飲用水中大腸菌群的防治與監測

趙宏

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

【關鍵詞】大腸桿菌；ZOCZ；在線監測

中圖分類號： R123.1 文獻標識碼： A 文章編號： 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

病原微生物對水源的污染是一個十分嚴重的問題，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。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，但隨著水源水質有機物的增加，氯化作用產生的副產物即潛在的致癌物會相應增加；臭氧氧化可導致水中可生物降解物質增多，使出廠水的生物穩定性降低，易引起細菌繁殖，不能單獨使用，造成成本增加；膜分離中膜組件的成本很高，長期使用易導致嚴重的生物淤積；吸附以其低成本、易運行以及不會形成副產物便能獲取安全的飲用水獲得了極大的關注，盡管活性炭是目前去除水中有機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。由于細菌細胞外表面呈負電以及ZnO自身的抗菌性，ZOCZ去除大腸桿菌是理論可行的。Brayner， Sirelkhatim等人研究發現ZnO的抗菌性能是通過靜電作用和鋅離子滲透進細胞中產生的，這說明ZOCZ可以有效的去除水中大腸桿菌。此外ZOCZ比水要濃稠，所以容易通過重力作用使ZOCZ分離出來。

細菌的熒光強度通常用于量化細菌的存在，Lingling Wang等人用帶綠色熒光的蛋白質puc19-EGFP標記重組大腸桿菌，再用倒置的熒光顯微鏡檢查術來定量粘附在ZOCZ微粒上的大腸桿菌；依照有關的電動電勢以及紅外光譜評估了ZOCZ和大腸桿菌間相互作用的機制，電動電勢分析說明了大腸桿菌細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定性、促進其分解，而且增強了ZOCZ對大腸桿菌的毒性，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；通過電場發射掃描電子顯微鏡、X射線能譜法和共聚焦激光掃描顯微術研究了ZOCZ的抗菌性能，電場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，說明了ZOCZ顯示了對大腸桿菌的抗菌性，激光共聚焦顯微鏡實驗說明了相反的電量帶大腸桿菌粘附在ZOCZ表面，大多數細胞死亡也證明了電場掃描電子顯微鏡圖片的結論；用平皿計數法研究了時間和初始濃度對ZOCZ去除大腸桿菌的影響，接觸時間和初始大腸桿菌濃度的研究說明了在25℃時ZOCZ對大腸桿菌的最大吸附量是4.34×106 CFU/g；進行了吸附的動力學和熱力學研究來闡明去除的機制，擬二階動力學和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胞。這些結果都說明了ZOCZ通過靜電作用以及鋅離子滲透到大腸桿菌細胞中兩者結合來增強其摧毀和去除水中大腸桿菌細胞，顯示了ZOCZ未來在凈水行業應用的可行性。

2 飲用水配水系統中在線監測大腸桿菌

在飲用水管網系統中能發現細菌，真菌，酵母菌。管網系統并不是大范圍供水的惰性系統，而更傾向作為與分配水相互作用的生物和化學反應器。在飲用水管網系統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注。除了交叉連接外，侵入是最普遍的微生物污染。侵入管網系統可能會影響水質好幾天。如果污染物不能及時探測來采取相應的措施，消費者感染水傳播的疾病幾率便會大大的增加。

歐盟飲用水指令的監測項目需要定期監控和測試48種微生物，化學和指示劑參數。但監測項目的標準能低概率探測到糞便污染。因為飲用水污染可能造成嚴重的公眾健康影響，顯然需要提高監測配水系統中飲用水水質的方法。隨后，需要用分析儀器最終確定飲用水中污染物的存在。所需的監測技術包括能快速探測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和確定幾率。人們對利用微生物的物理特性作為一種方法來檢測它們產生了極大的興趣。然而，在水污染事件中，通常在水中還有其他雜質，不僅僅是微生物污染物，因此，觀察到整體水質的惡化相比于嘗試探測一種確定的微生物可能提供一個更好的解決方法。

在實驗室中顯示了確定的光學測量值，例如吸收光值，濁度和微粒計數能潛在的探測到飲用水中高細菌濃度。在模擬實驗中用不同的物理化學參數能探測到飲用水中的雜質，例如游離氯，總有機碳，氧化還原點位，EC和氯化物的測量值。在一份研究中，可以推斷出測量余氯的變化與培養的大腸桿菌和分枝桿菌的數量是相稱的，雖然在105CFU/mL水平下不能監測出大腸桿菌的數量。Fass等人發現1-50%的注射細菌在數小時內吸附到本地細菌生物膜上。評價在線測量對飲用水水質的可行性極大的取決于遠距離遙控和實時數據的輸出。此外，這些數據需要通過決策者管理策略來實施。