紫外消毒后出水糞大腸菌群數(shù)的檢測(cè)研究
紫外消毒后出水糞大腸菌群數(shù)的檢測(cè)研究
陳愛朝,李碧科
(杭州市水務(wù)控股集團(tuán)有限公司，浙江杭州310009)
摘要：紫外消毒是當(dāng)前污水處理廠用于殺滅糞大腸菌群的主要消毒技術(shù)之一。對(duì)紫外消毒后水樣在不同保存條件、不同保存時(shí)間后的糞大腸菌群數(shù)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)糞大腸菌群數(shù)發(fā)生明顯變化。據(jù)此探討提出水樣的采集、保存和送檢要求，提出針對(duì)GB 18918—2002中糞大腸菌群數(shù)檢測(cè)的調(diào)整建議、環(huán)保對(duì)糞大腸菌群數(shù)檢測(cè)和執(zhí)法建議。
糞大腸菌群數(shù)是城鎮(zhèn)污水廠出水水質(zhì)基本控制項(xiàng)目指標(biāo)之一，也是環(huán)保部門對(duì)污水廠出水水質(zhì)考核的一項(xiàng)主要指標(biāo)。紫外線消毒、液氯消毒、二氧化氯消毒及次氯酸鈉消毒等是用于殺滅城鎮(zhèn)污水廠出水糞大腸菌群的主要技術(shù)，其中紫外線消毒被越來越多地用于污水處理廠出水消毒�！冻擎�(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）規(guī)定，出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)取樣頻率至少為1次/2 h，取24 h混合樣，以日均值計(jì)，采用多管發(fā)酵法檢測(cè)。《城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行、維護(hù)及安全技術(shù)規(guī)程》（CJJ 60—2011）明確，出水糞大腸菌群數(shù)每日檢測(cè)1次。不同檢測(cè)單位對(duì)紫外消毒后平行水樣的糞大腸菌群數(shù)的檢測(cè)結(jié)果差異較大，存在較大爭(zhēng)議。但不同單位和人員采用同種或不同檢測(cè)方法在統(tǒng)一組織的同一地點(diǎn)同時(shí)開展平行樣檢測(cè)時(shí)，結(jié)果卻基本一致，表明檢測(cè)方法和檢測(cè)技能不是影響檢測(cè)數(shù)據(jù)差異的主要原因。
1 樣品來源和檢測(cè)方法
樣品取自杭州某城市污水廠，污水經(jīng)A2O工藝處理后再進(jìn)行紫外消毒。樣品采集為瞬時(shí)水樣，采集后在廠內(nèi)實(shí)驗(yàn)室采用固定底物技術(shù)酶底物法測(cè)定，使用受專利保護(hù)的選擇性培養(yǎng)基（MMO-MUG），該方法通過了我國(guó)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》及美國(guó)環(huán)境保護(hù)局《水與廢水標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法》認(rèn)證。
2 比對(duì)方案
比對(duì)檢測(cè)采用平行樣分析。取兩組樣品，將每組樣品分別分成4個(gè)平行樣，檢測(cè)平行樣品在不同保存時(shí)間、不同保存條件下的糞大腸菌群數(shù)。
2.1 不同的樣品保存時(shí)間
試驗(yàn)取樣時(shí)間為上午9:00，取樣后立即開始第一次糞大腸菌群數(shù)檢測(cè)，然后分別于11:00、13:00、15:00、17:00及次日13:00各檢測(cè)一次。
2.2 不同的樣品保存條件
試驗(yàn)樣品分兩種方式保存：方式一是室溫保存，試驗(yàn)時(shí)室溫為20 ℃左右；方式二是冷藏保存，即保存于溫度控制在低于4 ℃的冰箱中。
3 檢測(cè)結(jié)果與分析
3.1 檢測(cè)結(jié)果
兩組樣品的糞大腸菌群數(shù)檢測(cè)結(jié)果分別見表1、2。
表1 室溫保存時(shí)的檢測(cè)結(jié)果
表2 冷藏保存時(shí)的檢測(cè)結(jié)果
3.2 結(jié)果分析
3.2.1 樣品不同保存時(shí)間的結(jié)果分析
樣品一和樣品二的4個(gè)平行樣間隔不同時(shí)間的檢測(cè)結(jié)果(見圖1、2)表明，室溫保存（樣品一）的4個(gè)平行樣在取樣后間隔不同時(shí)間的檢測(cè)數(shù)據(jù)分別基本一致，數(shù)據(jù)重合度極高，糞大腸菌群數(shù)均隨著間隔時(shí)間的延長(zhǎng)而大量增加。冷藏保存（樣品二）的4個(gè)平行樣除平行樣3外，其余平行樣的檢測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)基本一致，糞大腸菌群數(shù)也隨著時(shí)間的延長(zhǎng)有所增加，但增長(zhǎng)速率沒有室溫保存時(shí)快。由此可知，水樣中的糞大腸菌群數(shù)會(huì)隨著采樣后檢測(cè)間隔時(shí)間的不同產(chǎn)生變化，采樣后是否及時(shí)檢測(cè)會(huì)直接影響糞大腸菌群數(shù)的測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性。
