3M測(cè)試片法在膜法水處理技術(shù)中的應(yīng)用

微生物是造成膜法水處理系統(tǒng)（膜系統(tǒng)）污染的主要因素之一。現(xiàn)階段大多數(shù)企業(yè)都在用污染指數(shù)（SDI，也稱(chēng)FI）表征膜系統(tǒng)的微生物污染狀況。由于SDI是一個(gè)綜合指標(biāo)，雖然能在一定程度上反映微生物對(duì)膜系統(tǒng)的污染程度，但二者并未建立準(zhǔn)確的定量關(guān)系，不能準(zhǔn)確表征微生物對(duì)膜系統(tǒng)污染的影響。為了及時(shí)評(píng)價(jià)膜系統(tǒng)的微生物污染程度，需要對(duì)微生物進(jìn)行快速檢測(cè)。目前微生物的快速檢測(cè)方法有多種，包括快速測(cè)試片法、實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）法、酶聯(lián)免疫吸附法、傳感器法、代謝產(chǎn)物測(cè)定法、直接計(jì)數(shù)法、Simplate全平皿計(jì)數(shù)法和色譜法等。這些測(cè)試方法主要應(yīng)用在食品、化妝品、飲用水等的微生物檢測(cè)中。其中大部分方法或因設(shè)備和試劑比較昂貴、或因操作過(guò)程較為復(fù)雜、或因?qū)嶒?yàn)條件較為嚴(yán)格，使其適用范圍受到限制。相對(duì)而言，快速測(cè)試片法是一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便且比較快捷的方法，更容易推廣使用�？焖贉y(cè)試片法又包括濾紙片測(cè)試法和以Petrifilm為載體的3M測(cè)試片法。但前二者檢出限較高且數(shù)值比平皿培養(yǎng)法偏低。3M測(cè)試片法是一種操作簡(jiǎn)便的菌落總數(shù)測(cè)試方法，目前尚未在環(huán)境水樣的檢測(cè)中推廣使用，所以是否能應(yīng)用于膜的微生物污染檢測(cè)，還要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。

本工作采用3M Petrifilm細(xì)菌總數(shù)測(cè)試片（3M測(cè)試片）建立了一種比較準(zhǔn)確的膜系統(tǒng)微生物污染的評(píng)價(jià)方法，可為膜系統(tǒng)污染的原因分析提供快速、可靠的數(shù)據(jù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑、材料和設(shè)備

營(yíng)養(yǎng)瓊脂：生化試劑； Na2S2O3 ：分析純；無(wú)水乙醇：分析純。殺菌劑XDD-WKB：武漢新大地水處理有限公司；殺菌劑Trsea 380：宜興全澤化工有限公司；殺菌劑TH-410：山東泰和水處理有限公司。

對(duì)比實(shí)驗(yàn)水樣取自A煉化公司污水處理站反滲透（RO）裝置出水，水質(zhì)為pH=8~9、TOC=1.0~5.0mg/L、總硬度15~30 mg/L。

應(yīng)用實(shí)驗(yàn)水樣取自B煉化公司污水處理廠(chǎng)超濾（UF）-RO（雙膜）處理裝置。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)水樣的水質(zhì)見(jiàn)表1。

3M測(cè)試片：美國(guó)3M公司。

ZHJH-C1112C型超凈工作臺(tái)：上海智城分析儀器制造有限公司；D-l型自動(dòng)蒸汽滅菌鍋：北京發(fā)恩科貿(mào)有限公司；INB-400型恒溫培養(yǎng)箱：德國(guó)memmert公司；菌落自動(dòng)判讀儀：美國(guó)3M公司。

1.2 采樣和水樣的稀釋

采樣瓶在121 ℃下滅菌20 min。如果水樣中含有余氯，需在500 mL采樣瓶中加入0.3 mL 10%（w）Na2S2O3溶液再滅菌。水樣采集量為采樣瓶容量的80%左右。

選擇適宜的水樣稀釋度，使培養(yǎng)后的細(xì)菌總數(shù)為30~300 CPU/mL。

1.3 3M測(cè)試片的測(cè)定原理及方法

3M細(xì)菌總數(shù)測(cè)試片是一種預(yù)制的培養(yǎng)基系統(tǒng)，由上下兩層薄膜組成：上層聚丙烯薄膜含有黏合劑、氯化三苯氯唑（TTC）指示劑及冷水可溶性凝膠；下層聚乙烯薄膜含有細(xì)菌生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基。將1 mL稀釋的水樣滴加到3M測(cè)試片上，用壓板將上層膜平穩(wěn)地壓下，使水樣均勻覆蓋于固形培養(yǎng)基上，（37±1）℃下培養(yǎng)48 h。細(xì)胞代謝產(chǎn)物與上層的TTC指示劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將指示劑還原成紅色非溶解性產(chǎn)物三苯甲脂，在測(cè)試片上呈紅色或粉紅色，用菌落計(jì)數(shù)器對(duì)菌落進(jìn)行計(jì)數(shù)。具體方法詳見(jiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T 1897-2007《食品中菌落總數(shù)的測(cè)定 Petrifilm?測(cè)試片法》［17］。用無(wú)菌水做空白對(duì)照。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 3M測(cè)試片法與平皿培養(yǎng)法的對(duì)比

采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)水樣，分別用3M測(cè)試片法和常規(guī)平皿培養(yǎng)法測(cè)定其細(xì)菌總數(shù)。比較兩方法的準(zhǔn)確度和精確度。

