技术领域
[0001] 本
发明设计一种应用于给水管网管垢/管道生物膜分区采样方法,属于研究给水管网中管道管垢/管道生物膜的物理化学性质和
微生物特征时样品采集的方案,所述的分区采样为:根据空间
位置,将给水管道内壁均分为几个等面积的区域,每个区域的管垢/管道生物膜性质是显著不同的。
背景技术
[0002] 近年来,对管网生物膜的研究大多集中于人工模拟管网的研究[1,2],实际管道管垢及生物膜的研究很少。尤其国内对于
饮用水安全的研究基本局限于水质,对给水管网管垢/管道生物膜的研究报道十分少见。
[0003] 饮用水安全是事关人民群众身体健康的重要问题,饮用水安全问题也越来越受到社会各界的广泛关注。为了保障饮用水安全,进行实际给水管网管垢/管道生物膜的采样分析,研究管网中污染物及微生物的分布特征非常重要。因此需要对实际饮用水管网管道中的管垢/管道生物膜进行采集工作,并对管垢/管道生物膜进一步研究。
[0004] 近年来,由于研究条件的限制,目前对管垢/管网生物膜的研究大多集中于人工[1,2]模拟管网 ,实际管道管垢及生物膜的研究很少见报道,即使有也都局限在定性研究,往往只是取一部分管垢/管道生物膜进行定性分析;而忽略了实际管道在服役的时间中,由于水中物质的物理化学性质的不同,水利条件在空间上的细微差异,导致了管垢/管道生物膜空间分布上的差异。
[0005] 参考文献:
[0006] [1]
马颖,龙腾锐,方振东.饮用水生物
稳定性的评价体系.中国给排水,2004,20(12):96-98;
[0007] [2]池年平,董秉直,何夏清.饮用水生物稳定性评价指标研究进展.四川环境,2012,29,1。
发明内容
[0008] 本发明提供了一种应用于给水管网管垢/管道生物膜分区采样方法。
[0009] /管道生物膜分区采样方法,包括如下步骤:
[0010] 1)在管道转移前,用油漆在管道外壁标记原位空间上下位置,出土后将管外的
土壤清除干净,洗净管段外管壁,至外管壁和管口干净无污物;
[0011] 2)根据管道的管段在服役时的空间上下位置,管径大小,对管段内壁划分为多个等分的区域,采用拉线法分界线;
[0012] 3)测量管段长度,然后包住外管壁,以防污染,将管段一端置于架上,另一端垫高,使管道倾斜;
[0013] 4)超纯水/生理盐水置于洗瓶中,均匀冲刷管道内壁,接取冲刷下来的水,置于瓶中并加入
抗坏血酸试剂,贴上标签1,用于测定易挥发性消毒副产物类总量,将样品存放于4℃保温
冰箱中;如果有厚实的肉眼可见的管瘤,则用药匙刮取,不经冲刷直接置于瓶中贴上标签2,用于扫描电镜观察微观结构;
[0014] 5)量取超纯水/生理盐水,倒入洗瓶中;另量取超纯水/生理盐水,倒入烧杯中;将长柄毛刷在烧杯中湿润,用
力刷管道的管壁,沿同一方向刷洗30次,用洗瓶中的超纯水/生理盐水冲洗管道内表面,将毛刷在烧杯中漂洗;然后再同样刷洗30次,并用洗瓶中的超纯水/生理盐水冲洗管道内表面,再将毛刷在烧杯中漂洗;再同样刷洗30次,用洗瓶中的超纯水/生理盐水冲洗管道内表面,再将毛刷在烧杯中漂洗;洗脱水量与洗刷次数应以保证管壁
内衬彻底裸露无管垢残留为
基础,将烧杯中和托盘中的溶液通过漏斗转移至瓶中,贴上对应区域标签3,用于测定管垢中消毒副产物、重金属含量和可培养异养菌的菌数目;
[0015] 6)然后换下一个分区内壁如此操作,一端的一圈全部刷完以后换另一端进行洗刷,洗刷完毕后,将烧杯中和托盘中的溶液通过漏斗转移至瓶中,并贴上对应区域标签3,将样品存放于保温冰箱中;
[0016] 所述的对管段内壁划分为多个等分的区域分区如下:
[0017] 2.1 划分成上下区域的二等分,或上中下区域的三等分,或四等分, 五等分或者更多等分;
