水處理生物學(xué)第八章水的衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)及水中微生物的控制

1、8.1 水的衛(wèi)生細(xì)菌學(xué) 一、水中的細(xì)菌及其分布 （1）水中細(xì)菌的來(lái)源 土壤、污水、垃圾、死的動(dòng)植物、雨、雪等。 （2）水中細(xì)菌的數(shù)量 被糞便污染的水 工業(yè)區(qū)、城市附近細(xì)菌多，且有病原菌 河水下游，細(xì)菌數(shù)目逐漸下降 （3）水中細(xì)菌的分布（不均勻） 近岸和湖中心，湖水表面和深水區(qū)，雨前和雨后，湖底淤泥和湖水中。 地下水和地表水，深層地下水和淺層地下水,第八章 水的衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)及水中微生物的控制,二、水中的病原細(xì)菌和病毒 水中的病原細(xì)菌極少，大多不是病原細(xì)菌，病原細(xì) 菌主要來(lái)自腸道。 水中常見(jiàn)的病原細(xì)菌： 傷寒桿菌 痢疾桿菌 霍亂弧菌 腸道傳染病菌 水中常見(jiàn)的病毒： 腸道病毒,1）傷寒桿菌 三種：傷寒

2、沙門氏菌 副傷寒沙門氏菌 乙型副傷寒沙門氏菌 形狀：桿狀 大?。?.60.7 x 2.04.0 um 癥狀：急、持續(xù)發(fā)熱、肝脾腫大、軀干出現(xiàn)紅腫、腹瀉 特點(diǎn)：不生芽孢、莢膜，周身有鞭毛，革蘭氏陰性菌。 5%石炭酸需5min殺死；60 30min殺死,感染源：被感染者或帶菌者的尿及糞便， 接觸被污染的物品、食物、水等,2）痢疾桿菌（細(xì)菌性痢疾） 兩種： 痢疾桿菌（痢疾志賀氏菌） 副痢疾桿菌（副痢疾志賀氏菌） 形狀：桿狀 大小：0.40.6 * 1.03.0 um 癥狀：急性腹瀉，大便中有血及黏液。菌重，菌輕 特點(diǎn)：不生芽孢、莢膜，沒(méi)有鞭毛，革蘭氏陰性菌。 1%石炭酸 30min殺死； 60 10

3、min殺死,感染源：被感染者或帶菌者的尿及糞便， 接觸被污染的物品、食物、水等，蠅類,3）霍亂弧菌 形狀：彎曲桿狀?；蚨袒虼?大小：0.30.6 * 1.05.0 um 特點(diǎn)：不生芽孢、莢膜，一根鞭毛，革蘭氏陰性菌。 1%石炭酸 5min殺死； 60 10min殺死； 耐高堿。 癥狀：輕腹瀉。 重嘔吐，“米湯樣”大便，腹疼，昏迷。 嚴(yán)重的12小時(shí)死亡,感染源：被感染者或帶菌者的尿及糞便， 接觸被污染的物品、食物、水等，蠅類,4）腸道病毒（enterovirus） 包括： 脊髓灰質(zhì)炎病毒（poliovirus）：有1、2、3三型； 柯薩奇病毒(coxsackievirus)：分A、B兩組，A組包

4、括 1 22、24型，B組包括1 6型； ?？刹《荆‥CHO virus）：包括1 9，11 27， 29 33型； 新腸道病毒：為1969年后陸續(xù)分離到的，包括68， 69，70和71型； 肝炎病毒：甲、乙、丙、丁、戊、已、庚型肝炎病毒,防范措施： 改善糞便管理工作； 灌溉前沉淀處理城市生活污水； 砂濾； 消毒 以上三種病原菌和病毒用一般的加氯消毒均可除 去。目前一般水廠的加氯量只能殺死腸道傳染病菌及 腸道病毒,三、大腸菌群和生活飲用水的細(xì)菌標(biāo)準(zhǔn) （一）大腸菌群作為水衛(wèi)生指標(biāo)的意義 （1） 進(jìn)行細(xì)菌衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)的目的 保證水中不存在腸道傳染病的病原菌； 天然水體中的病原菌很可能是受糞便污染

