CN106282303B - 一种检测生活饮用水消毒方法时效性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测生活饮用水消毒方法时效性的方法，包括采用流式细胞仪检测给水厂消毒工艺处理后的净水中的微生物含量。采用本发明方法对生活饮用水消毒方法时效性进行检测的方法简单、易行，操作简单，能快速定量测定，评价监测结果准确，而且利用本发明方法检测净水消毒工艺的时效性可更精准地把握后续次氯酸钠的投加时间及投加量，与现行的消毒剂投加方式相比更科学有效，能够节省一定的消毒剂使用费，进而降低了给水厂的运营成本。

Description

一种检测生活饮用水消毒方法时效性的方法
技术领域
本发明涉及评价和检测水处理的消毒方法的有效性，特别涉及一种生活饮用水消毒处理工艺的时效性的评价和检测方法，属于水处理领域。
背景技术
有效的消毒工艺是饮用水安全使用的重要保障。近年来，紫外线消毒由于高效、广谱性好、无消毒副产物等优点，渐渐成为一种主流的消毒工艺。与常规消毒工艺相比，紫外线消毒对部分耐氯性微生物的灭活也体现出明显的优势，从而更有效地保证了水中微生物安全性。评价消毒效果的最重要的指标是对微生物去除或是灭活程度的评定。目前，国际通用的对于饮用水微生物检测的方法是基于平板培养的计数方法，Siebel等发现待测自来水中的微生物仅有0.001％～2％的细菌可以通过平板培养得出。同时，传统平板培养计数法检测时间较长，一般需要两天至七天。因此，我们需要一种更加快速准确的检测手段来解决传统饮用水微生物检测方法存在的不足。流式细胞仪应用于水环境微生物的快速检测可有效避免传统微生物检测法存在的弊端。该方法最普通的应用是对水中细菌总数的测定[7]。采用此方法检测时间较短，通常仅需要十分钟，检测结果与平板培养计数法相比高约2个数量级。
紫外线净水进行消毒，是采用紫外线照射净水杀灭净水中的微生物，在微生物DNA链上主要形成嘧啶二聚体等光化学产物，阻止DNA的复制，从而使微生物失活，达到消毒的目的。但是形成的嘧啶二聚体可通过多种途径进行修复，从而发生不同程度的复活，例如通过形成光复活酶-嘧啶二聚体络合物、光复活酶、修复好的DNA的释放等方式导致嘧啶二聚体的解聚，生成嘧啶单体，达到微生物的复活。光复活导致的最直接结果是单位体积水样中菌数的增加，净水消毒效果减弱，净水消毒的有效性降低。
由于存在光复活作用，因此紫外线消毒具有时效性。在给水系统中，不仅出厂水要达到水质目标要求，用户水也同样需要达标，而自来水一旦离开紫外线消毒区域，紫外线就不具有对其持续消毒的效果了，若不进行继续消毒，就存在管网二次污染的问题。正是因为这个原因，紫外线消毒方式并未在我国传统的给水处理中得到大范围应用。
现有评价紫外线处理后光复活的方法有如下3种：(1)剂量减小因子(DoseReduction Factor，DRF)法，DRF法不考虑光复活时微生物达到一定log存活率所需的紫外线照射剂量，仅考虑光复活时微生物达到同样log存活率所需的紫外线照射剂量。DRF法已有直接的应用，即在考虑光复活的条件下预测达到一定消毒效果所需增加的紫外线照射剂量。但是由于不同条件下光复活发生与否及发生的程度均不同，所以该定义还存在模糊的地方，使得不同研究中的结果不易比较；(2)光复活率法，光复活率(％)＝(Npr-N)/(N0-N)×100％其中，N0-紫外线照射前的微生物数；N-紫外线照射后存活的微生物数；Npr－光复活后的微生物数。光复活率表示光复活的微生物占紫外线灭活的微生物的百分比。此方法表征了复活的能力和程度；(3)Log增加法，光复活的研究中多采用log增加法来定量微生物复活的程度。Log增加值＝log(Npr/N)；复活前的存活率为log(N/N0)；复活后的存活率为log(Npr/N0)。
净水消毒的时效性是指在水样经消毒处理后，水中微生物的含量在一定的停留时间内保持不增长的状态，使其消毒效能发挥到最佳水平。
监测净水消毒工艺时效性可以更精确地得到实际待测水样中的微生物含量的变化，当采用紫外-氯联合消毒工艺时，可以适当调整加入消毒剂(次氯酸钠)的时间和投加量，在保证消毒效果的同时也可有效控制及降低氯代消毒副产物的产生量。若每日消毒剂(次氯酸钠)的投加量有所降低，则可节省一定的购置消毒剂费用，从而降低了水厂的运行成本。
