飲用水生物穩定性研究

摘 要：文章分析了三類飲用水生物穩定性評價指標，包括有機碳控制指標、磷控制指標以及綜合控制指標，同時論述了不同處理工藝對飲用水生物穩定性的影響，認為常規處理工藝難以保證飲用水的生物穩定性，深度處理工藝可有效改善飲用水的生物穩定性。

關鍵詞：生物穩定性；評價指標；深度處理

生物穩定的飲用水是指在供水管網中不會引起大腸桿菌等異氧菌再生長的飲用水。即使供水管網內保留有一定量的余氯，只要有機營養物質存在，細菌仍然可能生長繁殖使管網水受到二次污

染。因此，供水管網的生物穩定性受到越來越多學者的關注。

1 飲用水生物穩定性評價指標

飲用水生物穩定性的評價指標主要有三大類：（1）有機碳控制

指標：包括生物可同化有機碳（AOC）和生物可降解溶解性有機碳（BDOC）。（2）磷控制指標：生物可利用磷（MAP）。（3）綜合控制指標：包括細菌生長潛力（BGP）和AOC-T DWMS體系。

1.1 有機碳控制指標

BDOC是指存在于水中的有機物中可被細菌降解或合成細胞體的部分，是細菌生長的物質和能量來源。目前BDOC多采用懸浮生長法測定，先將待測水樣經膜過濾，然后接種原水中的混合菌種，在20℃條件下培養28天，培養前后DOC（溶解性有機碳）的差值即為BDOC。Volk[1]等發現當飲用水中BDOC在0.15～0.20mg/L時具有生物穩定性。馬建薇[2]通過對東北某市供水管網進行實際水質檢測得出，當BDOC<0.2mg/L時，水中營養物質不再能滿足細菌生長的需要。

AOC是指BDOC中可直接同化成微生物體的部分。其測定方法如下：在待測水樣中接種特殊菌種，通過平板計數，測定其生長穩定期細菌數，再比較該細菌在標準待測物乙酸碳中穩定期的細菌數即可求得水樣中AOC濃度。Van der Kooij[3]發現，出廠水中AOC與管網水中異樣菌的幾何平均值顯著相關，當AOC<10μg乙酸碳/L時，異養菌生長被抑制。Lechevallier等[4]發現當AOC<100μg乙酸碳/L時，管網水中大腸桿菌數大為減少。目前普遍認為：要保證飲用水生物穩定性，不加氯時，AOC應小于10μg乙酸碳/L；加氯時，AOC應小于50～100μg乙酸碳/L。

1.2 磷控制指標

對于大多數微生物而言，其生長所需要的碳、氮、磷的比例在一定的范圍之內。在特定情況下，當碳源和氮源充足而磷源缺乏時，磷就會對微生物的生長起到限制作用。磷對飲用水生物穩定性的影響研究始于1996年，Miettinen[5]發現磷對某些水中微生物有限制作

用，提出將磷作為評價水質生物穩定性的一種指標。Sathasivan等[6]考察了無機磷對配水系統細菌再生長的影響，并推斷磷在配水系統細菌再生長上起著主要的限制作用，提出當MAP在1～3μg/L時， 磷成為飲用水中微生物生長的限制因子。李帥等[7]認為MAP應該作為飲用水生物穩定性評價的補充指標，與AOC和BDOC配合使用，才能更全面地評價飲用水的生物穩定性。

1.3 綜合控制指標

細菌生長潛力測定方法如下：以水樣中的土著微生物為接種菌種，經過適當的培養，對水樣進行計數，以細菌濃度來表示水樣中的有機物在不同的無機限制因子條件下支持細菌再生長的潛力。與AOC和BDOC的測定方法不同，該方法不需要特殊菌種，不需要大型儀器，簡單易行，一般水廠均可完成測定，易于推廣應用。葉林等[8]以揚子石化水廠原水作為接種液來源，測定實驗室自來水的BGP和BDOC，發現BGP與BDOC具有較好的相關性，可以作為生物穩定性的參考指標。

AOC-T DWMS體系是利用AOC和溫度兩個指標評價靜止狀態下飲用水的生物穩定性。馬穎等[9]認為，用AOC單項指標評價飲用水的生物穩定性不夠全面，為此通過試驗對不同AOC含量、不同溫度條件下靜止存放的飲用水的生物穩定性進行了研究，并建立了AOC-T DWMS評價指標體系，彌補了用AOC單項指標評價飲用水生物穩定性的不足。

