饮用水系统中耐氯性细菌消毒特性及机理研究

论文摘要

氯消毒是目前应用最广泛的一种消毒方法。但是研究者发现有些细菌对氯的耐受性很高，这些“耐氯菌”对饮用水微生物学安全构成了威胁。本研究以实际供水管网中分离出的多株耐氯性细菌为研究对象，考察了四种消毒方法对其灭活特性，给出了有效灭活这几株耐氯菌的消毒剂有效浓度等参数，并对其中一株条件致病菌——分支杆菌的耐氯机理进行了探索。研究的主要结论如下：从实际管网中分离出七株耐氯菌，经鉴定为类龟分支杆菌、血红鞘胺醇单胞菌和甲基杆菌。这些细菌均具有较强的耐氯性，其中一株类龟分枝杆菌耐氯性最强，使用自由氯99.9%灭活时需要的CT值为120mg/L min，达到金黄色葡萄球菌的260倍。不同含氯消毒剂在相同的有效氯投加量下，24小时内消毒效果的排序为：二氧化氯>顺序氯化>一氯胺>游离氯。3.0mg/L一氯胺、1.0mg/L二氧化氯（以Cl2计）可以有效控制上述耐氯菌的生长。在本消毒试验中，细菌会影响消毒剂衰减，并生成有机氯胺。当控制初始菌浓度为105CFU/ml左右时，菌体对消毒剂的消耗量很小可以忽略。消毒剂种类对于耗氯量和有机氯胺生成量具有显著的影响：游离氯衰减迅速，并生成较多的有机氯胺；一氯胺衰减缓慢并且与细菌反应生成少量有机氯胺，二氧化氯由于强氧化性而衰减较快，但不与菌液反应生成有机氯胺；短时游离氯后转氯胺的顺序氯化工艺中余氯衰减速率和有机氯胺的生成量均介于游离氯和一氯胺之间。消毒剂的投加量和有机氯胺的生成之间具有线性关系。在投加等量消毒剂的条件下，水中有机物的存在对于细菌确实起到了保护的作用。通过对分支杆菌脂肪酸组成和细胞膜功能的研究发现，分支杆菌特殊的细胞膜结构是造成其耐氯性较强的原因之一。分支杆菌细胞膜中饱和脂肪酸占95.7%，是耐氯性较差的金黄色葡萄球菌的4.98倍。消毒30分钟后分支杆菌细胞膜功能受损的细菌占总量的18.62%，而金黄色葡萄球菌为87.59%，说明分支杆菌细胞膜更耐受游离氯的破坏。通过对比实验，该菌消耗余氯和生成有机氯胺的性能未见特异情况，因此消耗余氯生成有机氯胺不是该菌耐氯的主要原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号对照表
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 耐氯性细菌的研究现状
• 1.2.2 耐氯机理研究
• 1.2.3 消毒方法研究进展
• 1.2.4 消毒机理研究
• 1.2.5 消毒剂水相重要化学反应
• 1.3 研究目的及意义
• 1.4 研究内容及技术路线
• 1.4.1 论文主要研究内容
• 1.4.2 技术路线图
• 第2章 消毒干扰因素的分析及去除
• 2.1 消毒试验干扰分析
• 2.1.1 余氯衰减现象
• 2.1.2 试验干扰分析
• 2.2 试验材料和方法
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.3 水质测试方法
• 2.3 离心对干扰物质去除效果分析
• 2.3.1 培养基中含氮物质的组成
• 2.3.2 离心对含氮物质的去除
• 2.3.3 离心对 DOC 的去除
• 2.4 稀释菌液对干扰物质去除效果分析
• 2.5 减少有机氯胺生成的方法
• 2.6 本章小结
• 第3章 耐氯性细菌灭活特性研究
• 3.1 实验材料和方法
• 3.1.1 实验菌种鉴定
• 3.1.2 菌株的富集培养
• 3.1.3 消毒剂的配制与测定
• 3.1.4 实验流程
• 3.2 实验结果和讨论
• 3.2.1 不同菌株的耐氯性研究
• 3.2.2 消毒剂种类对灭活的影响
• 3.2.3 消毒剂浓度对灭活效果的影响
• 3.2.4 氯和氯胺联合消毒对消毒效果的提高
• 3.3 结论
• 第4章 消毒剂与细菌的反应特性研究
• 4.1 实验材料和方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 实验结果和讨论
• 4.2.1 菌浓度对有机氯胺生成的影响
• 4.2.2 不同消毒剂衰减特性
• 4.2.3 消毒剂浓度对有机氯胺生成的影响
• 4.2.4 消毒剂与有机物反应特性
• 4.2.5 有机氯胺的生成对分支杆菌消毒的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 细菌结构对耐氯性的影响
• 5.1 实验材料和方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 实验结果和讨论
• 5.2.1 分支杆菌细菌形态研究
• 5.2.2 分支杆菌超微结构研究
• 5.2.3 脂肪酸组成分析
• 5.2.4 屏障功能的破坏研究
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果