蚌埠市饮用水的生物稳定性研究
前言
近年来，随着水源水中营养物（氮、磷、有机物）的增多，不但造成传统的水处理工艺（混凝、沉淀、过滤、消毒）矾耗和氯耗的增加、过滤周期的缩短，而更为严重的是会引起配水管网中细菌繁殖的突然暴发，从而造成管网水质的恶化和配水系统的腐蚀[1]等。据资料介绍，占全国总供水量42.44％和36个城市自来水公司调查，出厂水平均浊度为1.3度而管网水增到1.6度，色度由5.2度增到6.7度，铁由0.09mg/L增到0.11mg/L，细菌由6.6个/L增到29.2个/L。
所谓生物稳定的饮用水是指在配水系统中不会引起大肠杆菌和异养菌再繁殖，从而引起水的色味和浊度上升的饮用水。
目前，国内对配水系统中饮用水水质的恶化和管网腐蚀的研究大都停留在常规的水质监测和对腐蚀现象的宏观观测这一水平上，但对出厂水中残留的营养与管网水的水质恶化以及配水系统的腐蚀的研究尚未深入报道，而且对营养的监测尤其是对可生，化有机营养的监测缺乏有效手段。本研究从以下几个方面对蚌埠市饮用水的生物稳定性进行了研究。
1 管网水与出厂水的比较
根据1998年蚌埠市自来水公司管网水的监测资料，正常情况下管网水较出厂水的浊度上升0～0.7NTU，色度上升0～2度，铁0.02～0.08mg/L，细菌总数增加2～4个/L，水味也有所加重。目前对其水质的监测正在进一步进行。
2 自来水管道管垢成份的分析
2.1 理化分析
我们曾对已使用21a的管道垢样进行分析，该管道直径33mm，壁厚10mm，经观察，管道内壁有黄色锈瘤，最大瘤高40mm，直径为40～50mm，管壁最薄处为7.5～8.0mm，说明有一定的垢下腐蚀。
取管垢进行分析，垢样表面（水侧）为棕红色，附着在管壁一侧为黑色，垢样可研磨、疏松。样品在加热过程中有腐臭味，为沉积腐化的腐植类物质和生物膜，样品在550℃加热30nin后为棕红色，可挥发性物质为13％左右（在550℃减重）。管道垢样分析结果见表1所示。
2.2 生物学分析
管道垢样的扫描电镜观察发现管道中细菌的繁殖已极为严重，有杆菌、球菌、丝状菌等，它们藏匿。附着并栖息于管垢的颗粒物之中，细菌对氯的抵抗能力大大增强屈此在氯消毒时生存的可能性较大。
管道内的结垢和腐蚀的产物以及管道的粗糙内壁是细菌繁殖基地。水中的余氯只会杀死杀伤水侧一定深度处的细菌，而当水中余氯不足时藏匿于颗粒物和生物膜内的细菌又会见机再起，造成水中细菌总数的增加，从而引发大肠杆菌的突然增加甚至暴发。细菌的溶解性分泌物（SMP）会腐蚀管壁，细菌及其SMP的吸附和絮凝作用会造成水中残留矾花在管道内壁的沉积，这就加速了管道的结垢和腐蚀，造成水的色度。浊度的升高。
本研究重点对垢样中的异养菌进行了鉴定，发现了两种革兰氏阴性杆菌，一种为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens），这种细菌为机会病源菌，另一种为乙酸钙不动杆菌产碱亚种（Aceinetobater cal-coaceticusssubsp.alcaligenes）。其中粘质沙雷氏菌，革兰氏阴性、杆状，以稀周毛运动，是细菌中最小的一种，长仅0.5～1μm；见于土壤、水和食品中，可能分布广泛，一般认为是非致病菌；近年来报告，可引起肺部感染、脑膜炎、心内膜炎、尿道感染及烧伤后的败血症等，特别在化疗和激素造成机体免疫力降低时，容易发病，因此属于机会病原菌。
这里需要指出的是，虽然在管垢中未发现大肠杆菌的繁殖，但是良性和机会病源菌的繁殖会导致有利于病源菌生长的环境，同时大量异养菌存在会干扰大肠杆菌的检出，因此蚌埠市饮用水存在着大肠肝菌暴发的潜在危机。
3 AOC的检测结果
水中的营养物是细菌赖以生存的物质基础，是管网中细菌繁殖的内因。目前，国际上大都采用测定饮用水AOC（Assimilable Organic Carbon）的方法来判断管网中大肠杆菌等异养菌的再生繁殖潜力。一般认为：在不加氯时AOC小于10～20μg/L的饮用水为生物稳定的饮用水；而在加氯时，AOC在50～100μg/L的饮用水为生物稳定的饮用水；而当AOC大于100μg/L，则要把水中余氯控制在较高的水平上，但是大量投氯将会引起水中消毒副产物浓度的升高，致突变活性增强等。
AOC为生物可同化的有机碳，是微生物极易利用的基质。尽管AOC仅为饮用水中溶解有机碳（DOC）的0.1％～9％，但是它使细菌获得酶活性进而对有机物进行共代谢最为重要的基质，因此AOC的浓度与细菌的繁殖有着密切的关系。
AOC的测定所用细菌是从水中分离出来的P17（荧光假单胞菌）和NOX（螺旋菌），这两个菌种利用的量质不同，P17不能利用草酸类基质，而NOX可利用草酸类基质，所以AOC为AA－P17和AOC－NOX之和。因为1μg/L的乙酸碳可产生1×104个/mL菌落，所以此方法具有很好的检出精度，最低检出可达1μg/L乙酸碳，这在目前最先进的TOC测定仪上也是难以实现的。因此，AOC不但具有明确的生物学意义，也是一种很好的生物一化学检测方法。本研究采用快速的AOC测定方法，此方法对Van der Kooij的经典方法进行了某些改进，大大缩短了测定的时间。
将水样收集于500mL经无碳化处理的磨口具塞瓶中，在65℃水浴中进行巴氏消毒，以灭活水中的浮游生物和无芽抱细菌，加冰于24h内运抵实验室。取50mL水样放到50mL无碳玻璃瓶中，每瓶加P17菌株和NOX菌株使小瓶中细菌浓度达到104个/mL菌落，放在25℃的培养箱中培养2d后从每瓶取100μL涂布平板，置于25℃的培养箱中培养2～4d进行平板计数。平板培养2d后可见2～3mm的淡黄色P17菌落，NOX在第3d方可出现，为直径0.5～1mm左右的乳白色菌落。对浊度较高的水样，在接种前需用1.2μm的玻璃纤维膜过滤，以防止颗粒物的干扰。根据平板计数减去空白对照后，利用下式可计算水样的AOC浓度：
M=[N1÷(4.1×106)+N2÷(1.2×107)]×103
式中：M－AOC浓度，μg/L；
N1－P17，个/mL；
N2－NOX，个/mL。
对蚌埠二水厂传统工艺的出水的AOC进行了检测，其出厂水的AOC浓度在不同季节的波动范围为105.3～306.4μg/L，平均值：237.8μg/L，所以其出厂水为生物不稳定的饮用水，必需在工艺上采取措施降低AOC，同时加强对出厂水余氯的控制，防止管网中大肠杆菌等异养菌的繁殖。
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