2 不同處理工藝對生物穩定性的影響

不同的處理工藝對水中AOC以及BDOC的去除率不同，因此如何科學合理的選擇水廠的處理工藝對提高飲用水的生物穩定性有重要意義。

2.1 常規處理工藝

常規處理工藝（混凝、沉淀、過濾）可有效去除懸浮物和膠體，但對溶解性有機物的去除效果不佳。因此常規處理工藝難以有效去除AOC和BDOC，不能保障出廠水的生物穩定性。周鴻等[10]對西南某市水廠原水、沉淀出水、濾后水和出廠水的生物穩定性研究歷時近一年，得出整個常規工藝對AOC的去除率在30～80%之間，波動較大。濾后水加氯消毒后，AOC濃度均有增加。因此常規處理工藝對AOC雖然有一定的去除效果，但仍然無法保證出廠水在管網中的生物穩定性。

2.2 深度處理工藝

臭氧——生物活性炭過濾深度處理工藝中，臭氧化和生物活性炭過濾對改善飲用水生物穩定性具有良好的協同作用。前者可以去除水中的嗅和味，有效殺滅微生物，同時將有機物由大分子氧化分解為小分子，提高可生化性。后者兼具吸附與生物降解作用，使飲用水的生物穩定性大大提高。孔令宇等[11]采用臭氧——生物活性炭過濾對某水廠常規處理出水進行深度處理試驗，結果表明該工藝對AOC的總體去除率達到80%以上，出水能滿足水質生物穩定性的要求。

膜處理組合工藝被認為是當前最具發展潛力的深度處理工藝。陶潤先等[12]采用混凝——微濾工藝以灤河水為處理對象進行深度處理試驗，結果表明該工藝可有效去除BDOC和TP，出水BGP比原水降低1個數量級，出水能滿足水質生物穩定性的要求。

李春敏等[13]以某水庫微污染水源水為原水，比較了以超濾為核心的不同組合工藝的凈水效果，結果表明，混凝沉淀——粉末活性炭——超濾組合工藝具有最佳的凈水效果，該工藝能100%的去除水中的細菌總數、大腸桿菌，持續消毒能力強，出水AOC<100μg乙酸碳/L，能滿足水質生物穩定性的要求。

3 結束語

對飲用水生物穩定性進行評價具有非常重要的意義。常規處理工藝難以保證飲用水的生物穩定性，深度處理工藝可有效改善飲用水的生物穩定性。

參考文獻

[1]Volk C，Renner C，et al.Comparison of two techniques for measuring biodegradable dissolved organic carbon in water[J].Environ.Technol，1994，15（6）：545-556.

[2]馬建薇，于泊蕖，梁淑旺.東北某市出廠水生物可降解性有機碳對給水管網中細菌的影響[J].河北大學學報（自然科學版），2007（1）：387-390.

[3]Van der Kooij.Assimilable organic carbon as an indicator of bacterial regrowth[J].J.AWWA.1992，84（2）：57-65.

[4]Lechevallier M W，Welch N J，et al.Full-Scale studies of factors related to coliform regrowth in drinking water.Appl.Envir.Microbiol.[J].1996，62（7）：2201-2211.

[5]Miettinen I T，Vartiainen T， Martikainen P J.Contamination of drinking water[J].Nature，1996，381：654-655.

[6]Sathasivan A，Ohgaki S.Application of new bacterial regrowth potential method for water distribution system-a clear evidence of phosphorus limitation[J].Wat.Res.，1999，33（1）：137-144.

[7]李帥，鹿長青，林惠榮，等.深度處理對飲用水生物穩定性的影響[J].凈水技術，2015，34（4）：31-35+46.

[8]葉林，于鑫，施旭，等.用細菌生長潛力（BGP）評價飲用水生物穩定性[J].給水排水，2007，33（11）：146-149.

[9]馬穎，龍騰銳，方振東.飲用水生物穩定性的評價體系[J].中國給水排水，2004，20（12）：96-98.

[10]周鴻，王占生，張曉健.不同水處理工藝對可同化有機碳（AOC）的去除特性研究[J].廣州大學學報（自然科學版），2005，4（1）：91-93.

[11]孔令宇，張曉健，王占生.臭氧——生物活性炭與單獨活性炭工藝處理效果比較[J].中國給水排水，2006，22（11）：49-51.

[12]陶潤先，陳立，萬寧，等.混凝——微濾工藝提高飲用水生物穩定性的試驗研究[J].膜科學與技術，2012，32（1）：106-110.

[13]李春敏，李欣，等.超濾膜技術組合工藝對飲用水氯消毒的生物穩定性試驗[J].凈水技術，2012，31（1）：16-19.

作者簡介：金建華（1964-），男，湖北省咸寧市人，副教授，長期從事給排水專業教學與科研工作。