生活飲用水中大腸菌的再生長現象
控(kong)(kong)制(zhi)生(sheng)活飲用水(shui)(shui)中大(da)腸菌(jun)的(de)數量(liang)一直是(shi)供(gong)水(shui)(shui)部(bu)門努力實現的(de)目標。自(zi)1930年美國自(zi)來水(shui)(shui)協會報道(dao)大(da)腸桿菌(jun)(Escherichiacoli)在輸配水(shui)(shui)管道(dao)內(nei)的(de)再生(sheng)長(chang)現象(xiang)以來，有關控(kong)(kong)制(zhi)措施的(de)研究進(jin)展緩(huan)慢，對(dui)飲用水(shui)(shui)中大(da)腸菌(jun)大(da)量(liang)出現的(de)原(yuan)因也(ye)還了解不多。
大腸(chang)菌在輸配水管道內的(de)再(zai)生(sheng)(sheng)長不僅降(jiang)低飲用水水質(zhi)，同時干擾對(dui)(dui)水處理效果的(de)評(ping)估，迫使人們尋找新的(de)指示生(sheng)(sheng)物系統，對(dui)(dui)這種現象的(de)研究要進(jin)一步加強。
1有關術語(yu)介紹
一般用再生(sheng)長(regrowth)和后生(sheng)長(aftergrowth)描(miao)述輸(shu)配水系統(tong)中(zhong)大腸(chang)茵數(shu)量的增(zeng)加(jia)。很多(duo)情況下，飲用水中(zhong)大腸(chang)茁數(shu)量增(zeng)加(jia)的原因不明(ming)，用事(shi)件(episode)或(huo)偶發事(shi)故(occurence)對此加(jia)以說明(ming)比較合適。
歐洲學(xue)者習慣(guan)用再生(sheng)長(chang)解釋輸配(pei)水(shui)系統(tong)中平板法培養生(sheng)長(chang)的(de)(de)異(yi)養茵(HPC)的(de)(de)增殖，而美國學(xue)者定(ding)義的(de)(de)再生(sheng)長(chang)或后生(sheng)長(chang)專指大(da)腸(chang)茵的(de)(de)數(shu)量(liang)增加。由于(yu)標準不一樣，很難對(dui)歐美研究工作進行比較(jiao)。值得指出的(de)(de)是，歐洲國家要求控制(zhi)飲用水(shui)中HPC細(xi)菌(jun)的(de)(de)增生(sheng)是不必要的(de)(de)，但可規定(ding)HPC細(xi)菌(jun)數(shu)量(liang)的(de)(de)允許(xu)上限(xian)。
Brazos等(deng)提出(chu)，再生(sheng)(sheng)長(chang)應(ying)該是指那些通過滅菌(jun)處理后的受損細(xi)菌(jun)在輸配水系統(tong)內修復生(sheng)(sheng)長(chang)，后生(sheng)(sheng)長(chang)則是管(guan)壁附生(sheng)(sheng)細(xi)菌(jun)或外源(yuan)性輸入細(xi)菌(jun)污染(ran)水體。這種區分是不嚴格的，因為兩種生(sheng)(sheng)長(chang)都涉及細(xi)菌(jun)數量增加和水質下降。
Characklis等認為，處(chu)理(li)不(bu)徹底(break-through)和生(sheng)長(growth)是輸配(pei)水(shui)系(xi)(xi)統(tong)中細菌(jun)(jun)的兩個(ge)主要(yao)來源。如果處(chu)理(li)不(bu)徹底，會有較大量的細菌(jun)(jun)通過凈水(shui)設備而進入輸配(pei)水(shui)系(xi)(xi)統(tong)，這與經常發生(sheng)的暴發性水(shui)體傳染病直接相關。生(sheng)長系(xi)(xi)指細胞繁殖而導致(zhi)輸配(pei)水(shui)系(xi)(xi)統(tong)中細菌(jun)(jun)數量增加。在水(shui)中有機或(huo)無機基質比較豐富(fu)的情況(kuang)下，生(sheng)長現象比較嚴重。調查管道內流(liu)水(shui)的營養狀況(kuang)對控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)內細菌(jun)(jun)的生(sheng)長現象至關重要(yao)。
生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(biofilms)由微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)、微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)代謝產物(wu)(wu)(wu)和(he)碎屑在(zai)有(you)機或(huo)無機表(biao)面(mian)(mian)沉積(ji)形成(cheng)(cheng)。生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜可出現(xian)在(zai)任何一(yi)種沉水基質表(biao)面(mian)(mian)，其分(fen)布可能(neng)是(shi)均勻的(de)，也(ye)可能(neng)是(shi)斑塊狀隨(sui)機生(sheng)(sheng)(sheng)長。