5、帶入； 只檢測(cè)水中是否有腸道正常細(xì)菌存在，而不直接檢測(cè)水中的病原菌。 （2）腸道正常細(xì)菌 三類： 大腸菌群 腸球菌 產(chǎn)氣莢膜桿菌,4） 選作衛(wèi)生指標(biāo)符合的要求 該細(xì)菌生理特性與腸道病原菌類似，在外界存活時(shí)間基本一致； 該種細(xì)菌在糞便中的數(shù)量較多； 檢驗(yàn)技術(shù)較簡(jiǎn)單。 （5）大腸菌群作為檢驗(yàn)水的衛(wèi)生指標(biāo) 腸菌群的生理習(xí)性與病原菌相似，并且外界存活時(shí)間基本一致；腸球菌在外界存活時(shí)間比病原菌短；產(chǎn)氣腸桿菌存活時(shí)間時(shí)間長(zhǎng)。 大腸菌群在人糞便中數(shù)量很大。 健康人5000萬(wàn)個(gè)/克糞便，生活污水3萬(wàn)個(gè)/毫升。 檢驗(yàn)技術(shù)不復(fù)雜,二）大腸菌群的形態(tài)和生理特性 （1） 種類與分布 大腸埃希氏桿菌（Escherich

6、ia coli，E.coli ） 人、溫血?jiǎng)游锬c道，正常的寄生細(xì)菌。 產(chǎn)氣桿菌（Aerobacter aerogenes） 溫血?jiǎng)游?，土壤、冷血?jiǎng)游锬c道。 枸櫞酸鹽桿菌（Coli citrovorum） 溫血?jiǎng)游铮寥?、冷血?jiǎng)游锬c道。 副大腸桿菌（Paracoli） 痢疾、傷寒病人腸道，冷血?jiǎng)游锬c道,2） 形態(tài)特性 革蘭氏陰性菌，無(wú)芽孢，無(wú)莢膜；有鞭毛；短桿 菌，端部鈍圓。 （3）生理特性 兼性好氧； 適宜pH 中性（4.59.0）； 分解葡萄糖、甘露醇、乳糖，產(chǎn)酸產(chǎn)氣； 遠(yuǎn)騰氏培養(yǎng)基或伊紅美蘭培養(yǎng)基上形成特征菌落,4） 用于檢測(cè)的有機(jī)物（人糞便中存在大量的E.coli） 葡萄糖、甘露醇 溫度

7、：43 45 檢出：大腸桿菌、副大腸桿菌； 產(chǎn)氣桿菌、枸櫞酸鹽桿菌不能檢出。 乳糖（檢驗(yàn)的水質(zhì)安全可靠） 溫度：37 檢出：大腸桿菌、產(chǎn)氣桿菌； 副大腸桿菌不能檢出,三） 生活飲用水的細(xì)菌衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 中國(guó)于 2001 年頒布的 生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范，對(duì) 生活飲用水的細(xì)菌學(xué)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下： （1）細(xì)菌總數(shù)每毫升不超過(guò) l00 cfu（colony-forming unit）； （2）總大腸菌群每 100mL 水樣中不得檢出； （3）糞大腸菌群每 100mL 水樣中不得檢出； （4）若只經(jīng)過(guò)加氯消毒便供作生活飲用水的水源水，每 100 mL 水樣中總大腸菌群 MPN（最可能數(shù)）值不應(yīng)超 過(guò)200； （5