圖1 室溫保存時(shí)的4個(gè)平行樣檢測(cè)結(jié)果
圖2 冷藏保存時(shí)的4個(gè)平行樣檢測(cè)結(jié)果
3.2.2 樣品不同保存條件的結(jié)果分析
將樣品一、樣品二的4個(gè)平行樣在相同時(shí)點(diǎn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)分別取平均值，形成不同保存條件下不同檢測(cè)時(shí)間的檢測(cè)結(jié)果變化曲線，結(jié)果見圖3。
圖3 不同保存條件下的糞大腸菌群數(shù)變化曲線
由圖3可以看出，室溫保存的樣品隨著保存時(shí)間的延長(zhǎng)，糞大腸菌群數(shù)的增長(zhǎng)速度很快。取樣6 h后的糞大腸菌群數(shù)增加至初始值的10倍之多，采樣時(shí)糞大腸菌群數(shù)平均僅為719個(gè)/L，達(dá)到GB 18918—2002的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)；6 h后平均達(dá)到7 571個(gè)/L，接近一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)限值；間隔28 h后平均達(dá)到33 430個(gè)/L，為初始值的46倍,這一增長(zhǎng)趨勢(shì)與胡洪營(yíng)等的研究結(jié)果一致。按此類推，若采樣時(shí)糞大腸菌群數(shù)超過1 000個(gè)/L，在室溫條件下保存6 h后的糞大腸菌群數(shù)將可能超過一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。冷藏保存的樣品隨著保存時(shí)間的延長(zhǎng)，糞大腸菌群數(shù)變化不明顯，取樣8 h后仍基本接近初始的糞大腸菌群數(shù)，變化幅度很小，間隔28 h后約增加到1.6倍。
由此可知，水樣采集后是否及時(shí)冷藏保存會(huì)直接影響到糞大腸菌群數(shù)的測(cè)定準(zhǔn)確性，如果沒有對(duì)樣品進(jìn)行冷藏保存，會(huì)使糞大腸菌群數(shù)檢測(cè)結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離實(shí)際。
4 問題探討
4.1 檢測(cè)結(jié)果偏離原因探討
城鎮(zhèn)污水處理廠出水紫外消毒的紫外線與水體的接觸時(shí)間極短，且紫外線由于不能提供持久的消毒能力，若紫外消毒劑量不足或受出水較高的SS濃度等因素影響時(shí)，糞大腸菌群會(huì)出現(xiàn)較多電暈現(xiàn)象，該部分糞大腸菌群在脫離紫外線照射并在可見光下可快速修復(fù)由紫外線造成的DNA損傷而復(fù)活，且隨著光照強(qiáng)度的增加以及光照時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)活程度加大。因此，檢測(cè)的及時(shí)性和保存方式會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生明顯影響。
4.2 樣品采集要求探討
按照GB 18918—2002明確的出水水質(zhì)取樣監(jiān)測(cè)方式，一般使用24 h自動(dòng)取樣器采樣，所有樣品混合后再進(jìn)行檢測(cè)。按此方式，取第一個(gè)和最后一個(gè)樣的時(shí)間間隔均為24 h，雖然有些24 h取樣器具備冷藏保存功能，但除最后一個(gè)樣品外均已被保存了較長(zhǎng)一段時(shí)間。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，糞大腸菌群測(cè)定的時(shí)間因素和溫度因素影響非常明顯，采用GB 18918—2002確定的取樣方法所測(cè)數(shù)據(jù)將肯定偏離樣品采集時(shí)的真實(shí)值，因此，認(rèn)為GB 18918—2002標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)針對(duì)糞大腸菌群數(shù)測(cè)定的取樣方法進(jìn)行調(diào)整。
