紫外消毒后出水糞大腸菌群數的檢測研究
紫外消毒后出水糞大腸菌群數的檢測研究
陳愛朝,李碧科
(杭州市水務控股集團有限公司，浙江杭州310009)
摘要：紫外消毒是當前污水處理廠用于殺滅糞大腸菌群的主要消毒技術之一。對紫外消毒后水樣在不同保存條件、不同保存時間后的糞大腸菌群數檢測，發現糞大腸菌群數發生明顯變化。據此探討提出水樣的采集、保存和送檢要求，提出針對GB 18918—2002中糞大腸菌群數檢測的調整建議、環保對糞大腸菌群數檢測和執法建議。
糞大腸菌群數是城鎮污水廠出水水質基本控制項目指標之一，也是環保部門對污水廠出水水質考核的一項主要指標。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污水廠出水糞大腸菌群的主要技術，其中紫外線消毒被越來越多地用于污水處理廠出水消毒�！冻擎偽鬯幚韽S污染物排放標準》（GB 18918—2002）規定，出水水質監測取樣頻率至少為1次/2 h，取24 h混合樣，以日均值計，采用多管發酵法檢測。《城鎮污水處理廠運行、維護及安全技術規程》（CJJ 60—2011）明確，出水糞大腸菌群數每日檢測1次。不同檢測單位對紫外消毒后平行水樣的糞大腸菌群數的檢測結果差異較大，存在較大爭議。但不同單位和人員采用同種或不同檢測方法在統一組織的同一地點同時開展平行樣檢測時，結果卻基本一致，表明檢測方法和檢測技能不是影響檢測數據差異的主要原因。
1 樣品來源和檢測方法
樣品取自杭州某城市污水廠，污水經A2O工藝處理后再進行紫外消毒。樣品采集為瞬時水樣，采集后在廠內實驗室采用固定底物技術酶底物法測定，使用受專利保護的選擇性培養基（MMO-MUG），該方法通過了我國《生活飲用水標準檢驗方法》及美國環境保護局《水與廢水標準檢測方法》認證。
2 比對方案
比對檢測采用平行樣分析。取兩組樣品，將每組樣品分別分成4個平行樣，檢測平行樣品在不同保存時間、不同保存條件下的糞大腸菌群數。
2.1 不同的樣品保存時間
試驗取樣時間為上午9:00，取樣后立即開始第一次糞大腸菌群數檢測，然后分別于11:00、13:00、15:00、17:00及次日13:00各檢測一次。
2.2 不同的樣品保存條件
試驗樣品分兩種方式保存：方式一是室溫保存，試驗時室溫為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 檢測結果與分析
3.1 檢測結果
兩組樣品的糞大腸菌群數檢測結果分別見表1、2。
表1 室溫保存時的檢測結果
表2 冷藏保存時的檢測結果
3.2 結果分析
3.2.1 樣品不同保存時間的結果分析
樣品一和樣品二的4個平行樣間隔不同時間的檢測結果(見圖1、2)表明，室溫保存（樣品一）的4個平行樣在取樣后間隔不同時間的檢測數據分別基本一致，數據重合度極高，糞大腸菌群數均隨著間隔時間的延長而大量增加。冷藏保存（樣品二）的4個平行樣除平行樣3外，其余平行樣的檢測數據變化趨勢基本一致，糞大腸菌群數也隨著時間的延長有所增加，但增長速率沒有室溫保存時快。由此可知，水樣中的糞大腸菌群數會隨著采樣后檢測間隔時間的不同產生變化，采樣后是否及時檢測會直接影響糞大腸菌群數的測定結果準確性。
圖1 室溫保存時的4個平行樣檢測結果
圖2 冷藏保存時的4個平行樣檢測結果
3.2.2 樣品不同保存條件的結果分析
將樣品一、樣品二的4個平行樣在相同時點的檢測數據分別取平均值，形成不同保存條件下不同檢測時間的檢測結果變化曲線，結果見圖3。
圖3 不同保存條件下的糞大腸菌群數變化曲線
由圖3可以看出，室溫保存的樣品隨著保存時間的延長，糞大腸菌群數的增長速度很快。取樣6 h后的糞大腸菌群數增加至初始值的10倍之多，采樣時糞大腸菌群數平均僅為719個/L，達到GB 18918—2002的一級A標準；6 h后平均達到7 571個/L，接近一級B標準限值；間隔28 h后平均達到33 430個/L，為初始值的46倍,這一增長趨勢與胡洪營等的研究結果一致。按此類推，若采樣時糞大腸菌群數超過1 000個/L，在室溫條件下保存6 h后的糞大腸菌群數將可能超過一級B標準。冷藏保存的樣品隨著保存時間的延長，糞大腸菌群數變化不明顯，取樣8 h后仍基本接近初始的糞大腸菌群數，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冷藏保存會直接影響到糞大腸菌群數的測定準確性，如果沒有對樣品進行冷藏保存，會使糞大腸菌群數檢測結果遠遠偏離實際。
