生活饮用水中大肠菌的再生长现象
控制生活饮用水中大肠菌的数量一直是供水部门努力实现的目标。自1930年美国自来水协会报道大肠杆菌(Escherichiacoli)在输配水管道内的再生长现象以来,有关控制措施的研究进展缓慢,对饮用水中大肠菌大量出现的原因也还了解不多。
大肠菌在输配水管道内的再生长不仅降低饮用水水质,同时干扰对水处理效果的评估,迫使人们寻找新的指示生物系统,对这种现象的研究要进一步加强。
1有关术语介绍
一般用再生长(regrowth)和后生长(aftergrowth)描述输配水系统中大肠茵数量的增加。很多情况下,饮用水中大肠茁数量增加的原因不明,用事件(episode)或偶发事故(occurence)对此加以说明比较合适。
欧洲学者习惯用再生长解释输配水系统中平板法培养生长的异养茵(HPC)的增殖,而美国学者定义的再生长或后生长专指大肠茵的数量增加。由于标准不一样,很难对欧美研究工作进行比较。值得指出的是,欧洲国家要求控制饮用水中HPC细菌的增生是不必要的,但可规定HPC细菌数量的允许上限。
Brazos等提出,再生长应该是指那些通过灭菌处理后的受损细菌在输配水系统内修复生长,后生长则是管壁附生细菌或外源性输入细菌污染水体。这种区分是不严格的,因为两种生长都涉及细菌数量增加和水质下降。
Characklis等认为,处理不彻底(break-through)和生长(growth)是输配水系统中细菌的两个主要来源。如果处理不彻底,会有较大量的细菌通过净水设备而进入输配水系统,这与经常发生的暴发性水体传染病直接相关。生长系指细胞繁殖而导致输配水系统中细菌数量增加。在水中有机或无机基质比较丰富的情况下,生长现象比较严重。调查管道内流水的营养状况对控制系统内细菌的生长现象至关重要。
生物膜(biofilms)由微生物、微生物代谢产物和碎屑在有机或无机表面沉积形成。生物膜可出现在任何一种沉水基质表面,其分布可能是均匀的,也可能是斑块状随机生长。在生物膜生长过程中,首先是微生物和营养物质运输到界面并发生积累,随着微生物的增殖和细胞外化食物的分泌,生物膜逐渐形成。进入衰老期后,生物膜不断从附生表面脱落。膜的形成速率与管材的表面理化性质、表面粗糙度、发生粘附的微生物的生理特征等密切相关。水力冲刷作用等则是使生物膜从附生表面脱落的重要因素。
细菌在流动的寡营养水体(如生活饮用水)中粘附到表面的生态优势表现在(1)大分子化合物往往在固一液界面聚集,从而形成有利于细菌生存的适宜环境;(2)流水不断将各种营养物质输送给附着生长的微生物;(3)有助于细菌附生到表面的各种细胞外聚合物(EPS)可能有吸收水中营养物质的功能;(4)包埋在细胞外聚合物基质中的细菌受保护而使消毒剂失效。正是由于这些生态优势,水中大部分细菌都生长在固一液界面。
2细菌的再生长类型
饮用水中的细菌在不同条件下发生再生长,相应的控制措施也迥然不同。
2.1消毒剂失效
在消毒剂不能产生效应的输配水系统内,HPC和大肠菌发生再生长。其治理措施包括冲洗管网;补充消毒剂,使系统内各部分维持足够的消毒剂残余量;对长距离管线可采取中途加氯的办法。另外,使用稳定性强的消毒剂也有利于控制细菌的再生长。选择适当的处理工艺,内涂衬管道或更新管道都可维持较高的消毒剂残余量,能有效控制细菌再生长。
2.2处理不彻底