1.4.2 3M測(cè)試片法的應(yīng)用

1.4.2.1 膜系統(tǒng)中細(xì)菌總數(shù)的檢測(cè)

采用應(yīng)用實(shí)驗(yàn)水樣，以3M測(cè)試片法檢測(cè)水樣中的細(xì)菌總數(shù)。

1.4.2.2 RO膜專(zhuān)用非氧化性殺菌劑的選擇

取B煉化公司RO進(jìn)水，分別加入殺菌劑XDDWKB，Trsea 380，TH-410，在實(shí)驗(yàn)室RO裝置上進(jìn)行動(dòng)態(tài)殺菌實(shí)驗(yàn)。依據(jù)L9（33）正交表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，篩選適宜的殺菌劑種類(lèi)、殺菌劑加入量和殺菌時(shí)間。采用3M測(cè)試片法測(cè)定殺菌前后水樣的細(xì)菌總數(shù)，計(jì)算殺菌率，比較各殺菌劑的殺菌效果。殺菌劑加入量和殺菌時(shí)間的取值范圍根據(jù)殺菌劑供應(yīng)商提供的使用說(shuō)明確定。

2 結(jié)果與討論

2.1 3M測(cè)試片法與平皿培養(yǎng)法的對(duì)比

2.1.1 3M測(cè)試片法的準(zhǔn)確度

取不同時(shí)間段的對(duì)比實(shí)驗(yàn)水樣，3M測(cè)試片法和平皿培養(yǎng)法的細(xì)菌總數(shù)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，兩種方法的細(xì)菌總數(shù)測(cè)定結(jié)果相差不大。利用T檢驗(yàn)法對(duì)兩種方法的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析，P（雙尾）=0.71（≥0.05），說(shuō)明3M測(cè)試片法和平皿培養(yǎng)法的細(xì)菌總數(shù)測(cè)定結(jié)果沒(méi)有顯著性差異。這表明簡(jiǎn)單易行的3M測(cè)試片法在膜系統(tǒng)的微生物檢測(cè)中是準(zhǔn)確可靠的。

2.1.2 3M測(cè)試片法的精確度

3M測(cè)試片法對(duì)5#水樣的平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn)，3M測(cè)試片法和平皿培養(yǎng)法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.8%和5.0%，說(shuō)明3M測(cè)試片法比平皿培養(yǎng)法更精密。

2.2 3M測(cè)試片法在膜法水處理技術(shù)中的應(yīng)用

2.2.1膜系統(tǒng)中細(xì)菌總數(shù)的檢測(cè)

B煉化公司雙膜處理裝置中細(xì)菌總數(shù)的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn)：UF出水的細(xì)菌總數(shù)僅為10CFU/mL，細(xì)菌去除率達(dá)到了99.6%，表明UF系統(tǒng)對(duì)細(xì)菌有較好的去除效果；RO進(jìn)水的細(xì)菌總數(shù)是UF出水的3 250倍，表明廢水從UF出口流至RO進(jìn)口的過(guò)程中受到了污染，或因管路太長(zhǎng)且環(huán)境適宜導(dǎo)致細(xì)菌滋生迅速，因此，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中要對(duì)可能引入微生物污染的環(huán)節(jié)（如UF裝置后續(xù)的中間水箱、RO裝置的前置保安過(guò)濾器等）加強(qiáng)抑菌措施；RO出水的細(xì)菌總數(shù)是RO進(jìn)水的3.1倍，不降反增，由此可判斷RO膜已受到微生物的污染，需要采取殺菌措施。

2.2.2 RO膜專(zhuān)用非氧化性殺菌劑的篩選

篩選殺菌劑的正交實(shí)驗(yàn)因素水平見(jiàn)表5，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可見(jiàn)：以殺菌率為考察指標(biāo)時(shí)，各因素的影響大小順序?yàn)闅⒕鷦┓N類(lèi)>殺菌劑加入量>殺菌時(shí)間；最佳工藝條件為A2B3C3，即殺菌劑選擇Trsea 380、殺菌劑加入量50 mg/L、殺菌時(shí)間2.0h。在此殺菌條件下，以B煉化公司RO進(jìn)水進(jìn)行動(dòng)態(tài)殺菌實(shí)驗(yàn)，殺菌率達(dá)到100%。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論

a）3M測(cè)試片法可應(yīng)用于膜系統(tǒng)的微生物檢測(cè)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度均達(dá)到要求，可以替代常規(guī)的平皿培養(yǎng)法。

b）3M測(cè)試片法在測(cè)定過(guò)程中省去了大量的前期準(zhǔn)備工作，且菌落生長(zhǎng)典型，可采用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，操作簡(jiǎn)便，節(jié)省時(shí)間，在實(shí)際應(yīng)用中具有優(yōu)越性。

c）3M測(cè)試片法可用于測(cè)定膜系統(tǒng)進(jìn)出水中的細(xì)菌總數(shù)，以此評(píng)價(jià)膜的微生物污染情況。測(cè)試結(jié)果顯示，B煉化公司雙膜系統(tǒng)的RO膜已受到微生物的污染。

d）針對(duì)特定的污水，采用3M測(cè)試片法可較方便快速地選擇有效的殺菌劑。對(duì)于B煉化公司RO進(jìn)水，適宜的殺菌條件為：殺菌劑Trsea 380，殺菌劑加入量50 mg/L，殺菌時(shí)間2.0 h，殺菌率可達(dá)到100%。