4 問題探討
4.1 檢測結果偏離原因探討
城鎮污水處理廠出水紫外消毒的紫外線與水體的接觸時間極短，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，糞大腸菌群會出現較多電暈現象，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由紫外線造成的DNA損傷而復活，且隨著光照強度的增加以及光照時間的延長，復活程度加大。因此，檢測的及時性和保存方式會對檢測結果產生明顯影響。
4.2 樣品采集要求探討
按照GB 18918—2002明確的出水水質取樣監測方式，一般使用24 h自動取樣器采樣，所有樣品混合后再進行檢測。按此方式，取第一個和最后一個樣的時間間隔均為24 h，雖然有些24 h取樣器具備冷藏保存功能，但除最后一個樣品外均已被保存了較長一段時間。根據試驗結果，糞大腸菌群測定的時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數據將肯定偏離樣品采集時的真實值，因此，認為GB 18918—2002標準應針對糞大腸菌群數測定的取樣方法進行調整。
較為準確的方法是，檢驗人員每2 h至紫外消毒后出水采集瞬時樣檢測，采樣前對采樣容器經160 ℃熱滅菌2 h，采樣時不用水樣沖洗采樣容器，取24 h瞬時樣的檢測平均值作為當日出水水質評價結果，但該法將大量增加檢測工作量、試劑消耗和人工等成本，按此需調整檢測頻次。
4.3 樣品的送檢和保存要求探討
預防樣品采集與檢測分析的間隔內發生變化是確保檢測結果符合實際的前提條件之一,保存不當會導致糞大腸菌群死亡或生長，嚴重影響檢驗結果的準確性。
4.3.1 送檢要求
水樣采集后原則上應第一時間送實驗室進行檢測，《水和廢水監測分析方法》明確，采樣后應2 h內送實驗室檢測。
4.3.2 保存要求
為確保檢測數據準確可靠，采樣后應立即放入裝有冷凍劑的保溫袋或用車載冰箱冷藏保存，確保樣品在轉移過程中不變質。樣品應在4 ℃左右保存，并應在12 h內開展檢測工作，且應注明采樣到檢測的間隔時間和保存條件。此外，嚴冬研究表明白色廣口瓶水樣中的糞大腸菌復活率遠遠高于棕色瓶中的復活率，因此樣品宜存放于顏色較暗的瓶體。
4.4 糞大腸菌群數檢測結果的可驗證性探討
糞大腸菌群數作為污水處理廠主要控制和考核指標之一，環保部門在每次例行檢查或飛行檢查時都會采集瞬時樣檢測，檢測結果作為執法依據。由于糞大腸菌群數檢測即便采用酶底物法也需24 h以上時間才能完成，被檢單位得知檢測結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活等原因而使開展第三方驗證變得毫無意義，檢測結果的可驗證性無法得到滿足。此外，由于水樣中的糞大腸菌群數會隨著保存條件、檢測間隔時間的不同產生明顯變化，而環保部門取樣后一般很難立即開展對應檢測，在眾多條件會影響糞大腸菌群數檢測結果準確性且GB 18918—2002明確以混合樣日均值計的情況下，以單一瞬時樣檢測結果作為執法依據是值得商榷的。因此，環保部門對紫外消毒后糞大腸菌群數的檢測執法，應該在污水處理廠內直接采集多個瞬時樣檢測，以多個瞬時樣的平均值為依據，污水廠監測人員同步開展平行樣比對檢測，)確保檢測結果的驗證性，體現執法的嚴謹和公正。
5 結論
① 污水處理廠出水中的糞大腸菌群數檢測結果會因不同保存條件和檢測間隔時間發生明顯變化，采樣后應予以冷藏保存并第一時間送檢。
② 按照GB 18918—2002明確的取樣方法取樣檢測糞大腸菌群數不太合理，建議予以調整。
③ 對糞大腸菌群數的執法檢測應體現可驗證性，建議以現場檢測多個瞬時樣的平均值為執法依據。
（本文發表于《中國給水排水》雜志2015年第6期“分析與監測”欄目）
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