8、）經(jīng)過(guò)凈化處理及加氯消毒后供作生活飲用的水源 水，每 100 mL 水樣中總大腸菌群 MPN 不應(yīng)超過(guò)2000,四、水的衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn) （一）細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定 方法：將定量的水樣接種于營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基中，在 37溫度下培養(yǎng)24hr后，計(jì)數(shù)生長(zhǎng)的細(xì)菌菌落數(shù)，然后 根據(jù)接種的水樣數(shù)量就可算出每毫升水中的細(xì)菌數(shù)。 先接種稀釋水樣， 再傾注培養(yǎng)基， 細(xì)菌總數(shù)愈多，污染愈重,二）大腸菌群的測(cè)定 兩種方法： 發(fā)酵法 濾膜法 發(fā)酵法測(cè)定水中的大腸菌群數(shù)（以乳糖作有機(jī)物分解） 三步： 初步發(fā)酵試驗(yàn) 平板分離 復(fù)發(fā)酵試驗(yàn),1）發(fā)酵法 初步發(fā)酵試驗(yàn) 方法：將水樣置于乳糖液體培養(yǎng)基中，37培養(yǎng) 24hr，觀察產(chǎn)酸和產(chǎn)氣

9、情況。 產(chǎn)酸產(chǎn)氣初步確定有大腸菌群。 產(chǎn)酸：溴甲酚紫作指示劑，培養(yǎng)基由紫色變?yōu)辄S色。 產(chǎn)氣：杜氏小管頂端有氣泡 產(chǎn)酸產(chǎn)氣的菌有：大腸菌群 厭氧芽孢桿菌 好氧芽孢桿菌,平板分離 將第一步產(chǎn)酸產(chǎn)氣的菌落劃線接種在伊紅美蘭固體培 養(yǎng)基表面， 37培養(yǎng)24hr，目的阻止厭氧芽孢桿菌生長(zhǎng)。 大腸菌群和好氧芽孢桿菌生長(zhǎng)，同時(shí)大腸菌群有特征 性菌落出現(xiàn)。 革蘭氏染色 取有典型菌落特征的單個(gè)菌落進(jìn)行革蘭氏染色。 大腸菌群：革蘭氏陰性菌、不生芽孢、好氧。 好氧芽孢桿菌：革蘭氏陽(yáng)性菌、生芽孢、好氧。 復(fù)發(fā)酵試驗(yàn) 將可疑菌落（革蘭氏陰性、伊紅美蘭特征菌落）移接 于乳糖液體培養(yǎng)基中，37培養(yǎng)24hr。 產(chǎn)酸產(chǎn)氣者確定

10、為有大腸菌群存在,厭氧芽孢桿菌 水樣接種 產(chǎn)酸產(chǎn)氣 大腸菌群 好氧芽孢桿菌 產(chǎn)生典型菌落（大腸菌群、產(chǎn)氣芽孢桿菌） 革蘭氏陰性無(wú)芽孢、大腸菌群 產(chǎn)酸、產(chǎn)氣（陽(yáng)性管,初步發(fā)酵,鑒別培養(yǎng)基，平板分離,革蘭氏染色,復(fù)發(fā)酵,水樣中大腸菌群的最可能數(shù)目MPN 值計(jì)算的近似公式 MPN（個(gè)/L）= 【例】 今用 300 mL 水樣進(jìn)行初步發(fā)酵試驗(yàn)，100 mL 的 水樣 2 份，10 mL 的水樣 10 份。試驗(yàn)結(jié)果得在這一階段 試驗(yàn)中，100 mL 的 2 份水樣中都沒(méi)有大腸桿菌存在，在 10 mL 的水樣中有 3 份存在大腸桿菌。計(jì)算大腸桿菌的最 可能數(shù)。 解： MPN（個(gè)/L) = = 10.5 1

11、1,2）濾膜法 為了縮短檢驗(yàn)時(shí)間，簡(jiǎn)化檢驗(yàn)方法，可以采用濾膜 法。用這種方法檢驗(yàn)大腸菌群，有可能在 24h 左右完成。 濾膜法通常是用孔徑為 0.45 m 的微孔濾膜水樣，細(xì)菌 被截留在濾膜上，將濾膜貼在懸著型培養(yǎng)基上培養(yǎng)，計(jì)數(shù) 生長(zhǎng)在濾膜上的典型大腸菌群落數(shù)。 濾膜上生長(zhǎng)的總大腸菌群數(shù)的計(jì)算公式如下： 總大腸菌群菌落數(shù)（cfu /100 mL）,濾膜法的主要步驟如下： 將濾膜裝在濾器上，用抽濾法過(guò)濾定量水樣，將細(xì)菌 截流在濾膜表面。 將此濾膜沒(méi)有細(xì)菌的一面貼在品紅亞硫酸鈉培養(yǎng)基或 伊紅美藍(lán)固體培養(yǎng)基上，以培育和獲得單個(gè)菌落。根據(jù)典 型菌落特性及可測(cè)得大腸菌群數(shù)。 為進(jìn)一步確證，可將濾膜上符合