如果处理不彻底,细菌通过净水设备后进入管网,导致HPC或大肠菌检出率高。有些情况下,处理不彻底不易被察觉。例如,标准检验法不能培养出受损细菌。但McFeters等研究发现,这些受损细菌在输配水系统中生长一段时间后能在m-Endo培养基上形成菌落,Water等也指出,受损大肠菌能修复损伤后在生物膜内生长。现在市场上已有检测受损大肠菌的培养基(mJT7琼脂)销售,一些学者还对其使用方法进行了探讨。这些工作有助于管理人员发现水处理过程中的生物问题并及时采取措施。附生在悬浮颗粒表面的细菌很容易通过净水设备而进入输配水系统。扫描电镜观察发现,饮用水中17%的10-50um大小的颗粒表面附生有10-100个细菌。大量研究表明,细菌附生到大型无脊椎动物、无机悬浮颗粒、藻类等颗粒表面后,其对消毒剂的抵抗能力增强,大大提高了存活并进入管网的概率。此外,悬浮颗粒干扰用滤膜法检验水中大肠菌,附生在出厂水悬浮颗粒表面的大肠菌不易被检出,难以便管理人员对水处理效果作出准确判断。
处理不彻底的危害是很大的。在某次净水设备运行事故电进入输配水系统的大肠菌的数量可能不多,但一旦它们发生再生长,可导致水体微生物学卫生指标严重恶化。消除污染源是控制处理不彻底危害的根本途径。利用选得性好的培养基(如m-T7琼脂),增加调查面积和水样体积,采取措施将细菌与附生颗粒分离等能提高对污染源的识别,应根据结果考虑对策。
3输配水系统内大肠菌的分布概况
优质饮用水中总有大肠茵检出。大肠菌在输配水管道中发生再生长的证据包括(1)出厂水中无大肠茵检出或数量很少,而从输配水系统取样分析总能检出较大量的大肠茵;(2)维持足够的消毒剂剩余,仍可从输配水系统中检出大肠菌;(3)大肠茵活染事件可持续很长时间。准确解释生长事件与大肠菌的检出是困难的。事实上,只有为数不多的研究人员在输配水管道生物膜中检出了大肠菌。需要建立合理的检验程序帮助管理人员确认再生长导致的不明大肠菌污染事件。
4细菌在输配水系统中的再生长现象
4.1细菌在输配水系统中再生长的显微观察证据
大部分输配水管道内表面都有微生物生长。电镜观察发现,表面生物膜有几个共同特征:(1)坚硬而多孔的表面;(2)多层品格结构;(3)微生物多分布在近表面;(4)很多微生物形态相似,表明在生物膜表面有生长现象发生。
用X射线能量扩散装置对输配水管道内表面进行微分析。结果表明,管道腐蚀成分包括Fe、Ca、Si、P、Al和S等。这些以铁为主要成分的腐蚀瘤表面有很多裂缝,为微生物提供足够的附生点并起良好的保护作用。
Allen等从七个自来水公司收集样品后进行分析。根据鉴定结果,硅藻、藻类、丝状和杆状细菌是生物膜中最常见的微生物。他们认为,生物膜中微生物丰富,现行标准检验法可能在很大程度上低估了输配水系统内微生物的数量。
Ridgway和OIson则发现细菌斑块状随机分布在样品表面。这些零星生长的茵落的形态学差异很大,既有杆菌,也有连成链状的球菌,还有丝状和带柄菌。其中一些细菌通过丝状附属器官粘附到管壁。
由于(1)源水化学和生物性质不同;(2)净化效果差异;(3)输配水系统的使用年限,材料组成和维修状况;(4)样品收集和预处理过程等有别,微观研究的结果不完全一致。但所有收集到的资料都表明,微生物容易附生到输配水管道表面。值得研究的是,尽管微生物在各种输配水管网中都发生再生长,但大肠菌只在某些系统中出现严重的再生长现象。
4.2细菌在输配水系统内再生长的培养证据
