的影響，接觸時(shí)間和初始大腸桿菌濃度的研究說(shuō)明了在25℃時(shí)ZOCZ對(duì)大腸桿菌的最大吸附量是4.34×106 CFU/g；進(jìn)行了吸附的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究來(lái)闡明去除的機(jī)制，擬二階動(dòng)力學(xué)和Freundlich等溫線是最好的描述粘附作用的方法，在ZOCZ表面形成了多層大腸桿菌細(xì)胞。這些結(jié)果都說(shuō)明了ZOCZ通過(guò)靜電作用以及鋅離子滲透到大腸桿菌細(xì)胞中兩者結(jié)合來(lái)增強(qiáng)其摧毀和去除水中大腸桿菌細(xì)胞，顯示了ZOCZ未來(lái)在凈水行業(yè)應(yīng)用的可行性。

2 飲用水配水系統(tǒng)中在線監(jiān)測(cè)大腸桿菌

在飲用水管網(wǎng)系統(tǒng)中能發(fā)現(xiàn)細(xì)菌，真菌，酵母菌。管網(wǎng)系統(tǒng)并不是大范圍供水的惰性系統(tǒng)，而更傾向作為與分配水相互作用的生物和化學(xué)反應(yīng)器。在飲用水管網(wǎng)系統(tǒng)中偶然的微生物污染，包括飲用水源與污水管道交叉連接引起了極大的關(guān)注。除了交叉連接外，侵入是最普遍的微生物污染。侵入管網(wǎng)系統(tǒng)可能會(huì)影響水質(zhì)好幾天。如果污染物不能及時(shí)探測(cè)來(lái)采取相應(yīng)的措施，消費(fèi)者感染水傳播的疾病幾率便會(huì)大大的增加。

歐盟飲用水指令的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目需要定期監(jiān)控和測(cè)試48種微生物，化學(xué)和指示劑參數(shù)。但監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)能低概率探測(cè)到糞便污染。因?yàn)轱嬘盟廴究赡茉斐蓢?yán)重的公眾健康影響，顯然需要提高監(jiān)測(cè)配水系統(tǒng)中飲用水水質(zhì)的方法。隨后，需要用分析儀器最終確定飲用水中污染物的存在。所需的監(jiān)測(cè)技術(shù)包括能快速探測(cè)水中微生物污染的在線方法。也需要增加飲用水中微生物污染的探測(cè)和確定幾率。人們對(duì)利用微生物的物理特性作為一種方法來(lái)檢測(cè)它們產(chǎn)生了極大的興趣。然而，在水污染事件中，通常在水中還有其他雜質(zhì)，不僅僅是微生物污染物，因此，觀察到整體水質(zhì)的惡化相比于嘗試探測(cè)一種確定的微生物可能提供一個(gè)更好的解決方法。

在實(shí)驗(yàn)室中顯示了確定的光學(xué)測(cè)量值，例如吸收光值，濁度和微粒計(jì)數(shù)能潛在的探測(cè)到飲用水中高細(xì)菌濃度。在模擬實(shí)驗(yàn)中用不同的物理化學(xué)參數(shù)能探測(cè)到飲用水中的雜質(zhì)，例如游離氯，總有機(jī)碳，氧化還原點(diǎn)位，EC和氯化物的測(cè)量值。在一份研究中，可以推斷出測(cè)量余氯的變化與培養(yǎng)的大腸桿菌和分枝桿菌的數(shù)量是相稱的，雖然在105CFU/mL水平下不能監(jiān)測(cè)出大腸桿菌的數(shù)量。Fass等人發(fā)現(xiàn)1-50%的注射細(xì)菌在數(shù)小時(shí)內(nèi)吸附到本地細(xì)菌生物膜上。評(píng)價(jià)在線測(cè)量對(duì)飲用水水質(zhì)的可行性極大的取決于遠(yuǎn)距離遙控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的輸出。此外，這些數(shù)據(jù)需要通過(guò)決策者管理策略來(lái)實(shí)施。