目前，现有的关于净水消毒工艺时效性监测基本只是针对于某些微生物复活而提出的，而且采用的方法仅限于平板培养计数法。该方法检测时间较长，一般需要两天至七天。另外，微生物的灭活过程存在介于细菌死亡和存活的中间状态，这种状态下的微生物具有一定的活性但不能被培养出来，若采用平板培养的计数方法，不能真正反映水体中微生物的含量，检测结果不准确。
发明内容
本发明的目的是针对现有生活饮用水消毒处理工艺的时效性的评价方法中存在的技术问题提供一种检测生活饮用水消毒方法的时效性的方法，本发明检测方法利用流式细胞仪检测给水厂消毒工艺处理后的净水在一段时间内微生物含量；本发明对生活饮用水消毒方法评价的方法简单易行，操作简单，评价监测结果准确。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种检测生活饮用水消毒方法时效性的方法，包括采用流式细胞仪检测给水厂消毒工艺处理后的净水中的微生物含量。
其中，所述给水厂消毒方法为紫外线-次氯酸钠联合消毒方法、氯消毒、二氧化氯消毒方法、次氯酸钠消毒方法、紫外线-臭氧-氯胺联合消毒方法或臭氧-氯胺联合消毒方法，优选为紫外线-次氯酸钠联合消毒方法、次氯酸钠消毒方法。
特别是，测定给水厂消毒工艺处理后的净水在消毒处理后48h内的微生物含量。
尤其是，测定给水厂消毒工艺处理后的净水在消毒处理后0、2、4、6、8、24、48h的微生物含量。
本发明另一方面提供一种检测生活饮用水消毒方法时效性的方法，包括如下顺序进行的步骤：
1)在无菌条件下，精密量取生活饮用水消毒处理后的出水，并置于灭菌后的离心管中；
2)在无菌状态下向离心管中加入可以穿过任何细胞膜与DNA结合的染料和仅能穿过细胞膜不完整的细胞的染料，混合均匀后，于黑暗状态下静止放置至少5min，进行染色处理，获得染色水样；
3)将染色水样置于流式细胞仪的样品管内，测定水样在(533±15)nm和>670nm的荧光强度，获得水样中微生物的含量。
其中，步骤1)中所述量取的出水水样的体积为200ul；步骤2)中所述可以穿过任何细胞膜与DNA结合的染料选择染料噻唑橙(TO)或核苷酸胶体染料(SYBR GREEN)；所述仅能穿过细胞膜不完整的细胞的染料选择染料碘化丙啶(PI)或7-氨基放线菌素D(7-AAD)。
特别是，步骤2)中所述的加入的可以穿过任何细胞膜与DNA结合的染料与步骤2)中取出的待检测水样的体积之比为4-6：200，优选为2.5：100；所述的加入的仅能穿过细胞膜不完整的细胞的染料与步骤2)中取出的待检测水样的体积之比为4-6：200，优选为2.5：100。
尤其是，步骤2)中加入染料后，黑暗状态下静止放置时间为5min，使得染料与水样中的微生物充分接触，染料与微生物细胞DNA结合。
本发明中通过细胞荧光标记染料与水体中微生物DNA结合，完成对水体中微生物进行计数。细胞荧光标记染料为TO和PI，其中TO可以标记水中所有微生物，包括死的、受损伤的和活性良好的。其可以透过各种状态微生物的细胞膜并与DNA进行结合。其替代染料为SYBR GREEN。通过测定(533±15)nm荧光进行检测。PI只可以标记水中死的或受损伤的微生物。不能标记活性良好的微生物。其只可以透过受损伤或死亡的微生物的细胞膜，与DNA进行结合，不能透过活性良好微生物的细胞膜。其替代染料为7-AAD，通过测定(>670nm)荧光进行检测。
特别是，还包括对精密量取的生活饮用水消毒处理后的出水进行消氯处理步骤1A)，即向生活饮用水消毒处理后的出水中添加消氯剂，去除水样中的余氯，对水样进行消氯处理，将消氯处理后的水样作为待检测水样，然后再在无菌条件下精密量取待检测水样于灭菌后的离心管中，再进行后续染色处理。
尤其是，步骤1)中所述量取的消氯处理后的水样的体积为200ul，然后置于灭菌的离心管中，再加入所述可以穿过任何细胞膜与DNA结合的染料和仅能穿过细胞膜不完整的细胞的染料。
其中，步骤1A)中所述消氯剂选择浓度为3.5g/L的硫代硫酸钠溶液。