从输配水管道刮取生物膜进行培养,结果HPC细菌在培养基上形成形态各样的茵落,数量高时可达109个、cm2。硫酸盐还原菌,硝酸盐还原菌,亚硝酸盐氧化菌,氨基酸氧化菌,硫氧化菌,不动杆菌(Acinetobacter),节杆菌(Arthrobacter),黄杆菌Flavobacter),莫拉氏菌(Moraxelly),芽抱杆菌(Bacilcus),假单胞杆菌(Pseudomonas),产碱杆菌(Alcaligenes),无色细菌(Achromobacter)及其他多种异养菌常见于管道腐蚀瘤中。根据资料,80%的样品中能检出硫酸盐还原菌,硝酸盐还原菌则在所有腐蚀瘤中都有分布。酵母茵和丝状真菌也出现在管道腐蚀瘤电数量分别在0.0-5.6x104个、100cm2,0.0-2.0×103cf-u、100cm2。Nagy和Olson研究了管道使用年限与附生细菌密度,HPC细菌数量增长1个对数单位。水中游离余氯含量与生物膜内HPC细菌密度无相关性。即使将游离余氯维持在l-2mg/L水平,HPC细菌密度也高达1.9×104个/m2。种类鉴定表明,在输配水系统内不同部位生长的HPC细菌的种类相差很大。泡囊假单胞杆菌(PseudomonasVesicularis)和黄杆菌往往是水体优势种类,而在管底沉积物和管道生物膜中,节杆菌数量居多,可达到HP-C细菌总数的20%。显然,存在一种促进节杆菌附生到输配水管道内壁的力量,对其进行研究于控制管道生物膜生长有重要意义。
Donlan和Pipes将试片插入输配水系统中研究管道生物膜的生长规律。结果发现,水温在20℃-25℃时,细菌迅速附生到样片表面,28-115天内,样片表面附生细菌的数量可达到104一108个、cm2,而在水温5-9℃,29-84天内,附生细菌的密度只有102一105个、cm2。细菌的附生程度与水体中HPC细菌的数量密切相关。流速和总余氯含量与生物膜内细菌数量负相关。
4.3大肠菌
在NewJersey进行的调查表明,输配水系统内的大肠苗来源于管道生物膜。监测结果显示,随着出厂水在输配水系统内流动,大肠茵的数量增加了20倍。大肠苗在短时间水力停留过程中的生长不可能导致数量如此快速增长,必然由生物膜脱落引起。在输配出厂水的过程中,水中大肠菌的物种多样性增加。这反映输配水系统内具备适合大肠苗生长的条件。而且,生物膜内生长的大肠雨的生化特点(API,20e)与水中浮游个体相同。
研究者们在分析管道生物膜时都未分离出大肠苗。但冲洗管网后取样分析,阴沟肠杆菌(Enterobactercl-oacae),草生欧文氏茵(E.aglomerans),蜂房肠杆菌(E.alvei),弗氏柠檬酸茵(Citrobacter),肺炎克氏杆菌(Klebsiellapneumoniae),催娩克雷伯氏菌(K.oxytoca)等大肠菌有检出,且其生化测试反应,对抗生素的抵抗力,原生质组成等与水中浮游个体相似。
取样方法不完善可能是未能从生物膜中检出大肠苗的主要原因。大肠菌在输配水系统内零里分布,随机取样造成疏漏。深人研究时需要改进调查方法。
5影响输配水系统内细菌再生长的环境条件
大肠菌在输配水系统内的再生长没有特殊要求。一般情况下,当管道内出现有机物和悬浮颗粒物沉积,余氯消失,水温升高等条件时,大肠曲就可能发生可生长。
5.1环境条件的影响
水温可能是影响细菌在输配水管道内再生长的最重要控制因素,它还直接或间接作用于影响细菌再生长的其他因素,如净水设备运行效率,消毒剂的灭菌效果,消毒剂的扩散,管道腐蚀速率,管网水力运行状况等。大部分自来水公司还不具备调节水温的设施,因而不能有效控制其作用。