12、大腸菌群特征的菌落 進(jìn)行革蘭染色，然后鏡檢。 將革蘭染色陰性無(wú)芽孢桿菌的菌落接種到含糖培養(yǎng)基 中，根據(jù)產(chǎn)氣與否來(lái)最終確定有無(wú)大腸菌群存在,三）水中病毒的檢驗(yàn) 目前在水質(zhì)檢驗(yàn)中使用的方法是“蝕斑檢驗(yàn)法”； 用猴子腎臟表皮細(xì)胞進(jìn)行檢驗(yàn)； 在 24 48 h 內(nèi)用肉眼觀察病毒群體增殖處形成的蝕斑； 每升水中病毒蝕斑形成單位（plaque-forming unit，簡(jiǎn)稱 PFU）小于1，飲用才安全,8.2 水中微生物的控制方法 一、病原微生物的去除 家庭：水煮沸 自來(lái)水廠： 加氯消毒 臭氧消毒 二氧化氯消毒 紫外線消毒 （1）加氯消毒（常用） 液氯，漂白粉（2530%有效氯） 有效氯：凡是化合價(jià)高于-

13、1的氯化物都有氧化能 力，有效氯表示氯化物的氧化能力,氯的氧化能力 加氯氣后： Cl2 + H2O = HOCl + H+ + Cl- HOCl = OCl- + H+ 起氧化作用的是： HOCl 中性，擴(kuò)散滲透進(jìn)入細(xì)胞，氯原子殺死細(xì)菌。 OCl- 負(fù)電，細(xì)菌細(xì)胞帶負(fù)電，相斥，難起消毒作用。 HOCl與 OCl-量的多少取決于水的pH值： pH 越低，所含的HOCl越多，因而消毒效果較好。 pH 5，幾乎全是HOCl pH 10，幾乎全是OCl- 水溫降低，HOCl所占比例增大（pH不變時(shí),加氯量 水消毒時(shí)加氯量分兩部分： 需氯量：用于殺死細(xì)菌和氧化有機(jī)物等所消耗的氯量。 余氯量：加入水中的氯

14、用于殺死細(xì)菌和氧化有機(jī)物等消 耗后的剩余部分。 保證一定量的余氯的重要性： 保證有持續(xù)的殺菌能力。 我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（TJ 20-76）規(guī)定：加氯接 觸30min 后，游離性余氯不應(yīng)低于0.3mg/L，集中式給 水，除水廠的出水應(yīng)符合上述要求外，管網(wǎng)末梢水的游離 性余氯不應(yīng)低于0.05mg/L,該規(guī)定適用范圍： 只能保證殺死腸道傳染病菌。 一般，pH=7時(shí)，殺死病毒所需余氯量是殺死一般細(xì)菌的220倍，并與水溫成反比。 殺死赤痢阿米巴需余氯310mg/L，時(shí)間30min。 殺死炭疽桿菌需余氯量更大，易形成致癌物三氯甲烷,2）臭氧消毒（臭氧有強(qiáng)的殺菌力） 優(yōu)點(diǎn)： 不需長(zhǎng)時(shí)間接觸，可殺死細(xì)菌；

