摘要:以某自備井水和類炭疽桿菌污染水為研究對(duì)象，考察了納濾工藝對(duì)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(guò)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(duì)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(shù)脂則無(wú)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(guò)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(hào):TU991.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C 文章編號(hào):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(zhǎng)，全國(guó)七大水系中近一半河段受到污染，湖泊、水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化程度嚴(yán)重，致使尚未普及自來(lái)水管網(wǎng)地區(qū)的飲用水安全問(wèn)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(duì)象，檢驗(yàn)消毒和納濾膜凈化工藝對(duì)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(jiàn)圖t。
超濾膜的材質(zhì)為PAN(聚丙烯睛)，型號(hào)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(wú)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(cè)定儀;致突變性:采用Ames試驗(yàn)，以TA98和TA,O為測(cè)試菌株(前者用于測(cè)定移碼型突變物，后者用于測(cè)定堿基置換型突變物)，并以二甲基亞礬(DMSO,AR )作為陰性對(duì)照物(100 }LL/皿)，陽(yáng)性對(duì)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(guò)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(lái)水，同時(shí)加人0.5%的硫代硫酸鈉1 mL，以中和自來(lái)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(guò)濾除菌試驗(yàn):按照凈水裝置的操作程序，對(duì)人工染菌水樣進(jìn)行過(guò)濾。使試驗(yàn)水樣分別流經(jīng)一級(jí)(超濾)、二級(jí)(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(kāi)啟增壓泵，使水樣流經(jīng)第三級(jí)裝置(離子交換柱)。在整個(gè)過(guò)程中，用無(wú)菌三角瓶，分別采集一、二、三級(jí)過(guò)濾后的水樣進(jìn)行活菌計(jì)數(shù)培養(yǎng)，同時(shí)采集過(guò)濾前水箱中的水樣作為陽(yáng)性對(duì)照。
單獨(dú)離子交換的濾效試驗(yàn):用無(wú)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(kāi)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(wú)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(guò)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(kāi)啟凈水裝置，對(duì)水箱中的水樣進(jìn)行過(guò)濾，用無(wú)菌三角瓶分別采集過(guò)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(guò)濾前水箱中的水樣作為陽(yáng)性對(duì)照。
2 結(jié)果與討論
2.1 對(duì)有機(jī)物的去除效果
2.1.1 對(duì)TOC的去除效果
在不投加三合二消毒劑的情況下，分別測(cè)定原水、活性炭柱出水、納濾膜出水的TOC濃度，結(jié)果見(jiàn)表1。
由表 1可知，活性炭對(duì)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(duì)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(huì)產(chǎn)生一些有機(jī)物。
納濾膜對(duì)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(duì)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(duì)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(jiàn)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(duì)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(yáng)性。
由表 2 可 知，原水Ames致突變活性為陽(yáng)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(duì)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?duì)分子質(zhì)量主要在200一800，且主要是相對(duì)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(duì)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(duì)此類物質(zhì)的去除效果相對(duì)較好。
2.2 不同單元工藝的除菌效果
對(duì)類炭疽桿菌繁殖體及芽抱的試驗(yàn)參照中華人民共和國(guó)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(duì)類炭疽桿菌繁殖體及芽抱的殺滅效果見(jiàn)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(jiàn)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(duì)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(cè)定水樣含菌量，結(jié)果如表4所示。
由表4 可知，離子交換對(duì)類炭疽桿菌芽飽不但沒(méi)有去除作用，其出水含菌量反而增高，這可能是由于凈水過(guò)程中殘留在樹(shù)脂中的細(xì)菌析出所致。
2.2.3 各級(jí)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(jí)凈水裝置對(duì)類炭疽桿菌繁殖體及其芽抱的去除效果見(jiàn)表50
表5表明 ，超濾、納濾單元對(duì)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(méi)有去除作用，反而使含菌量增高，這與單獨(dú)用離子交換對(duì)類炭疽桿菌芽抱進(jìn)行過(guò)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(mèng)L)作用20 min，然后開(kāi)啟凈水裝置，經(jīng)凈化后出水中未檢出試驗(yàn)菌(見(jiàn)表6)。
3 結(jié)論
① 原水經(jīng)10P M保安過(guò)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(duì)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(jí)裝置對(duì)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(shù)脂無(wú)除菌作用。
④ 納濾工藝用于飲用水深度處理時(shí)，對(duì)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(guò)消毒處理，則凈化效果將更為理想。
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