摘要:以某自備井水和類炭疽桿菌污染水為研究對象，考察了納濾工藝對水中有機(jī)物和類炭疽桿菌的去除效果。結(jié)果表明:井水經(jīng)10 R。保安過濾器、活性炭柱、超濾處理后可滿足納濾的進(jìn)水水質(zhì)要求;納濾工藝可有效去除水中的有機(jī)物及致癌、致崎、致突變物，對TOC的去除率>90%，出水的Ames試驗(yàn)結(jié)果為陰性;在類炭疽桿菌含量為27 000 - 33 000 CFU/100 ml,的條件下，超濾膜的除菌率為89.70%，納濾膜的除菌率為48.78%，而離子交換樹脂則無除菌作用;當(dāng)采用納
濾工藝去除類炭疽桿菌及其繁殖體時(shí)，需先經(jīng)過消毒處理才能達(dá)到理想的凈化效果。
關(guān)鍵詞 : 納濾; 類炭疽桿菌;Ames試驗(yàn)
中圖分類號:TU991.25 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C 文章編號:1000- 4602(2006)07一0062-04
工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，使得污染物的排放量急劇增長，全國七大水系中近一半河段受到污染，湖泊、水庫富營養(yǎng)化程度嚴(yán)重，致使尚未普及自來水管網(wǎng)地區(qū)的飲用水安全問題難以解決。以某自備井井水和類炭疽桿菌污染水為研究對象，檢驗(yàn)消毒和納濾膜凈化工藝對水中有機(jī)物及類炭疽桿菌的去除效果，為生產(chǎn)安全、優(yōu)質(zhì)的飲用水提供實(shí)用的技術(shù)和裝備。
1 試驗(yàn)裝置與方法
1.1 試驗(yàn)流程及方法
① 試驗(yàn)流程
納濾工藝流程見圖t。
超濾膜的材質(zhì)為PAN(聚丙烯睛)，型號為GW350，處理水量為20 L/h，主要用于去除水中的膠體及各類大分子物質(zhì)。納濾膜的材質(zhì)為PA(芳香聚酞胺)，處理水量為20 L/h，用于脫除水中的無機(jī)鹽、氨基酸、BOD,COD、細(xì)菌、病毒等。
② 試驗(yàn)材料及分析方法
總有機(jī)碳:島津TOC一5000測定儀;致突變性:采用Ames試驗(yàn)，以TA98和TA,O為測試菌株(前者用于測定移碼型突變物，后者用于測定堿基置換型突變物)，并以二甲基亞礬(DMSO,AR )作為陰性對照物(100 }LL/皿)，陽性對照物為滅滴靈飽和液(TA98，100 I,L/皿)及疊氮化鈉(TAioo，1.5 I,L/皿)。
消毒劑采用三合二粉劑(1%一5%的漂粉精)，其主要成分為3Ca(OCl)z ·2Ca(OH)，用于殺滅水中的類炭疽桿菌和病毒;類炭疽桿菌(AMMS8008),分別以其繁殖體與芽抱懸液進(jìn)行試驗(yàn);中和劑為含0.5%硫代硫酸鈉和0.5%吐溫80的磷酸鹽緩沖液。
1.2 試驗(yàn)方法
① 三合二消毒劑定量懸液殺菌試驗(yàn)消毒 劑 濃 度(以有效氯計(jì))分別為25,50,100m歲L，作用時(shí)間為5,10和20 min。起始菌量:類炭疽桿菌繁殖體為1.25 x 106 CFU/mL，類炭疽芽抱為7.2 x 105 CFU/mLo
② 納濾凈水裝置過濾除菌試驗(yàn)
人工染菌水樣的配制:在原水箱中加人50L 自來水，同時(shí)加人0.5%的硫代硫酸鈉1 mL，以中和自來水中的殘余氯。將類炭疽桿菌懸液或新鮮繁殖體懸液加人水箱并混勻，使其含菌量為(1一5) x 104CFU/100 mLo
過濾除菌試驗(yàn):按照凈水裝置的操作程序，對人工染菌水樣進(jìn)行過濾。使試驗(yàn)水樣分別流經(jīng)一級(超濾)、二級(納濾)裝置后進(jìn)人純水池，待純水池中的水量達(dá)到其容積的1/2以上時(shí)，開啟增壓泵，使水樣流經(jīng)第三級裝置(離子交換柱)。在整個(gè)過程中，用無菌三角瓶，分別采集一、二、三級過濾后的水樣進(jìn)行活菌計(jì)數(shù)培養(yǎng)，同時(shí)采集過濾前水箱中的水樣作為陽性對照。
單獨(dú)離子交換的濾效試驗(yàn):用無菌水沖洗純水池和離子交換裝置2次后，將配制好的含菌人工污染水樣加至純水池中，開啟增壓泵進(jìn)行離子交換處理，待純水池中水樣減少后繼續(xù)加人人工染菌水樣直至總水量為50 L。用無菌三角瓶采集起始水樣和離子交換處理后的水樣，進(jìn)行活菌計(jì)數(shù)培養(yǎng)。
③ 納濾凈水裝置消毒過濾試驗(yàn)
人工染菌水樣的配制:在原水箱中加人50L 蒸餾水，然后加人類炭疽桿菌懸液或新鮮繁殖體懸液并混勻，使其含菌量為(5一10) x 104 CFU/100mLa先加人三合二消毒劑，使水中的有效氯濃度為50mg/L,20 min后開啟凈水裝置，對水箱中的水樣進(jìn)行過濾，用無菌三角瓶分別采集過濾后的水樣進(jìn)行活菌計(jì)數(shù)培養(yǎng)，同時(shí)采集消毒過濾前水箱中的水樣作為陽性對照。
2 結(jié)果與討論