大量研究表明,水温高于15℃后,细苗表现出较强的代谢活性。Fransolet等发现,除了生长速度,细菌的滞留期及产量也与温度有关。例如,恶臭假单胞菌(Pseudomonasputidq)在7.5℃时的滞留期为3天。17.5℃时只10小时。显而易见,低水温时,细菌尚未发生大规模再生长就已流出管网,不会严重降低水质,但高水温可使水质生物学指标较大程度恶化。
大肠杆菌和艾他肠道茵属广温性细菌,在5-4℃温度范围内部可生长。但当水温低于20℃后,大肠菌和产气肠杆菌(Enterobacteraerogenes)生长极其缓慢。
降水是从外界输入话染源的环境过程。lowtller和Moser分析发现,雨后,水体浊度增加,源水总有机碳(TOC)达到最高值。Lecheva11ier等推测,雨水携带营养物进入水体,提高了水体营养水平,有利于细菌增效。雨水还直接将多种细菌带人滤池。
5.2水体营养物质的影响
细菌在生长过程中必须从外界环境中摄取营养满足物质合成和能量代谢需要。碳、氮和磷是大肠茵和HPC细菌生长必需的。
5.2.1磷元素
磷在自然界主要以正磷酸盐形式存在。大部分细菌不能直接利用这种形式的磷酸盐,因而研究磷酸盐在水中的形态转换及其周转率尤为重要。Herson等将磷酸盐缓冲液加入主水管道,结果出现细眩生长加快的现象。他们视此很山结论,磷是细菌生长过程中的限制因子。但研究者们未考虑加入缓冲液后水体pH值的改变,实际上,pH值变化可能降低一些金属的毒性或形成有利细菌生长的环境。Rosenzweig指出,磷酸盐腐蚀抑制剂对大肠茁的影响作用不大,但正磷酸锌浓度过高D寸,有些大肠茵的生长受抑制。
5.2.2氮元素
饮用水中氮化合物包括有机氮、氨、础酸盐、亚硝酸盐,它们都会带来不同程度的水质问题。氨可作为自养苗的电子供体,促进输配水系统内细面的生长。地下水中往往含有较大量的氨,水体难以维持生物稳定状态。水库中氨氧化细菌增破不仅消轮余氯,也使水体亚硝酸盐含量增加。
各种利用氮的自养苗的生长周期长,只在水力停留时间长,水温高时才带来严重危害。人们还不清楚氮对大肠苗的影响。有些大肠苗,如克雷伯氏苗等固定氮,氮所起的作用更为复杂。
5.2.3碳元素
HPC细菌利用有机碳合成新的细胞物质(同化作用),释放能量(异化作用)。水中有机碳主要是自然起源,由死的植物体分解生成。常见的有机碳包括富里酸和腐殖酸、聚多糖、蛋白质。
美国国家环保局(1JSERA)选择80个地点测量出厂水中难降解总有机碳(NPTOC)含量,平均结果1.5mg/L。如果按HPC细菌对碳、氮、磷的需求比100:10:1(C:N:P)计算,有机碳是生长限制因子。
可同化有机碳(AOC)是TOC的一部分,它们易为细菌消化吸收。1978年,VanderKooU首次提出测量AOC的生物分析方法。根据这种方法,美国一些学者对饮用水小AOC的含量进行了监测。结果表明,饮用水的AOC在1-2000ug(ac-Ceq)/L。
LeChevallier等发现,在输配过程中,饮用水AOC含量呈逐渐下降趋势。实际上,出厂水离开净水设备不久,水小AOC就明显降低。分析发现,水中AOC含量与HPC细菌生长显著相关。如果水中AOC低于54捍g儿,大肠杆菌生长被抑制,AOC高于50mg/L,大肠苗生长良好。很多自来水公司生产的自来水含有较高AOC,因而可能出现比较严重的细菌再生长现象。
生物膜内生长的细菌可通过多种途径从贫营养水体摄取生长所需营养物质。Geesey认为,细菌分泌的细胞外化合物具有富集营养物的作用。A11en和Geldreich则发现,管道瘤抽提物促进细菌生长。受铁氧化物的刺激,大肠菌在20℃生长90小时后数量可达到2×108个/100mL。