特别是，所述硫代硫酸钠溶液按照如下方法配制而成：将Na2S2O3·5H2O加入到纯水中，搅拌溶解，控制每1L纯水中加入3.5gNa2S2O3·5H2O，即得浓度为3.5g/L的消氯剂硫代硫酸钠溶液。
其中，步骤1A)中所述消氯处理包括如下步骤：
1A-1)配制消氯剂
将Na2S2O3·5H2O加入到纯水中，搅拌溶解，配制成浓度为3.5g/L的消氯剂硫代硫酸钠溶液；
1A-2)余氯含量测定
精密移取生活饮用水消毒处理后的出水，作为消氯水样；接着按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的方法测定生活饮用水消毒工艺处理后精密移取是消氯的水样中的余氯含量；
1A-3)按照公式(Ⅰ)计算消氯水样中添加的消氯剂的用量：
Figure BDA0001094042110000051
向消氯水样中加入相应的消氯剂用量，搅拌均匀，去除水样中余氯，进行所述的消氯处理。
本发明再一方面提供一种检测生活饮用水消毒方法时效性的方法，包括如下顺序进行的步骤：
1)采集生活饮用水消毒工艺处理后的出水，并对出水进行消氯处理，获得消氯水样；
2)在无菌条件下，精密量取消氯水样，并置于灭菌后的离心管中；
3)在无菌状态下向离心管中加入可以穿过任何细胞膜与DNA结合的染料和仅能穿过细胞膜不完整的细胞的染料，混合均匀后，于黑暗状态下静止放置至少5min，进行染色处理，获得染色水样；
4)将染色水样置于流式细胞仪的样品管内，测定水样在(533±15)nm和>670nm的荧光强度，获得水样中微生物的含量。
其中，步骤1)中所述消氯剂选择浓度为3.5g/L的硫代硫酸钠溶液。
特别是，所述硫代硫酸钠溶液按照如下方法配制而成：将Na2S2O3·5H2O加入到纯水中，搅拌溶解，控制每1L纯水中加入3.5gNa2S2O3·5H2O，即得浓度为3.5g/L的消氯剂硫代硫酸钠溶液。
尤其是，步骤1)中所述消氯处理包括如下步骤：
1-1)配制消氯剂
将Na2S2O3·5H2O加入到纯水中，搅拌溶解，配制成浓度为3.5g/L的消氯剂硫代硫酸钠溶液；
1-2)余氯含量测定
精密移取生活饮用水消毒处理后的出水，作为消氯水样；接着按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的方法测定生活饮用水消毒工艺处理后精密移取是消氯的水样中的余氯含量；
1-3)按照公式(Ⅰ)计算消氯水样中添加的消氯剂的用量：
Figure BDA0001094042110000061
向消氯水样中加入相应的消氯剂用量，搅拌均匀，去除水样中余氯，进行所述的消氯处理。
其中，步骤2)中精密量取的消氯水样的体积为200ul。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和好处：
1、本发明的检测方法是采用流式细胞仪在不同的停留时间下对待测水样染色后进行上机检测。采用流式细胞仪检测避免了现有的生活饮用水中微生物含量测定中耗时费力的问题。
2、本发明方法检测时间短，检测效率高，利用本方法，仅在30分钟内即可完成检测，实现了水中微生物含量的快速定量测定。
3、利用本发明方法可以快速直接地判别微生物的存活状态。
4、本发明方法操作步骤简单，检测用时短，在水中微生物检测及水环境微生物学研究等领域具有广阔的应用前景。
5、本发明的检测生活饮用水消毒方法时效性的方法简单易行，操作步骤简单，检测时间较短，检测效果稳定，可靠，可用于水处理中微生物的。
6、利用本发明方法检测净水消毒工艺的时效性可更精准地把握后续次氯酸钠的投加时间及投加量，与现行的消毒剂投加方式相比更科学有效，能够节省一定的消毒剂购置费用，进而降低了给水厂的运营成本。
附图说明
图1为实施例1单独次氯酸钠消毒处理后净水中微生物含量与停留时间的关联图；
图2为实施例2低压紫外线-次氯酸钠联合消毒处理后净水中微生物含量与停留时间的关联图；
图3为实施例3中压紫外线-次氯酸钠联合消毒处理后净水中微生物含量与停留时间的关联图；
图4为单独次氯酸钠消毒处理后净水中余氯含量与停留时间的关联图；