15、 對(duì)病毒、芽孢有很大的殺傷效果； 不受水中pH等的影響； 除鐵、錳，去臭、去味、去色度。 用法： 用于消毒過(guò)濾水，加量 1mg/L； 去色，除臭味，加量45mg/L； 維持剩余臭氧量0.4mg/L，接觸時(shí)間15min。 缺點(diǎn)： 發(fā)生裝置復(fù)雜，費(fèi)用高，1Kg臭氧耗電1520度。 在水中不穩(wěn)定，易散失。 不能儲(chǔ)藏，邊生產(chǎn)邊使用,3）二氧化氯消毒 一種氯消毒法，效果優(yōu)于氯，次于臭氧。 優(yōu)點(diǎn)：不形成致癌物三氯甲烷; pH610范圍內(nèi)，殺菌效果幾乎不受pH影響; 二氧化氯有很強(qiáng)的除酚能力。 反應(yīng)：NaClO2 =ClO2+ 缺點(diǎn)：NaClO2較貴，而且ClO2不能儲(chǔ)存，生產(chǎn)出來(lái)立即 使用；只有水源嚴(yán)重污

16、染一般氯消毒有困難時(shí)才 采用該法消毒。 （4）紫外線消毒 能處理的水： 色度低，懸浮雜質(zhì)和膠體物質(zhì)少，水深不超出12 cm ， 一般僅在特殊情況下小規(guī)模使用,二、 藻類的去除 天然水：病原微生物，藻類（水庫(kù)、湖泊） （1）CuSO4去除藻類 投加量： 天然水 0. 3 0.5 mg/L (0.30.5ppm)，藥效長(zhǎng)、效果好，幾天殺死大量藻類。但不能去臭。 幾個(gè)mg/L去除水管、構(gòu)筑物內(nèi)軟體動(dòng)物。 （2）漂白粉去除藻類 投加量： 0.51 mg/L (0.51ppm)，殺藻、去臭,8.3 飲用水的生物穩(wěn)定性 一、有機(jī)物的來(lái)源、危害與生物穩(wěn)定性的提出 （1）水源水中的有機(jī)物的來(lái)源可分為兩大類：

17、一類為天然有機(jī)物，是自然環(huán)境的代謝產(chǎn)物，包 括腐殖質(zhì)、微生物分泌物、溶解的植物組織及動(dòng)物的 廢棄物等。 另一類是人工合成有機(jī)物，包括農(nóng)藥、工業(yè)廢棄 物等,2）危害作用： 部分有機(jī)物為高毒性的持久性有機(jī)污染物或內(nèi)分泌 干擾物質(zhì)，具有致癌性、生殖毒性、性等危害，對(duì)人體 健康有直接的威脅； 部分有機(jī)物為消毒副產(chǎn)物的前體物質(zhì)，在加氯消毒 過(guò)程中可形成具有毒性的鹵代有機(jī)化合物，進(jìn)而危害人 體健康； 飲用水中的可生物降解有機(jī)物將對(duì)給水管網(wǎng)和管網(wǎng) 水質(zhì)產(chǎn)生危害。這其中的第三類危害已成為近年來(lái)的關(guān) 注熱點(diǎn),二、生物穩(wěn)定性的概念 飲用水生物穩(wěn)定性是指飲用水中可生物降解有機(jī)物 支持異養(yǎng)細(xì)菌生長(zhǎng)的潛力，即當(dāng)有機(jī)物成為異養(yǎng)細(xì)菌生 長(zhǎng)的限制因素時(shí)，水中有機(jī)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)支持細(xì)菌生長(zhǎng)的最 大可能性。 飲用水生物穩(wěn)定性高，則表明水中細(xì)菌生長(zhǎng)所需的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物含量低，細(xì)菌不易在其中生長(zhǎng)； 反之，飲用水生物穩(wěn)定性低，則表明水中細(xì)菌生長(zhǎng)所需的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物含量高，細(xì)菌容易在其中生長(zhǎng),三、給水管網(wǎng)中細(xì)菌生長(zhǎng)的影響因素 余氯 保持管網(wǎng)內(nèi)一定的余氯含量以控制細(xì)菌生長(zhǎng)是目前 世界范圍內(nèi)普遍采用的消毒方法。 營(yíng)養(yǎng) 管網(wǎng)飲用水中存在的大多數(shù)是異養(yǎng)菌，必須依靠分 解和利用可生物降解有機(jī)物質(zhì)維系生命。 顆粒物 水中顆粒物易成為細(xì)菌生長(zhǎng)的載體，并降低氯對(duì)細(xì) 菌的殺