較為準(zhǔn)確的方法是，檢驗(yàn)人員每2 h至紫外消毒后出水采集瞬時(shí)樣檢測(cè)，采樣前對(duì)采樣容器經(jīng)160 ℃熱滅菌2 h，采樣時(shí)不用水樣沖洗采樣容器，取24 h瞬時(shí)樣的檢測(cè)平均值作為當(dāng)日出水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果，但該法將大量增加檢測(cè)工作量、試劑消耗和人工等成本，按此需調(diào)整檢測(cè)頻次。
4.3 樣品的送檢和保存要求探討
預(yù)防樣品采集與檢測(cè)分析的間隔內(nèi)發(fā)生變化是確保檢測(cè)結(jié)果符合實(shí)際的前提條件之一,保存不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致糞大腸菌群死亡或生長(zhǎng)，嚴(yán)重影響檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
4.3.1 送檢要求
水樣采集后原則上應(yīng)第一時(shí)間送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》明確，采樣后應(yīng)2 h內(nèi)送實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。
4.3.2 保存要求
為確保檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，采樣后應(yīng)立即放入裝有冷凍劑的保溫袋或用車載冰箱冷藏保存，確保樣品在轉(zhuǎn)移過程中不變質(zhì)。樣品應(yīng)在4 ℃左右保存，并應(yīng)在12 h內(nèi)開展檢測(cè)工作，且應(yīng)注明采樣到檢測(cè)的間隔時(shí)間和保存條件。此外，嚴(yán)冬研究表明白色廣口瓶水樣中的糞大腸菌復(fù)活率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于棕色瓶中的復(fù)活率，因此樣品宜存放于顏色較暗的瓶體。
4.4 糞大腸菌群數(shù)檢測(cè)結(jié)果的可驗(yàn)證性探討
糞大腸菌群數(shù)作為污水處理廠主要控制和考核指標(biāo)之一，環(huán)保部門在每次例行檢查或飛行檢查時(shí)都會(huì)采集瞬時(shí)樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果作為執(zhí)法依據(jù)。由于糞大腸菌群數(shù)檢測(cè)即便采用酶底物法也需24 h以上時(shí)間才能完成，被檢單位得知檢測(cè)結(jié)果最快也需在取樣后第3天，保留的平行樣因糞大腸菌群復(fù)活等原因而使開展第三方驗(yàn)證變得毫無意義，檢測(cè)結(jié)果的可驗(yàn)證性無法得到滿足。此外，由于水樣中的糞大腸菌群數(shù)會(huì)隨著保存條件、檢測(cè)間隔時(shí)間的不同產(chǎn)生明顯變化，而環(huán)保部門取樣后一般很難立即開展對(duì)應(yīng)檢測(cè)，在眾多條件會(huì)影響糞大腸菌群數(shù)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性且GB 18918—2002明確以混合樣日均值計(jì)的情況下，以單一瞬時(shí)樣檢測(cè)結(jié)果作為執(zhí)法依據(jù)是值得商榷的。因此，環(huán)保部門對(duì)紫外消毒后糞大腸菌群數(shù)的檢測(cè)執(zhí)法，應(yīng)該在污水處理廠內(nèi)直接采集多個(gè)瞬時(shí)樣檢測(cè)，以多個(gè)瞬時(shí)樣的平均值為依據(jù)，污水廠監(jiān)測(cè)人員同步開展平行樣比對(duì)檢測(cè)，)確保檢測(cè)結(jié)果的驗(yàn)證性，體現(xiàn)執(zhí)法的嚴(yán)謹(jǐn)和公正。
5 結(jié)論
① 污水處理廠出水中的糞大腸菌群數(shù)檢測(cè)結(jié)果會(huì)因不同保存條件和檢測(cè)間隔時(shí)間發(fā)生明顯變化，采樣后應(yīng)予以冷藏保存并第一時(shí)間送檢。
② 按照GB 18918—2002明確的取樣方法取樣檢測(cè)糞大腸菌群數(shù)不太合理，建議予以調(diào)整。
③ 對(duì)糞大腸菌群數(shù)的執(zhí)法檢測(cè)應(yīng)體現(xiàn)可驗(yàn)證性，建議以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)多個(gè)瞬時(shí)樣的平均值為執(zhí)法依據(jù)。
（本文發(fā)表于《中國(guó)給水排水》雜志2015年第6期“分析與監(jiān)測(cè)”欄目）
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