图5为紫外线-次氯酸钠联合消毒处理后净水中余氯含量与停留时间的关联图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
下述实施例中的方法，无特别说明，均为常规方法。
本发明实施例中使用的试剂、仪器如下：
Figure BDA0001094042110000071
实施例1 常规次氯酸钠消毒工艺的时效性监测
1、水样采集
使用已消毒的采样瓶对某自来水厂的炭池出水进行采集，每个采样瓶中的水样为500ml；
2、水样消毒处理
将采集的水样为6组，依次加入次氯酸钠消毒剂，第1-6组加入的次氯酸钠消毒剂的浓度依次为0.0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L和1.0mg/L，并分别进行相应的标记；加入消毒剂混合均匀，静止放置30min，进行消毒处理，获得消毒水样；
本发明实施例中向自来水厂的炭池出水中添加次氯酸钠消毒剂，模拟自来水厂次氯酸钠消毒工艺。
国内正常运行的水厂中有99.5％采用次氯酸钠作为消毒剂的消毒工艺。为了能更好地模拟实际水厂运行中的情况，故选用次氯酸钠作为消毒剂。一般出厂水的余氯浓度在0.6mg/L～1.0mg/L，另外，根据《中华人民共和国国家标准生活饮用水卫生标准》提到的城市管网末梢的余氯浓度不应低于0.05mg/L，故本发明实施例中消毒剂浓度定为0mg/L～1.0mg/L。实验中选取的消毒剂浓度依次为0.0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L和1.0mg/L。
3、流式细胞仪检测
3-1)水样预处理
分别从各采样瓶的消毒水样中精密移取100ml消毒水样作为消氯水样，接着采用Hach的便携式余氯仪分别测定1-6组消氯水样中的余氯含量，测定结果如表1所示；
表1 消毒处理0h后消毒水样的余氯含量(mg/L)检测结果
Figure BDA0001094042110000081
硫代硫酸钠溶液的配制：将Na2S2O3·5H2O加入到纯水中，搅拌溶解，配制成浓度为3.5g/L的消氯剂硫代硫酸钠溶液；
向移取的100ml消氯水样中分别加入消氯剂硫代硫酸钠溶液，去除水样中的余氯，对水样进行消氯处理，获得各待检测水样(100ml)；其中：加入的硫代硫酸钠溶液用量按照公式(Ⅰ)计算：
Figure BDA0001094042110000082
通常加入的消氯剂的量稍微过量。消氯剂硫代硫酸钠与水样中的余氯发生氧化还原反应，去除水样中的余氯。
对经过消毒处理的水样进行消氯处理，可避免水样中残余的氯对采用流式细胞仪检测时对荧光的影响，确保检测出的数据的精准性。
本发明实施例中将经过消毒处理后的水样加入到购自Crystalgen公司的“一次性细菌瓶”，对水样进行消氯处理，获得待检测水样；该“一次性细菌瓶”中已添加有消氯剂硫代硫酸钠溶液且稍微过量，可以去除水样中残余的氯。
3-2)将待检测水样分别置于涡旋震荡仪中进行震荡处理，使得水样均匀；
3-3)将震荡混匀的水样分别置于生物安全柜中，并分别在消毒处理后0、2、4、6、8、24、48h用移液枪分别取出200ul水样，然后置于相对应的灭菌后的1.5ml离心管中；
3-4)在生物安全柜中分别向离心管内加入cell viability kit染料套装(美国BD(Becton,Dickinson and Company)公司)中的染料噻唑橙(TO)和染料碘化丙啶(PI)各5ul，并震荡混合均匀；然后于黑暗状态下，室温(20-35℃)下反应5min，使染料与水样中的微生物进行充分接触，与微生物DNA结合；
其中，染料套装中的染料TO的作用是穿过任何细胞膜与DNA结合；染料PI的作用是仅能穿过细胞的不完整细胞膜与DNA结合。
3-5)将反应后的样品置于C6流式细胞仪(美国BD(Becton,Dickinson andCompany)公司)的样品管内，进行检测，检测过程中设置流式细胞仪进样量为100ul，检测速度为SLOW，通过检测样品在(533±15)nm、>670nm的荧光强度值，即检测水样在C6流式细胞仪的FL1(533nm±15)荧光通道和FL3(>670nm)荧光通道的荧光强度值，然后计算获得水样中微生物的数量，测定结果如图1所示。