[0018] 2.2)实际管段在区域划分的时候,根据管径大小可采取不同的划分操作方法;当管段管径为DN200以下时,用尺规沿管段截面度量
角度,将其划分为目标区域个数,标记分界点;当管段管径为DN300以上时,采用度量周长划分法,用卷尺测量管段的周长,然后根据划分的区域个数,在截面上量出每个划分点的位置,并标记;
[0019] 2.2)区域划分完成后,划分几个不同分区的界线,采用拉线法将其划分,其具体的操作:将管段两个截面都进行分区标记后,用灭菌处理过的纱绳连结两个端口相同的点,绕管壁一周后打结固定,然后对每个区域依次采样。
[0020] 所述的分区划分包括如下步骤:
[0021] 3.1)在管道转移前,用油漆在管道外壁标记原位空间上下位置,A和B,出土后将管外的土壤清除干净,洗净管段外管壁,至外管壁和管口干净无污物;
[0022] 3.2)用卷尺绕管段一周,确定其周长,根据标注的上位置A,在两端截面沿管壁分别向左右量取周长1/6长度,标记为C和D;根据标注的下位置B,分别向左右量取周长1/6长度,标记为E和F,则上区为弧CAD段、中区为弧CE和弧DF两段、下区为弧EBF段;
[0023] 3.3)根据步骤2)确定的分区点,用灭菌过的纱绳穿过管道内部连结管段两个端口相同的点C、D、E和F,绕管壁一圈后打结固定,共四根纱绳,将管道内壁分为四个区域(如图1),分别进行管垢/管道生物膜的采集工作。
[0024] 所述的管道的开挖点:管道的位置选在给水管网主干道距用户末端1-2km处。
[0025] 所述的抗坏血酸试剂的量:根据GBT 5750.2-2006 《生活饮用水标准检验方法 水样的采集和保存》中,每升水样加入0.01~0.02g抗坏血酸试剂。
[0026] 所述的标签1和标签3样品中的挥发性消毒副产物的测定方法:顶空法,用带
电子捕获检测器(ECD)或质谱检测器(MSD)的气相色谱检测。
[0027] 所述的标签3中的重金属的测定:根据EPA3052 美国环保署
微波消解/AAS法测定土壤中的环境重金属元素方法。
[0028] 所述的标签3中的可培养异养菌的菌数目的培养方法:采用R2A培养基,培养的步骤为:1)按照R2A培养基的制备方法配置R2A培养基,灭菌,倒平板;2)将预处理好的样品-2 -3 -4 -3 -4 -5分别稀释到10 、10 、10 或10 、10 、10 三个梯度,取50μL样品进行R2A平板涂布;3) 涂布好的平板用
封口膜封口,倒置于25℃恒温
培养箱中培养7d后进行计数。
[0029] 本发明的有益效果:本发明考虑到了实际管道在服役的时间中,由于水中物质的物理化学性质的不同,水利条件在空间上的细微差异,导致了管垢/管道生物膜空间分布上的差异,优化了采样方法,提高了采样的可靠性和可重复性。
附图说明
[0030] 图1为“三等分”的管道截面图;
[0031] 图2为实际管道采用拉线法“三等分”分区后的照片:2组DN600灰口
铸铁管;
[0032] 图3为实际管道
实施例1重金属分布特征图;
[0033] 图4为实际管道实施例2重金属分布特征图;
[0034] 图5为实际管道实施例1消毒副产物三卤甲烷分布特征图;
[0035] 图6为实际管道实施例2消毒副产物三卤甲烷分布特征图;
[0036] 图7为实际管道实施例1大肠杆菌群数分布特征图;
[0037] 图8为实际管道实施例2大肠杆菌群数分布特征图;
[0038] 图9为实际管道实施例1沙
门氏菌数和志贺氏菌数分布特征图;
[0039] 图10为实际管道实施例2沙门氏菌数和志贺氏菌数分布特征图。
具体实施方式
[0040] 下面结合附图和具体实施例对本发明进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此。