管材也是影响细菌生长的重要因素。Si、PVC、聚乙烯、沥青涂层等都能促进细菌再生长。尤其将沥青涂层水浸后,用GC-MS可分析出48种有机化合物,30mg/L的余氯才能控制细菌生长。
5.2.4无机能源
输配水系统中,可供自养细菌利用的无机能源包括亚铁离子、还原性硫化合物、氢气、锰、氨和亚硝酸盐等。这些无机能源物质对大肠菌的影响还不为人们了解。有可能是营养共生作用促进生物膜内细菌的生长。
5.3余氯影响
维持一定的消毒剂剩余右助于控制输配水系统内细菌的再生长,但无法彻底消除细菌的再生长现象。
5.3.1游离余氯
维持水中游离余氯含量与细菌数量下降并不显著相关。Reilly和Kippen调查发现,即使将水中游离余氯维持在0.2mg/L水平,仍有63%的水样中有大肠苗检出。如果要抑制生物膜内细菌的生长,游离余氯量高达15-20mg/L。
Goshko等认为,要控制输配水管道内大肠菌的生长,将游离余氯维持在6mg/L以上是必要的。但这种高游离余氯含量在实际中难以接受。首光,水中游离余氯含量高,THM化合物的生成量大,对人体健康构成威胁。其次,高余氯带来异味,管道腐蚀加速等问题。
细菌在含氯水体中存活下来的机制包括附生到固体表面,细胞间发生凝聚,生物膜老化,细茵长出胶囊,灭菌前的生长环境,细胞壁结构变化等。这此因素可能相互作用,增加灭菌生物膜的难度。
5.3.2氯胺影响
不同消毒剂对生物膜的作用方式不一样。例如,细菌附生在铁管表面时,3-4mg儿的游离余氯也不足以控制生物膜生长,而2.0mg/L氯胺即可有效减少生物膜内存活细菌的数量。Hass等对此进行分析时认为,余氯反应活性强,在渗人生物膜内部之前就己消耗掉,而一氯胺反应活性差,能部分渗入生物膜内杀灭细菌。
消毒剂不能渗入生物膜内可能是高氯水中仍有大肠苗检出的重要原因。有效控制生物膜在管道内壁的生长,进一步研究消毒剂在管壁--水界面的作用行为是必要的。
5.4腐蚀和沉积物积累影响
输配水管道内腐蚀干扰消毒剂的灭菌效率。氯在管壁--水界面与亚铁离子发生如下反应:2Fe(HC03)2十Cl2十Ca(HCO3)2一*2Fe(OH)3十CaCl2十6CO2
若铁以化合物形式存在,游离氯与之发生反应的活性较化合氯强。生物膜积累来自金属管材的亚铁离子,因此,游离余氯运输到生物膜后不仅与细胞外聚多糖反应,同时消耗亚铁离子,降低游离余氯含量,使铁腐蚀瘤内出现数量较多的大肠苗。
沉积物和碎屑在输配水管道内发生积累为细菌提供良好的生长环境,也使细茵免受消毒剂作用。冲洗或机械别除可除去疏松吸附征管壁的沉积物和管瘤。一般情况下,冲洗或副垢后应适当提高氯的投加量(5-50mg/L),以杀灭冲洗下来的细菌,防止生物污染扩大并提高水质。
5.5水力影响
Donlant和Pipes研究认为,水流速度与生物膜积累负相关。管道内水流速度快,输送到管道内壁的营养物质多,有利于细菌生长。与此同时,消毒剂扩散快,水流切应力大,抑制生物膜生长。管道内水流不畅,消毒剂消耗速度快,微生物易发生再生长,因而死水端水质一般较差。
水流速度变化及水锤都是使腐蚀瘤从管壁表面脱落的重要因素。Opheim等调查发现,停水或进水期间,水中细菌数量增加10培。其他物理振动干扰也可使水中细菌数量增加。Clark等试图建立监测余氯和THM生成量的水力模型,这对了解细菌在输配水系统内的再生长很有意义。
6控制管道内细菌再生长的措施
6.1提高水处理效果
控制细菌在输配水管道生长的最根本措施是通过改进水处理过程,生产优质水,同时选择合适的监测方法,准确判断污染水体的细菌的来源,以利采取相应防治策略。