实验通过细胞荧光标记染料与水体中微生物DNA结合，完成对水体中微生物进行计数。
细胞荧光标记染料为TO和PI，其中TO可以标记水中所有微生物，包括死的、受损伤的和活性良好的。其可以透过各种状态微生物的细胞膜并与DNA进行结合。其替代染料为SYBR GREEN。通过FL1(533nm±15)荧光通道进行检测。
PI只可以标记水中死的或受损伤的微生物。不能标记活性良好的微生物。其只可以透过受损伤或死亡的微生物的细胞膜，与DNA进行结合，不能透过活性良好微生物的细胞膜。其替代染料为7-AAD，通过FL3(>670)荧光通道进行检测。
从图1可看出常规消毒工艺(单独次氯酸钠消毒)的除菌效果随着停留时间的延长(0-48h内)，存活的微生物数量有所增长。同时，随着加入的消毒剂的浓度升高，微生物数量增长幅度逐渐趋于缓慢。在较低投加量时的存活的微生物数量随着时间的延长显著增加，这可能是水中的余氯随时间的增加而逐渐衰减，导致水中的余氯较低，促使微生物数量增长明显；而在较高投加量时活的微生物数量随时间的延长增长速度则变缓。另外，若想保证存活的微生物数量维持在较低的水平，需要消毒剂的投加量保持在1.0mg/L以上。该种消毒方法的时效性直接与所加入的消毒剂的浓度成正比关系。
实施例2 紫外线-次氯酸钠联合消毒工艺的时效性监测
1、水样采集
水样采集自设置在某自来水厂的紫外消毒系统的出水，该紫外消毒系统是采用低压紫外汞灯进行照射、消毒的，该设备的紫外消毒剂量为40mJ/cm2，水样使用已高温灭菌后的采样瓶进行采集，每个采样瓶中的水样为500mL；
2、水样消毒处理
将采集的水样为6组，依次加入次氯酸钠消毒剂，第1-6组加入的次氯酸钠消毒剂的浓度依次为0.0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L和1.0mg/L；并分别进行相应的标记；加入消毒剂混合均匀，静止放置30min，进行消毒处理，获得消毒水样；
本发明实施例中向自来水厂的紫外线消毒系统出水中添加次氯酸钠消毒剂，模拟自来水厂紫外线-次氯酸钠联合消毒工艺。
3、流式细胞仪检测
3-1)水样预处理
分别从各采样瓶的消毒水样中精密移取100ml消毒水样作为消氯水样，接着采用Hach的便携式余氯仪分别测定1-6组消氯水样中的余氯含量，测定结果如表1所示；
硫代硫酸钠溶液的配制：将Na2S2O3·5H2O加入到纯水中，搅拌溶解，配制成浓度为3.5g/L的消氯剂硫代硫酸钠溶液；
向移取的100ml消氯水样中分别加入消氯剂硫代硫酸钠溶液，去除水样中的余氯，对水样进行消氯处理，获得各待检测水样(100ml)；其中：加入的硫代硫酸钠溶液用量按照公式(Ⅰ)计算：
Figure BDA0001094042110000111
通常加入的消氯剂的量稍微过量。
3-2)将待检测水样分别置于涡旋震荡仪中进行震荡处理，使得水样均匀；
3-3)将震荡混匀的水样分别置于生物安全柜中，并分别在消毒处理后0、2、4、6、8、24、48h用移液枪分别取出200ul水样，然后置于相对应的灭菌后的1.5ml离心管中；
3-4)在生物安全柜中分别向离心管内加入cell viability kit染料套装(美国BD(Becton,Dickinson and Company)公司)中的染料噻唑橙(TO)和染料碘化丙啶(PI)各5ul，并震荡混合均匀；然后于黑暗状态下，室温(20-35℃)下反应5min，使染料与水样中的微生物进行充分接触，与微生物DNA结合；
其中，染料套装中的染料TO的作用是穿过任何细胞膜与DNA结合；染料PI的作用是仅能穿过细胞的不完整细胞膜与DNA结合。
3-5)将反应后的样品置于C6流式细胞仪(美国BD(Becton,Dickinson andCompany)公司)的样品管内，进行检测，检测过程中设置流式细胞仪进样量为100ul，检测速度为SLOW，通过检测样品在(533±15)nm、>670nm的荧光强度值，即检测水样在C6流式细胞仪的FL1(533nm±15)荧光通道和FL3(>670nm)荧光通道的荧光强度值，然后计算获得水样中微生物的数量，测定结果如图2所示。
