供水管網(wǎng)中微生物來源｜飲用水臭氧消毒工程中微生物的再生原因和影響因素（一）
引言
為保證到達(dá)供水管網(wǎng)末梢飲用水的衛(wèi)生安全，避免微生物再生造成感官上的不適和對用戶健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)，需要對飲用水進(jìn)行消毒，一是殺滅水源水中的病原微生物或使其失去活性；二是通過保留部分消毒劑余量，防止微生物再度滋生，確保飲用水的生物穩(wěn)定性。在眾多飲用水消毒方法中，臭氧因?qū)Χ喾N微生物滅活能力強(qiáng)、無氯味等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞，近年來實(shí)際工程中應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大。但是臭氧不穩(wěn)定、易分解，持續(xù)消毒效果差，而且臭氧能將水中大分子有機(jī)物氧化成易于生物降解的小分子有機(jī)物，從而為微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)，造成管網(wǎng)中微生物再次生長和繁殖，影響水質(zhì)并威脅用戶健康。因此，研究飲用水臭氧消毒工程中微生物的再生原因和影響因素，探尋生物穩(wěn)定性控制措施，對優(yōu)化臭氧消毒工藝、確保水質(zhì)安全、保障用水戶健康具有重要意義。
1供水管網(wǎng)中微生物的再生和危害
1.1管網(wǎng)中微生物的來源
管網(wǎng)中微生物的來源主要有以下幾種。
(1)出廠水中殘留微生物。飲用水消毒過程中，部分微生物可能由于滅活不完全而進(jìn)入管網(wǎng)，在輸送過程中由于消毒劑濃度下降，受傷的細(xì)菌復(fù)活并利用管網(wǎng)中有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)大量繁殖，進(jìn)而威脅著飲用水的生物穩(wěn)定性。
(2)管壁生物膜脫落進(jìn)入管網(wǎng)。盡管管網(wǎng)內(nèi)生物量以懸浮菌為主，但管壁生物膜也是水中懸浮菌的來源之一，也是造成管壁腐蝕的重要因素。當(dāng)管壁生物膜生長到一定程度，上層細(xì)菌因?yàn)樯锬さ讓訝I養(yǎng)，氧傳質(zhì)較難，壞死性脫落而進(jìn)入管網(wǎng)水中。
(3)管網(wǎng)二次污染。由于管網(wǎng)停水后水逆流、地下輸水管網(wǎng)破損或由于維護(hù)、維修等原因形成的負(fù)壓，使外界環(huán)境中的微生物侵入管道。
1.2管網(wǎng)中微生物的再生原因
由于給水管網(wǎng)中輸送的出廠水為貧營養(yǎng)環(huán)境，導(dǎo)致其中生長的異養(yǎng)菌在這種環(huán)境下以其獨(dú)特的饑餓生存適應(yīng)方式存活下來。與依賴高營養(yǎng)基質(zhì)生存的細(xì)菌相比，生長在貧營養(yǎng)基質(zhì)下的細(xì)菌對消毒劑產(chǎn)生了更強(qiáng)的抗性。對采用臭氧消毒的供水工程，因臭氧氧化能力較強(qiáng)，水中的大分子有機(jī)物的結(jié)構(gòu)會被氧化分解為以醇、酯、羧酸烷烴類等為主的小分子有機(jī)物，有機(jī)物的可生物利用性顯著增強(qiáng)，而生物膜、顆粒物質(zhì)、管壁表面的表面粗糙、邊界層效應(yīng)也為微生物在管網(wǎng)中生長提供了有利條件。所以，經(jīng)過臭氧消毒后，進(jìn)入管網(wǎng)的細(xì)菌仍具有再生的可能性。
1.3管網(wǎng)中微生物再生的危害