2.1 對有機(jī)物的去除效果
2.1.1 對TOC的去除效果
在不投加三合二消毒劑的情況下，分別測定原水、活性炭柱出水、納濾膜出水的TOC濃度，結(jié)果見表1。
由表 1可知，活性炭對TOC的去除率在66%左右。可以認(rèn)為:活性炭的吸附作用是去除水中TOC的有效手段，但因活性炭對TOC的吸附能力受其吸附容量的限制，所以活性炭吸附不能經(jīng)濟(jì)、有效地去除大量的TOC。另外，活性炭也不能吸附去除如乙醛這樣的短鏈含氧化合物，加之受活性炭表面微生物的影響，經(jīng)活性炭吸附后還會產(chǎn)生一些有機(jī)物。
納濾膜對TOC的去除率>93%，分析原因主要是:納濾膜多為荷電膜，膜內(nèi)電位梯度、膜電荷與有機(jī)物、離子之間的相互作用對傳質(zhì)起了很大作用，可截留水中的大部分有機(jī)物，從而使得出水的TOC含量降低。
2.1.2 對致癌、致畸、致突變物的去除效果
在不投加三合二消毒劑的情況下，分別取原水、活性炭柱出水、納濾膜出水水樣各100 L，經(jīng)吸附、洗脫、濃縮等程序后進(jìn)行Ames試驗(yàn)，結(jié)果分別見表2及圖2。
圖 2中M R為誘發(fā)回變率，是受試樣品平皿的回變菌落數(shù)與陰性對照平皿的自發(fā)回變菌落數(shù)之比，若MR }2并能做出劑量一反應(yīng)曲線，則可確認(rèn)該水樣的致突變活性為陽性。
由表 2 可 知，原水Ames致突變活性為陽性，經(jīng)活性炭柱吸附后轉(zhuǎn)為陰性，納濾膜使水的致突活性進(jìn)一步降低，且出水的Ames致突比(MR)更趨穩(wěn)定。
一般認(rèn)為 ，活性炭能去除水中的懸浮物和部分細(xì)菌，但對低分子可溶性物質(zhì)的去除率較低，這是活性炭柱出水Ames試驗(yàn)轉(zhuǎn)為陰性但其致突變活性高于納濾膜出水的主要原因。
納濾膜能更有效降低水的致突活性，一是因?yàn)樗兄峦晃锏南鄬Ψ肿淤|(zhì)量主要在200一800，且主要是相對分子質(zhì)量為200左右的非極性或中等極性的有機(jī)物，并以核芳烴為主，這些物質(zhì)正處在納濾膜的有效截留范圍內(nèi)(其能截留物質(zhì)的相對分子質(zhì)量大致在200一1000);二是由于致突變物質(zhì)的溶解性一般較差，而納濾膜對此類物質(zhì)的去除效果相對較好。
2.2 不同單元工藝的除菌效果
對類炭疽桿菌繁殖體及芽抱的試驗(yàn)參照中華人民共和國衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行。
2.2.1 三合二消毒劑的消毒效果
單純使用三合二消毒劑對類炭疽桿菌繁殖體及芽抱的殺滅效果見表3(水樣中類炭疽桿菌繁殖體的起始菌量為1.25 x 1 護(hù)CFU/mL)，可見三合二消毒劑殺菌效果良好，但與其劑量及作用時(shí)間緊密相關(guān)。
2.2.2 離子交換對類炭疽桿菌芽飽的去除效果
將人工染菌水樣直接加至純水池中，經(jīng)離子交換處理后測定水樣含菌量，結(jié)果如表4所示。
由表4 可知，離子交換對類炭疽桿菌芽飽不但沒有去除作用，其出水含菌量反而增高，這可能是由于凈水過程中殘留在樹脂中的細(xì)菌析出所致。
2.2.3 各級凈水裝置的濾菌效果
在人工染菌水樣含菌量為(2.7一3.3)x 1 04CFU/100 mL的條件下，各級凈水裝置對類炭疽桿菌繁殖體及其芽抱的去除效果見表50
表5表明 ，超濾、納濾單元對類炭疽桿菌繁殖體和類炭疽桿菌芽抱均有一定的去除效果，而離子交換處理單元不但沒有去除作用，反而使含菌量增高，這與單獨(dú)用離子交換對類炭疽桿菌芽抱進(jìn)行過濾的試驗(yàn)結(jié)果是一致的。
2.2.4 三合二消毒/凈水裝置的除菌效果
在初始水樣中的類炭疽桿菌繁殖體含量為8.2x1 04C FU/l00mL、類炭疽桿菌芽抱含量為5.8 x104 CFU/l00mL時(shí)，先加人三合二消毒劑(使有效氯濃度為50 m夢L)作用20 min，然后開啟凈水裝置，經(jīng)凈化后出水中未檢出試驗(yàn)菌(見表6)。
3 結(jié)論
① 原水經(jīng)10P M保安過濾器、活性炭柱和超濾裝置處理后，符合納濾的進(jìn)水水質(zhì)要求，該流程可用于一般井水的預(yù)處理。
② 納濾膜可有效去除水中的有機(jī)物及致癌、致畸、致突變物，出水的Ames試驗(yàn)結(jié)果為陰性，對TOC的去除率>90%。
③ 在試驗(yàn)水樣含菌量為(2.7一3.3)x 1 04CFU/l00mL的條件下，各級裝置對類炭疽桿菌繁殖體的平均除菌率分別為:超濾為87.5%，納濾為48.78%，離子交換樹脂無除菌作用。
④ 納濾工藝用于飲用水深度處理時(shí)，對有機(jī)物及“三致”物質(zhì)有很好的去除效果，但在去除類炭疽桿菌及其繁殖體時(shí)，若先經(jīng)過消毒處理，則凈化效果將更為理想。
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