从图2中可看出若采用单独紫外消毒工艺，紫外消毒后的水在停留24小时内，随存放时间的延长，水中存活的微生物数量逐渐降低，待停留48小时后，存活的微生物数量仅有少量的增长。若采用紫外-氯联合消毒工艺，不论消毒剂的投加量的高低，在24小时内，水中存活的微生物量均不随着停留时间的延长而增加，仍旧保持着降低的趋势。当消毒剂的投加量不小于0.8mg/L时，水中存活的微生物数量在48小时内均维持在同一水平。另外，随着消毒剂投加量的增加，水中的微生物的衰减速率也有所加快。采用单独紫外消毒或紫外-氯联合消毒的方式，在24小时内微生物含量可保持不增长的趋势，由此表现出单独紫外消毒方式或紫外-氯联合消毒方式具有时效性。
实施例3 紫外线-次氯酸钠联合消毒工艺的时效性监测
1、水样采集
水样采集自某自来水厂的中压紫外消毒系统的出水，该紫外消毒系统是采用中压汞灯进行照射、消毒，该设备的紫外消毒剂量为40mJ/cm2，水样使用已高温灭菌后的采样瓶进行采集，每个采样瓶中的水样为500mL。
2、水样消毒处理
将采集的水样为6组，依次加入次氯酸钠消毒剂，第1-6组加入的次氯酸钠消毒剂的浓度依次为0.0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L和1.0mg/L；并分别进行相应的标记；加入消毒剂混合均匀，静止放置30min，进行消毒处理，获得消毒水样；
3、流式细胞仪检测
3-1)水样预处理
分别从各采样瓶的消毒水样中精密移取100ml消毒水样作为消氯水样，接着采用Hach的便携式余氯仪分别测定1-6组消氯水样中的余氯含量，测定结果如表1所示；
硫代硫酸钠溶液的配制：将Na2S2O3·5H2O加入到纯水中，搅拌溶解，配制成浓度为3.5g/L的消氯剂硫代硫酸钠溶液；
向移取的100ml消氯水样中分别加入消氯剂硫代硫酸钠溶液，去除水样中的余氯，对水样进行消氯处理，获得各待检测水样(100ml)；其中：加入的硫代硫酸钠溶液用量按照公式(Ⅰ)计算：
Figure BDA0001094042110000121
通常加入的消氯剂的量稍微过量。
3-2)将待检测水样分别置于涡旋震荡仪中进行震荡处理，使得水样均匀；
3-3)将震荡混匀的水样分别置于生物安全柜中，并分别在消毒处理后0、2、4、6、24、48h用移液枪分别取出200ul水样，然后置于相对应的灭菌后的1.5ml离心管中；
3-4)在生物安全柜中分别向离心管内加入cell viability kit染料套装(美国BD(Becton,Dickinson and Company)公司)中的染料噻唑橙(TO)和染料碘化丙啶(PI)各5ul，并震荡混合均匀；然后于黑暗状态下，室温(20-35℃)下反应5min，使染料与水样中的微生物进行充分接触，与微生物DNA结合；
其中，染料套装中的染料TO的作用是穿过任何细胞膜与DNA结合；染料PI的作用是仅能穿过细胞的不完整细胞膜与DNA结合。
3-5)将反应后的样品置于C6流式细胞仪(美国BD(Becton,Dickinson andCompany)公司)的样品管内，进行检测，检测过程中设置流式细胞仪进样量为100ul，检测速度为SLOW，通过检测样品在(533±15)nm、>670nm的荧光强度值，即检测水样在C6流式细胞仪的FL1(533nm±15)荧光通道和FL3(>670nm)荧光通道的荧光强度值，然后计算获得水样中微生物的数量，测定结果如图3所示。
从图3中可看出若采用单独紫外消毒工艺，紫外消毒后的水在停留24小时内，随存放时间的延长，水中存活的微生物数量逐渐降低，待停留48小时后，存活的微生物数量有所增长。若采用紫外-氯联合消毒工艺，不论消毒剂的投加量的高低，在24小时内，水中存活的微生物量均不随着停留时间的延长而增加，仍旧保持着降低的趋势。随着加入的消毒剂浓度的提高，待停留24-48小时内，微生物的增长趋势逐渐变缓。当消毒剂的投加量不小于0.8mg/L时，水中存活的微生物数量在48小时内均维持在同一水平。另外，随着消毒剂投加量的增加，水中的微生物的衰减速率也有所加快。
