给水处理臭氧生物活性炭工艺出水微生物特征识别和控制机理研究

针对目前我国某些自来水厂采用臭氧-活性炭深度处理后活性炭滤池出水微生物学指标显著超标并导致给水管网中微生物异常生长、甚至显著增加了饮用水微生物学安全性风险的问题，拟通过分子生物学方法（PCR-SSCP/DGGE,FISH等）对生物活性炭单元、活性炭出水和其后的管网生物膜上的微生物膜群落结构进行解析，研究贫营养条件下生长的微量生物膜取样的最佳方法和微生物膜的原位和异位解析方法，解析构成生物膜的主要微生物种类及来源、致病性、对消毒剂的抗性，确定影响活性炭上和其后的管网生物膜上微生物生长的主要因素，构建饮用水深度处理工艺微生物安全性的控制机理，为保障饮用水的微生物安全性提供理论支持，研究成果具有重要的理论意义和广泛的应用前景

饮用水处理系统存在着多种多样的微生物，但基于培养和分离纯化的环境微生物群落研究方法已经无法满足研究者对环境微生物进行快速、准确的分析与鉴定的要求。利用分子生物学技术PCR-DGGE，可以在不对微生物进行分离培养的情况下对其进行研究，并进行微生物群落的结构和功能进行分析，结果快速、准确。本研究首先研究了饮用水环境中以16S rDNA为目标序列的PCR反应的检出限，研究结果表明饮用水中微生物的检出限为103 CFU/ml；为了考察饮用水处理工艺中生物活性炭上的微生物的构成情况，研究和改进了生物活性炭上的微生物核酸提取方法，研究结果显示经200 mM的NaOH和2.0%的PVP（聚乙烯吡咯烷酮）脱腐处理和超声波洗脱以后，采用化学裂解后所获得的生物活性炭上的微生物的总DNA长度在20Kb以上，完全满足PCR-DGGE分析的要求。.以F968为正向引物以存在G/A碱基差异的7组不同引物为反向引物，对生物活性炭样品进行PCR-DGGE分析，结果表明因反向引物中G/A碱基的不同DGGE带型被分成为两组，即引物序列影响样品DGGE分析的结果；各选其中一种反向引物的PCR产物构建克隆文库，测序结果表明文库中细菌组成存在类似的差异，无论DGGE还是克隆文库其结果都受引物的影响，在分析样品时应使用联合引物以获得更为准确和全面的信息。.通过采集不同水厂和中试基地的样品，对不同出水单元的微生物进行了DGGE分析，不同工艺单元检出微生物相似性不高，各工艺单元检出细菌和本单元工艺特点有关；并且存在活性炭出水中检出微生物种类增多的现象。 丹江口中试各工艺单元出水中优势菌群为黄杆菌纲，α，β和γ变形菌纲。四种砂滤出水中细菌群落变化较大，细砂和煤砂出水的相似度较高；五种不同炭龄的活性炭对有机物的去除效果相当，其出水中细菌群落相似度也较高，第一优势菌群均为γ变形菌纲，且活性炭颗粒上的菌群随时间变化较小。.四个来自于北京不同自来水厂的管网水，以纲为分类单元时第一优势细菌均为α变形菌纲，相对丰度高达42%~86%。α，β，γ变形菌纲三类细菌之和在四个水样中的相对丰度均大于80%。按属分类时发现，四个管网水中细菌群落差异较大，而且50%以上为不可鉴定的细菌。四个管网水中均发现一些潜在致病菌，如鞘氨醇单胞菌、短波单胞菌、假单胞菌和不动杆菌等。