6.2冲洗管网
冲洗和机械清除是改善管网水质的传统方法,但很少有自来水公司花费大量资金开展周期性的全面冲洗工作,也未配备相应的工作人员。AWWA制订了规划和实施冲洗方案的原则,可作为有关部门工作参考。需要指出的是,一旦管网内发生了细菌再生长现象,冲洗和机械清除只能控制细菌增生,无法彻底消除再生长现象。在NewHaven甚至出现冲洗后,由于生物膜脱落,水中大肠菌数量增加的情况。
6.3使用有效消毒剂
一些供水部门的生产经验表明,剩余化合氯的次生灭菌效果好。据Kreft等对70家使用氯胺的自来水公司的调查,氯胺灭菌能力强。Macleod和Zimmernlan报道,在末改用氯脏消毒前,56.1%的被检水样中有大肠苗检出,改用氯胺后,大肠苗检出率降至18.2%。
LeChevallier等研究认为,控制铁管内生物膜生长的剩余一氯胺量为2.0mg儿。在实际工作中,应根据水质和管道特征对用量进行调整。Hackensack自来水公司从1982年开始使用氯胺消毒,初期将氯胺残余量控制在2.0mg/L。但出于水样有大肠苗检出并出现硝化作用,1986年,将氯胺残余量提高到3.0mg/L,当年夏季,水样中很少有大肠菌检。几个月后,进一步将氯脏残余量提高到4.0mg/L。1986年11月以来,输配水系统内末再出现细苗再生长和硝化作用现象。
很多自来水公司采用提高游离余氯含量(3-6mg/L)的办法控制大肠菌的再生长,但效果不佳。使用氯胺并将其残余量维持在2-4mg/L‘可能更为有效,但在实际操作前仍需进行更大规模的系统研究。
6.4控制管道腐蚀
使用腐蚀抑制剂能提高游离余氯对铁管生物股内细菌的杀灭效果。LeCl、evallier等报道,调节pH和碱度,投加正磷酸锌可使游离余氯的灭菌效果增加10-100倍。用石灰调节水体pH具有明显的杀菌作用。在SPringfield管网系统,将pH调至10.2,游离余氯调至3-5mg/L,生物膜内细菌生长被大大抑制。在水质参数(pH,水温等)变化幅度大的情况下,难以对腐蚀进行有效控制,加入腐蚀抑制剂对大肠菌存活的影响不明显。有必要进一步研究腐蚀对游离余氯灭菌效果的影响。
6.5控制水体营养水平
生物处理是通过微生物生长除去水中营养物,从而生产出生物稳定水,控制细菌在管道中再生长。生物处理形式多样,包括流化床,慢砂滤,快砂滤,颗粒活性炭(GAC)吸附等。这些生物处理工艺能有效除去可生物降解的有机碳,但在实际应用时仍需进一步论证。
LeChevailier等的研究表明,粉末活性炭(PAC)不仅降低水中AOC含量,而且可使THM浓度下降50-75%。在预处理过程中加入氧化剂(如臭氧)有助于提高生物处理效果。通过氧化反应,水中复杂的长链化合物转化为易吸附到GAC或被细菌利用的可生物降解化合物。但氧化生成的氧在一定程度上提高细菌的代谢活性。同时,水中AOC含量增高,促进细菌再生长。如果奥氧用量过大,产生的低分子化合物和极性氧化产物难发生吸附。而且,臭氧处理的成本是比较高的。
K11ebler认为,氧化使管网水中细菌发生再生长的概率增加,如果没有生物过滤设施,那么供水部门应慎重考虑使用具氧化工艺。
6.6生物处理的优势
生物处理的优势包括(1)能有效除去各种污染物;(2)提高处理效果;(3)除异臭、异味和异色效果好;(4)降低出厂水的余氯投加量;(5)抑制消毒剂副产物(THM)的生成;(6)降低细菌再生长所需营养物质的浓度。很多自来水公司都需要解决出厂水异臭、异昧和异色,氯用量大,消毒副产物生成量大,管道内细苗再生长等问题。如果条件许可,应考虑采用生物处理工艺。