采用中压紫外-氯联合消毒的方式，在停留24小时内微生物含量可保持不增长的趋势，由此也可表现出中压紫外-次氯酸钠联合消毒方式具有时效性。
实施例4 常规次氯酸钠消毒工艺的时效性监测—余氯衰减
1、水样采集
使用已消毒的采样瓶对某自来水厂的炭池出水进行采集，每个采样瓶中的水样为500ml；
2、水样消毒处理
将采集的水样为6组，依次加入次氯酸钠消毒剂，第1-6组加入的次氯酸钠消毒剂的浓度依次为0.0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L和1.0mg/L；并分别进行相应的标记；加入消毒剂混合均匀，静止放置30min，进行消毒处理，获得消毒水样；
3、余氯含量测定
采用Hach的便携式余氯仪进行水样中的余氯检测，方法如下：
对消毒处理后的消毒水样，分别于消毒后0、2、4、6、8、24、48h取样(5ml)；接着将所取水样加入到Hach的便携式余氯仪的测试瓶中；然后加入游离氯的测试药包(DPD FreeChlorine Reagent),与水样混匀，随后放到便携式余氯仪中进行检测即可得到待测水样的余氯值。水样中余氯含量测定结果如图4所示。
由图4可知：当初始加氯量为不高于0.4mg/L时，2小时后单独采用次氯酸钠消毒方法的净水中余氯值可以维持在0.1mg/L左右。
当加氯量提高到0.8mg/L和1.0mg/L时，2小时单独采用次氯酸钠消毒方法的净水中余氯则分别为0.49mg/L和0.68mg/L。
测试余氯的衰减是由于在净水厂出厂前需停留几小时，而且对出厂水的余氯是有界定标准的，一般出厂水的余氯浓度在0.6mg/L～1.0mg/L，若要达到此标准，并且有效监控微生物的含量，因此对常规消毒工艺的时效性进行监测。两种监测方式相结合，可更准确有效的确定消毒剂的投加时间及投加量。
实施例5 紫外线-次氯酸钠联合消毒工艺的时效性监测-余氯衰减
1、水样采集
水样采集自设置在某自来水厂的紫外消毒系统，该紫外消毒系统是采用低压紫外汞灯进行照射、消毒的，该设备的紫外消毒剂量为40mJ/cm2，水样使用已高温灭菌后的采样瓶进行采集，每个采样瓶中的水样为500mL；
2、水样消毒处理
将采集的水样为6组，依次加入次氯酸钠消毒剂，第1-6组加入的次氯酸钠消毒剂的浓度依次为0.0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L和1.0mg/L；并分别进行相应的标记；加入消毒剂混合均匀，静止放置30min，进行消毒处理，获得消毒水样；
3、余氯含量测定
采用Hach的便携式余氯仪进行水样中的余氯检测，方法如下：
对消毒处理后的消毒水样，分别于消毒后0、2、4、6、8、24、48h取样(5ml)；接着将所取水样加入到Hach的便携式余氯仪的测试瓶中；然后加入游离氯的测试药包(DPD FreeChlorine Reagent),与水样混匀，随后放到便携式余氯仪中进行检测即可得到待测水样的余氯值。水样中余氯含量测定结果如图5所示。
由图5可知：当初始加氯量为不高于0.4mg/L时，2小时后紫外-次氯酸钠联合消毒方法的净水中余氯值仅在0.05mg/L以内。
当加氯量提高到0.8mg/L和1.0mg/L时，2小时紫外-次氯酸钠联合消毒方法的净水中余氯分别为0.35mg/L和0.56mg/L。
紫外-次氯酸钠联合消毒方法的净水中余氯衰减速率相对单独采用次氯酸钠消毒方法更快，可能是经紫外照射后，氯更能高效的产生羟基自由基和氯自由基，因而比单独采用次氯酸钠消毒方法会氯耗更大。
测试余氯的衰减是由于在净水厂出厂前需停留几小时，而且对出厂水的余氯是有界定标准的，一般出厂水的余氯浓度在0.6mg/L～1.0mg/L，若要达到此标准，并且有效监控微生物的含量，因此对紫外线-次氯酸钠联合消毒工艺的时效性进行监测。两种监测方式相结合，可更准确有效的确定消毒剂的投加时间及投加量。