[0041] 本发明所述的管道管段内壁分区的主要内容如下:
[0042] 1.根据管段在服役时的空间上下位置,可以对其内壁划分为不同的区域,如上下区域的“二等分”,上中下区域的“三等分”(如图1)和“四等分”, “五等分”及以上等。
[0043] 2.实际管段在区域划分的时候,根据管径大小可采取不同的划分操作方法。当管段管径较小时(如常见的DN150),可以用尺规沿管段截面度量角度,将其划分为目标区域个数,标记分界点;当管段管径较大时(如供水主干道DN600),一方面截面面积较大,一般工具难以准确地度量角度,另一方面实际中大管径管段
质量较大,难以轻易翻转移动,可采用度量周长划分法,用卷尺测量管段的周长,然后根据划分的区域个数,在截面上量出每个划分点的位置,并标记。
[0044] 3.区域划分完成后,划分几个分区的界线也是实际操作中的难题之一,可采用拉线法或者切割法。切割法,经实际应用发现存在:操作时间长,切割碎屑干扰,内衬脱落,以及生物膜遭高温破坏等弊端;拉线法,则完全克服了切割法的弊端,简单迅速无干扰,其具体的操作:将管段两个截面都进行分区标记后,用灭菌处理过的纱绳连结两个端口相同的点,绕管壁一周后打结固定,然后对每个区域依次采样,图2为实际管段“三等分”后用拉线法划分界线的照片。
[0045] 本发明所述的管道管垢/管道生物膜的分区采样步骤如下:
[0046] 1.在管道转移前,用油漆在管道外壁标记原位空间上下位置,出土后将管外的土壤清除干净,洗净管段外管壁,至外管壁和管口干净无污物;
[0047] 2.根据管道的管段在服役时的空间上下位置,管径大小,可以对管段内壁划分为多个等分的区域,采用拉线法分界线;
[0048] 3.测量管段长度,然后包住外管壁,以防污染,将管段一端置于架上,另一端垫高,使管道倾斜;
[0049] 4.超纯水/生理盐水置于洗瓶中,均匀冲刷管道内壁,接取冲刷下来的水,置于瓶中并加入抗坏血酸试剂,贴上标签1,用于测定易挥发性消毒副产物类总量,将样品存放于4℃保温冰箱中;如果有厚实的肉眼可见的管瘤,则用药匙刮取,不经冲刷直接置于瓶中贴上标签2,用于扫描电镜观察微观结构;
[0050] 5.量取定量的超纯水/生理盐水,倒入洗瓶中;另量取一定量的超纯水/生理盐水,倒入烧杯中;将长柄毛刷在烧杯中湿润,用力刷管壁,沿同一方向刷洗30次,用洗瓶中的超纯水/生理盐水冲洗管道内表面,将毛刷在烧杯中漂洗;然后再同样刷洗30次,并用洗瓶中的超纯水/生理盐水冲洗管道内表面,再将毛刷在烧杯中漂洗;再同样刷洗30次,用洗瓶中的超纯水/生理盐水冲洗管道内表面,再将毛刷在烧杯中漂洗。洗脱水量与洗刷次数应以保证管壁内衬彻底裸露无管垢残留为基础,将烧杯中和托盘中的溶液通过漏斗转移至瓶中,贴上对应区域标签3,用于测定管垢中消毒副产物、重金属含量和可培养异养菌的菌数目;
[0051] 6.然后换下一个分区内壁如此操作,一端的一圈全部刷完以后换另一端进行洗刷,洗刷完毕后,将烧杯中和托盘中的溶液通过漏斗转移至瓶中,并贴上对应区域标签3,将样品存放于保温冰箱中;
[0052] 7.所有采集的管垢/管道生物膜悬浊液体积都要定容操作。
[0053] 本发明所述的管道开挖采样点:管道的位置选在距用户末端1-2km处给水管网主干道的管道。
[0054] 本发明所述的抗坏血酸试剂的量:根据GBT 5750.2-2006 《生活饮用水标准检验方法 水样的采集和保存》中,每升水样加入0.01~0.02g抗坏血酸试剂。
[0055] 本发明所述的标签1和标签3样品中的挥发性消毒副产物的测定方法:顶空法,用带电子捕获检测器(ECD)或质谱检测器(MSD)的气相色谱检测。