6.6.1生物处理对污染物的除去作用生物处理能选择性除去一些污染物。Wang等报道,GAC处理后,酚、氰化物、各种重金属(Fe、Mn和Cu等)的除去率分别达到80%,65%、80-92.5%,但三氯甲烷、四氯化碳等化合物的除去量不大,接至出现臭氧--GAC处理后,水中挥发性有机物含量增加的情况。据此,一些研究人员指出,应根据源水水质和污染物类型选用生物处理工艺。
6.6.2生物处理对水处理过程的影响臭氧-GAC处理过程中使用臭氧可提高混凝等水处理过程的效率,并增强色和铁锰氧化物等的除去效果。奥氧-GAC处理后,水中TOC含量下降,能使滤床运行时间延长2-4倍,节省了更换和处理滤料的费用。
6.6.3生物处理降低用氯量
欧洲国家对出厂水进行生物处理的目的在于除去水的异味和异色。同时也发现,GAC过滤处理后,消毒用氯量下降,这样避免带来异味和异色,而且使氯的剩余保持相对稳定。据Balon等报道,由于生物处理后氯的稳定性增加,可减少中途加氯站的建设。美国要求95%的管网水样必须含有一定量的剩余消毒剂,设计生物处理工艺是报有意义的。
6.6.4生物处理降低氯化副产物J6生成
生物处理后,消毒用氯量下降,反应副产物的生成量也减少。就达到消毒副产物控制标准而言,生物处理是一种很好的选择。
6.6.5生物处理抑制细菌再生长控制输配水系统内细菌的再生长是对水体进行生物处理的主要原因之一。生物处理可除去90%左右的AOC,对其他营养物质的除去率也高,因而能有效抑制细菌在输配水系统内生长。Bour-bigot等报道,生物处理后,水样的细菌检出率1%,大肠杆菌检出率仅0.3%。
在水体生物稳定性好的情况下,无需进行二次消毒。一般要求生物处理后水体AOC<50mg/L,TOC<2.0mg/Lo低于这两个临界值,大肠茵生长才被抑制。如果要摄制HPC细菌生长,需进一步使AOC<10mg/L。
6.7生物处理的不足
生物处理涉及细菌等微生物的生长培养,这些微生物可能进入出厂水中,污染水体。事实上,GAC滤出水中检出了肠杆菌,克雷伯氏菌,柠檬酸杆菌,哈夫尼茵,变形茵,气单胞菌等属的细菌。从九个水厂取样分析,结果表明,17%的水样含有附生大肠菌的碳颗粒,其中28%的大肠茵为粪大肠菌生物型。为了控制附生细菌进入出厂水后再生长,一些欧洲学者建议取消预氯化,在GAC过滤后再投加氯。
7小结
大肠茵的再生长问题受到越来越广泛的关注。与大肠茵再生长密切相关的参数包括温度和降水等环境因子,水体营养物(C、N、P)含量,消毒剂残余量,腐蚀,沉淀物积累,水力条件等。处理不彻底则使受损细菌及附生在颗粒表面的细菌进入出厂水中。必须寻找适当的检测方法计数这些细菌并对处理效果进行准确评估。
有关输配水系统内微生物生态的研究正在不断走向深入。人们已在一定程度上认识了微生物抵抗消毒剂的机制,开始对出厂水进行生物深度处理。在将来一段时间里,需要探讨如何将现有技术应用到生产领域,同时进一步研究微生物生态学基本原理。
生物处理,生物膜,可同化有机碳等术语开始为人们接受。供水部门在改善供水生物指标时,必须重视对水处理过程的监测,加强对输配水系统的维修,及时消毒管道内壁,控制水体营养水平。
对自来水大肠菌含量的要求会越来越严格。为了保证水质,供水部门应持之以恒地开展研究并不断将研究成果应用于生产实际。
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