饮用水处理中活性炭池微生物风险评估

１２０给水排水Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．５２０１４饮用水处理中活性炭池微生物风险评估王敏１尚海涛２顾军农１刘永康１郝春博２（１北京市自来水集团技术研究院，北京１００１９２；２中国地质大学（北京），北京１０００８５）摘要针对给水厂活性炭深度处理工艺可能产生的微生物泄漏问题，采用异养菌平板计数法对活性炭表面异养菌及总大肠菌群进行了检测，发现活性炭池中存在大量异养菌。对水源水、活性炭进出水和活性炭进行了常见的１０种致病菌、３种病毒以及贾第鞭毛虫和隐孢子虫的检测，除了在活性炭表面检测到粪肠球菌外，其他样品中均未检出病原体。为进一步确定活性炭表面微生物的种类，利用１６ＳｒＤＮＡ克隆文库技术对活性炭表面的微生物种群进行了分析。在活性炭表面共检测到Ｈｙｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍｓｐ．ＳＬＧ５Ｂ－１９（生丝微菌）、Ｐｏｌａｒｏｍｏｎａｓｓｐ．ＢＡＣ４１和Ｐｏｌａｒｏｍｏｎａｓｓｐ．ＢＡＣ１６３（丛毛单胞菌）、Ｓｔｅｒｏｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍｓｐ．ＴＫＵ１（红环菌）、ＡｃｅｔｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅｂａｃｔｅｒｉｕｍＭＰ０３（醋杆菌）、Ａｓｔｉｃｃａｃａｕｌｉｓｅｘｃｅｎｔｒｉｃｕｓ（离中不粘柄菌）和ＢａｃｔｅｒｉｕｍＥｌｌｉｎ３３１。由于活性炭池是净水工艺的最后一道工序，活性炭表面生长的微生物，尤其是病原微生物会大大增加饮用水的微生物健康风险，必须采用高效的后续消毒手段才能确保饮用水的安全。关键词活性炭异养菌平板计数法微生物种群微生物风险由于地表水源的微污染现状日益加剧以及水质标准的不断提高，越来越多的给水厂采用活性炭池深度处理工艺来处理地表水［１，２］。活性炭池一般位于常规处理工艺的砂滤池之后，活性炭池出水经过消毒后直接进入管网。活性炭去除污染物的机理主要包括活性炭吸附作用和微生物降解作用，活性炭吸附有机物的同时也为微生物生长提供了基质和载体，致使微生物数量和种类大量增加。由于活性炭池可能发生的炭粒泄漏，致使液氯等消毒剂杀灭附着的病原体更加困难，泄漏的细菌即使不附着在炭粒上，仍然对氯有比较强的抵抗性，这些问题均导致活性炭池出水存在一定的微生物安全风险［３～５］。本文对北方某市某水厂在用的活性炭池的炭表面微生物，采用异养菌平板计数法（ＨｅｔｅｒｏｔｒｏｐｈｉｃＰｌａｔｅＣｏｕｎｔ，ＨＰＣ）对其生物量进行了表征。通过１６ＳｒＤＮＡ克隆文库技术确定了活性炭表面微生物的种类，同时对活性炭表面常见致病菌、病毒及“两虫”进行了检测，对活性炭池出水的微生物安全性进行了评估。国家水体污染控制与治理科技重大专项（２０１２ＺＸ０７４０４－００２）；北京市科委计划项目（Ｚ１１１１０００７４２１１００３）。１试验方法１．１样品采集试验以北方某市某地表水厂活性炭池为研究对象，试验样品为正在使用的活性炭池表层活性炭。１．２ＨＰＣ检测ＨＰＣ检测采用Ｒ２Ａ培养基，进行平板涂布，２８℃培养７ｄ，进行菌落计数［６～８］。称取１０ｇ活性炭于装有９０ｍＬ无菌水的三角瓶内，超声振荡２０ｍｉｎ［９］，取水溶液进行ＨＰＣ测定。１．３分子克隆文库构建活性炭表面微生物种群分布采用了分子生物学技术构建分子克隆文库，该方法可快速、准确地对活性炭上的微生物群落结构进行初步解析，其方法是提取活性炭表面样品的总ＤＮＡ后，用特异性的１６ＳｒＤＮＡ引物进行ＰＣＲ扩增，扩增产物能很容易地被克隆到合适的载体上，经转化后构建成１６ＳｒＤＮＡ分子克隆文库，随机选择克隆，进行其ＤＮＡ序列测定，通过与数据库中的相关种群比较，可确定与该克隆最相近的菌株，用这种不依赖于培养的方法可以直接分析活性炭表面的微生物（包括难培养微生物）种群结构［１０］。１．４致病菌和病毒检测检测指标为饮用水中常见的１０种致病菌和３种DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2014.0069给水排水Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．５２０１４１２１病毒，１０种致病菌为沙门氏菌、志贺氏菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、空肠弯曲杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、阪崎肠杆菌、单核细胞增生李斯特氏菌、致病埃希氏大肠杆菌（大肠Ｏ１５７：Ｈ７）、粪肠球菌，３种病毒包括轮状病毒、诺如病毒和星状病毒。其中致病菌的检测采用ＧＢ／Ｔ４７８９—２００８食品标准。轮状病毒的检测采用轮状病毒Ｗａ菌株作为ＲＴ－ＰＣＲ反应的标准品，焦碳酸二乙酯（ＤＥＰＣ）处理过的无菌水作为空白对照。引物Ｒ１、Ｅｎｄ９、Ｒ３和Ｒｐ扩增片断为１８９ｂｐ。诺如病毒检测采用诺如病毒株作为ＲＴ－ＰＣＲ反应的标准品，焦碳酸二乙酯（ＤＥＰＣ）处理过的无菌水作为空白对照。引物Ｍｏｎ２６９和Ｍｏｎ２７０扩增片断为４４９ｂｐ。星状病毒检测采用星状病毒株作为ＲＴ－ＰＣＲ反应的标准品，焦碳酸二乙酯（ＤＥＰＣ）处理过的无菌水作为空白对照。引物ＪＶ１２和ＪＶ１３扩增片断为３２７ｂｐ。１．５“两虫”检测贾第鞭毛虫和隐孢子虫均采用《生活