北京某自来水厂滤池中“油状膜”现象的产生原因及机理研究

饮用水安全问题已经成为一个世界性的重要问题。随着人们生活水平的提高，对水质的要求也越来越高，饮用水也出现了很多潜在的问题。本文针对北京自来水集团某水厂滤池中出现的“油状膜”现象，取滤池滤料和水样进行研究，探讨“油状膜”物质的形成原因。同时采用分子生物学方法如荧光原位杂交技术和琼脂糖电泳对与“油状膜”相关的细菌菌落进行跟踪研究和鉴定，从而初步推断“油状膜”发生的大致机理。具体研究结果如下：
　　 1）2007年7月到2008年7月，滤池水样的计数培养结果显示，霉菌和放线菌几乎没有出现，而细菌的数量很多。3B炭滤池和煤滤池内，细菌数量基本稳定在102个/ml以下。但是2月初水源水由地下水短时切换为地表水，水体出现“油状膜”物质，此时水样内细菌的数量骤增，在2月13日和2月29日的水样中，细菌数量迅速增加，分别达到2．4×105个/ml和1．7×105个/ml，3月之后水样内细菌数量又开始减少。因此认为细菌数量的改变对“油状膜”出现有很大的关系。
　　 2）不同系统内的细菌形态和优势菌群有很大的区别，3A系统内没有出现“油状膜”物质，菌落主要为白色圆点状菌，有粘稠性，仅在11月底水样中培养出少量的黄色菌，但其它水样中几乎未发现。3B系统内，在水体发生改变的过程中，出现过“油状膜”，细菌的菌落在不同时期的变化较为明显，2008年1月之前的水样中，优势菌落为白色圆点状菌，具有粘稠性；而2月和3月发生“油状膜”的水样中，优势菌主要为黄色，浅黄色菌落，形态上主要有圆点状，黄色菌大概可以占到40％左右，这些观察测定表明优势菌群的改变也是“油状膜”出现的一个重要影响因素。
　　 3）对比长辛店出现“油状膜”的水样，地表水源水入厂口处水样，以及2006年水厂出现“油状膜”时的取样网浸泡液水样，结果发现地表水源水入厂口处水样的优势菌与3A滤池内优势菌的形态表现一致，均为乳白色圆点状菌落，而其它两个水样内黄色菌落和乳白色菌落的数量均很多，数量比高于1：1。
　　 4）利用琼脂糖电泳技术对水体内的菌落进行鉴定，结果显示黄色菌为α-变形菌（Alphaproteobacterium），乳白色菌为芽孢杆菌（Bacillus sp．PK-7）；同时采用FISH法对3B炭滤池的细菌和α-变形菌进行了跟踪监测，发现水样可观察的细菌量在2008年2月有明显的增加，α-变形菌在2月3月的水样内有存在，在滤料表面的分布较多，而在其它测定期内，数量非常少，信号很弱；这与实验室的培养结果是一致的。
　　 5）水厂3B系统炭滤池内TN、TP和温度比较恒定，对细菌数量的影响很小。在2008年2月，水源水切换并且COD由低变高，对细菌数量和优势菌群的影响非常明显，同时实验室模拟培养结果显示小范围改变COD的值可以增加水样内细菌的数量，但不是特别明显。同时改变COD并且在试验原水中加入地表水，经过一星期的培养，发现此时黄色菌成为优势菌群，并且细菌数量改变比较明显。因此认为水源水的切换以及COD的改变与优势菌群和细菌数量的改变有很大的关系。
　　 6）对3B系统的水样进行了连续的EPS测定，对比细菌平均数量，发现EPS值和细菌数量变化有很好的相关性，2008年2月EPS值达到峰值，细菌的量同样在此期间达到峰值。EPS的主要组分为多糖和蛋白质，2008年2月的EPS主要组分为蛋白质。
　　 本实验研究结果对提供更好更安全的饮用水水质具有重要的实践指导意义。
作 者：董小磊
学科专业：环境工程
授予学位：硕士
学位授予单位：北京师范大学