[0056] 本发明所述的标签3中的重金属的测定:根据EPA3052 美国环保署微波消解/AAS法测定土壤中的环境重金属元素方法。
[0057] 本发明所述的标签3中的可培养异养菌的菌数目的培养方法:采用R2A培养基,培养的步骤为:1)按照R2A培养基的制备方法配置R2A培养基,灭菌,倒平板;2)将预处理好的样品分别稀释到10-2、10-3、10-4或10-3、10-4、10-5三个梯度,取50μL样品进行R2A平板涂布;3) 涂布好的平板用封口膜封口,倒置于25℃恒温培养箱中培养7d后进行计数。
[0058] 本发明所述的管道内壁分区采用拉线法“三等分”,其具体操作步骤是:在管道转移前,用油漆在管道外壁标注原位空间上下位置(A和B),出土后根据标注的上位置,在两端截面管壁分别向左右量取周长1/6长度,标记为C和D,根据标注的下位置,分别向左右量取周长1/6长度,标记为E和F,则上区(弧CAD)、中区(弧CE和弧DF)、下区(弧EBF),如图1所示。确定分区点后,用纱绳穿过管道内部连结两个端口的相同的点(CDEF),绕管壁一圈后固定,共四根绳子,将管道内壁分为四个区域,实际效果图如图2所示。
[0059] 实施例1
[0060] 浙江省某市区,管龄19年、管径DN600、管材灰口
铸铁管,管垢/管道生物膜采用拉线法“三等分”分区采样,测定管垢/管道生物膜中重金属(Fe、Zn、Mn、Pb、Cu、Cr和Cd)的含量、三卤甲烷类消毒副产物(标签3样品所测);将管垢/管道生物膜采用R2A培养基培养,测定饮用水常见细菌(大肠菌群数、沙门氏菌数和志贺氏菌数)培养菌群数。
[0061] 试验得出,
[0062] 1.三个等分区域比较,单位面积管道内管壁中重金属的含量,7种金属的排序均为上区<中区<下区(图3); 单位面积管道内管壁中7种重金属的总量,三个区域的比值为 上区:中区:下区=1:1.34:2.12;
[0063] 2.三个等分区域比较,单位面积三卤甲烷类消毒副产物的含量排序为上区>中区>下区(图5);单位面积三卤甲烷类消毒副产物的含量,三个区域的比值为 上区:中区:下区=1:0.90:0.73 ;
[0064] 3.饮用水中常见细菌培养菌群数分析,其中沙门氏菌数为上区>中区>下区(图9),志贺氏菌数为上区>中区>下区(图9),而大肠菌群数则为上区<中区<下区(图7)。
[0065] 表1 实施例1三个区域饮用水生物膜样品常见病原菌培养计数
[0066]
[0067] 注“<1×10”:数量极少或没有。
[0068] 实施例2
[0069] 浙江省某市区,管龄11年、管径DN300、管材球墨铸铁管,管垢/管道生物膜采用拉线法“三等分”分区采样,测定管垢/管道生物膜中重金属(Fe、Zn、Mn、Pb、Cu、Cr和Cd)的含量、三卤甲烷类消毒副产物(标签3样品所测);将管垢/管道生物膜采用R2A培养基培养,测定饮用水常见细菌(大肠菌群数、沙门氏菌数和志贺氏菌数)培养菌群数。
[0070] 试验得出:
[0071] 1、三个等分区域比较,单位面积管道内管壁中重金属的含量,7种金属的排序均为上区<中区<下区(图4); 单位面积管道内管壁中7种重金属的总量,三个区域的比值为 上区:中区:下区=1:1.66:2.77;
[0072] 2、三个等分区域比较,单位面积三卤甲烷类消毒副产物的含量排序为上区>中区>下区(图6) ;
[0073] 3、三个等分区域,饮用水中常见细菌培养菌群数分析,其中沙门氏菌数为上区>中区>下区(图10),志贺氏菌数为上区>中区>下区(图10),而大肠菌群数则为上区<中区<下区(图8)。
[0074] 表2 实施例2三个区域饮用水生物膜样品常见病原菌培养计数
[0075]