结合实施例1、2两种消毒方式的净水中微生物含量检测结果图1和图2来看，在采用单独次氯酸钠消毒方法时，氯消毒剂的投加量要高于1.0mg/L才能保证水中的微生物数量在48小时内基本维持在同一水平；而采用紫外-次氯酸钠联合消毒方法时，氯消毒剂的投加量不低于0.8mg/L时，即可保证48小时内微生物的数量不增长。另外，通过紫外-氯联合消毒的效果图2中可看出，在仅有少量余氯存在的情况下，微生物的灭活效果就能得以保证。因此，可以考虑在采用紫外-氯消毒的工艺时，适当降低消毒剂的投加量。
对比不同的消毒方式，在保证微生物数量不增长的情况下，单独氯消毒方式需要氯的投加量不低于1.0mg/L，否则微生物在2小时内就会有不同速率的增长，因此，可认为单独氯消毒方式的时效性仅与加入的消毒剂浓度有关。
采用单独紫外消毒方式进行消毒，在停留24小时内可保证微生物数量不增长，可看出紫外消毒具有时效性。采用紫外-氯联合消毒方式进行消毒，在停留24小时内不论加入的消毒剂浓度的高低均能保持微生物不增长的趋势，若想微生物不增长的趋势保持得更长久，则需要考虑加入较高浓度的消毒剂，也同样反映出此种消毒方式的消毒具有时效性。

Claims (7)

1.一种检测生活饮用水消毒方法时效性的方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤：
1)在无菌条件下，精密量取生活饮用水消毒处理后48h内的出水，并置于灭菌后的离心管中；
2)在无菌状态下向离心管中加入可以穿过任何细胞膜与DNA结合的染料和仅能穿过细胞膜不完整的细胞的染料，混合均匀后，于黑暗状态下静止放置至少5min，进行染色处理，获得染色水样；
3)将染色水样置于流式细胞仪的样品管内，测定水样在(533±15)nm和＞670nm的荧光强度，获得水样中微生物的含量；
步骤2)中所述的加入的可以穿过任何细胞膜与DNA结合的染料与步骤2)中取出的待检测水样的体积之比为2.5∶100；所述的加入的仅能穿过细胞膜不完整的细胞的染料与步骤2)中取出的待检测水样的体积之比为2.5∶100；
步骤2)中所述可以穿过任何细胞膜与DNA结合的染料选择染料噻唑橙(TO)；所述仅能穿过细胞膜不完整的细胞的染料选择染料碘化丙啶(PI)或7-氨基放线菌素D(7-AAD)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，还包括对精密量取的生活饮用水消毒处理后的出水进行消氯处理步骤1A)，即向生活饮用水消毒处理后的出水中添加消氯剂，去除水样中的余氯，对水样进行消氯处理，将消氯处理后的水样作为待检测水样，然后再在无菌条件下精密量取待检测水样于灭菌后的离心管中，再进行后续染色处理。
3.如权利要求2所述的方法，其特征是，步骤1A)中所述消氯剂选择浓度为3.5g/L的硫代硫酸钠溶液。
4.如权利要求2所述的方法，其特征是，步骤1A)中所述消氯处理包括如下步骤：
1A-1)配制消氯剂
将Na2S2O3·5H2O加入到纯水中，搅拌溶解，配制成浓度为3.5g/L的消氯剂硫代硫酸钠溶液；
1A-2)余氯含量测定
精密移取生活饮用水消毒处理后的出水，作为消氯水样；接着按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的方法测定生活饮用水消毒工艺处理后精密移取是消氯的水样中的余氯含量；
1A-3)按照公式(I)计算消氯水样中添加的消氯剂的用量：
Figure FFW0000021063800000021
向消氯水样中加入相应的消氯剂用量，搅拌均匀，去除水样中余氯，进行所述的消氯处理。
5.如权利要求4所述的方法，其特征是，步骤1A-2)中所述余氯含量测定是采用便携式余氯仪检测测定水样中余氯含量。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤1)中所述生活饮用水消毒处理为紫外线-次氯酸钠联合消毒方法、氯消毒、二氧化氯消毒方法、次氯酸钠消毒方法、紫外线-臭氧-氯胺联合消毒方法或臭氧-氯胺联合消毒方法。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤1)中所述生活饮用水消毒处理为紫外线-次氯酸钠联合消毒方法、次氯酸钠消毒方法。
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