管網(wǎng)中微生物再生首先可能會造成用戶端水質(zhì)微生物指標(biāo)的超標(biāo)，其次可能會引起濁度、色度、有機(jī)物、亞硝酸鹽等指標(biāo)濃度的變化，因此而威脅用水戶身體健康。同時(shí)，當(dāng)管網(wǎng)水中某一類微生物大量生長時(shí)，會使水體產(chǎn)異味和臭味；當(dāng)管網(wǎng)水中鐵細(xì)菌生長時(shí)，會形成絮狀物，造成水的濁度增加；當(dāng)管網(wǎng)水中單胞菌屬生長時(shí)，會引起腸道疾病等。
2飲用水生物穩(wěn)定性及評價(jià)指標(biāo)
2.1生物穩(wěn)定性的概念
飲用水生物穩(wěn)定性是指飲用水中可生物降解有機(jī)物支持異養(yǎng)細(xì)菌生長的潛力，即當(dāng)有機(jī)物成為異養(yǎng)細(xì)菌生長的限制因素時(shí)，水中有機(jī)營養(yǎng)基質(zhì)支持細(xì)菌生長的最大可能性。飲用水生物穩(wěn)定性低，則表明水中細(xì)菌生長所需的有機(jī)營養(yǎng)物含量高，細(xì)菌容易生長；飲用水生物穩(wěn)定性高，則表明管網(wǎng)中微生物細(xì)菌生長所需的有機(jī)營養(yǎng)物含量低，細(xì)菌不易生長。
2.2飲用水生物穩(wěn)定性的評價(jià)指標(biāo)
目前，飲用水生物穩(wěn)定性的評價(jià)指標(biāo)主要以可生物同化有機(jī)碳(assimilableorganiccarbon，AOC)為主，只有保持出廠水中AOC含量在一定水平以下，才能根本解決管網(wǎng)中微生物再生問題。AOC是最易被微生物合成菌體的、支持異養(yǎng)細(xì)菌生長繁殖最好營養(yǎng)基質(zhì)的有機(jī)物，與管網(wǎng)中細(xì)菌生長有較好的相關(guān)性，在國外普遍作為反映飲用水生物穩(wěn)定性的替代參數(shù)。
3采用臭氧消毒時(shí)飲用水生物穩(wěn)定性的影響因素
國內(nèi)外相關(guān)研究表明，飲用水中影響生物穩(wěn)定性的因素主要包括：溫度、管材、水力停留時(shí)間、營養(yǎng)源、消毒劑濃度、水處理工藝等。針對采用臭氧消毒的供水工程，對以上因素可能產(chǎn)生的影響做如下分析。
3.1溫度
溫度對于微生物再生作用的主要效果是改變微生物的基礎(chǔ)生長速率。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水溫越高時(shí)，水中微生物的活動(dòng)越明顯，水溫不但對細(xì)菌生長速率產(chǎn)生一定的影響，還影響了細(xì)菌的停滯期和細(xì)胞的產(chǎn)量。馬穎等通過一系列實(shí)驗(yàn)探討了溫度與飲用水中生物穩(wěn)定性之間的關(guān)系，并建立了AOC-T的評價(jià)體系(表1)。結(jié)果表明，通常情況下，生活飲用水在保存溫度小于15℃的時(shí)候生物穩(wěn)定性良好；在保存溫度大于15℃的時(shí)候生物穩(wěn)定性較差，而在35℃時(shí)，飲用水幾乎不具有生物穩(wěn)定性。
表1靜止?fàn)顟B(tài)下飲用水中AOC-T的評價(jià)體系
注：Y代表具有生物穩(wěn)定性，N代表不具有生物穩(wěn)定性。
相關(guān)文獻(xiàn)表明，以地表水為水源時(shí)，若采用臭氧消毒同時(shí)未進(jìn)行深度處理時(shí)，消毒后水體的AOC濃度通常在100μg/L以上，根據(jù)AOC-T評價(jià)體系，其生物穩(wěn)定性較差。而一般情況下地表水水溫較地下水水溫高，故南方濕熱地區(qū)采用地表水水源時(shí)，尤其應(yīng)該注意控制水體的AOC含量。
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