在(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜生(sheng)(sheng)(sheng)長過程中，首先是(shi)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)和(he)營養物(wu)(wu)(wu)質運輸到界面(mian)(mian)并發生(sheng)(sheng)(sheng)積(ji)累(lei)，隨(sui)著微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)增(zeng)殖和(he)細胞(bao)外化食物(wu)(wu)(wu)的(de)分(fen)泌(mi)，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜逐漸形成(cheng)(cheng)。進(jin)入(ru)衰老期后(hou)，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜不斷從(cong)附生(sheng)(sheng)(sheng)表(biao)面(mian)(mian)脫落(luo)。膜的(de)形成(cheng)(cheng)速率(lv)與管材(cai)的(de)表(biao)面(mian)(mian)理(li)化性質、表(biao)面(mian)(mian)粗糙度、發生(sheng)(sheng)(sheng)粘附的(de)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)理(li)特征等(deng)密切(qie)相關(guan)。水力沖刷(shua)作(zuo)用等(deng)則是(shi)使(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜從(cong)附生(sheng)(sheng)(sheng)表(biao)面(mian)(mian)脫落(luo)的(de)重要因素。
細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)在(zai)(zai)流(liu)動的(de)寡(gua)營養水(shui)體(如生活飲用水(shui))中(zhong)粘附(fu)到(dao)表面(mian)的(de)生態(tai)優(you)(you)勢(shi)表現(xian)在(zai)(zai)(1)大分(fen)子化(hua)合物(wu)往(wang)往(wang)在(zai)(zai)固一(yi)液界面(mian)聚集，從而形成有(you)利于(yu)(yu)(yu)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)生存的(de)適(shi)宜環境；(2)流(liu)水(shui)不斷將各(ge)種營養物(wu)質輸送(song)給附(fu)著生長(chang)的(de)微生物(wu)；(3)有(you)助于(yu)(yu)(yu)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)附(fu)生到(dao)表面(mian)的(de)各(ge)種細(xi)(xi)胞(bao)外(wai)聚合物(wu)(EPS)可能有(you)吸收水(shui)中(zhong)營養物(wu)質的(de)功能；(4)包(bao)埋(mai)在(zai)(zai)細(xi)(xi)胞(bao)外(wai)聚合物(wu)基質中(zhong)的(de)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)受保護(hu)而使消(xiao)毒劑失效。正是由于(yu)(yu)(yu)這些生態(tai)優(you)(you)勢(shi)，水(shui)中(zhong)大部分(fen)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)都生長(chang)在(zai)(zai)固一(yi)液界面(mian)。
2細菌的再生長類(lei)型(xing)
飲用水中的細(xi)菌(jun)在不同(tong)條(tiao)件(jian)下(xia)發(fa)生再生長，相應的控制措施也(ye)迥然不同(tong)。
2.1消毒劑失效(xiao)
在消(xiao)毒(du)(du)劑(ji)不能產生(sheng)效應的(de)(de)(de)輸配水系統內，HPC和(he)大腸菌(jun)發生(sheng)再(zai)生(sheng)長。其治理(li)措(cuo)施(shi)包(bao)括沖洗(xi)管網；補充消(xiao)毒(du)(du)劑(ji)，使(shi)系統內各部(bu)分維持(chi)足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)消(xiao)毒(du)(du)劑(ji)殘余量；對長距離管線可采取中途加(jia)氯的(de)(de)(de)辦(ban)法(fa)。另外，使(shi)用穩定(ding)性強的(de)(de)(de)消(xiao)毒(du)(du)劑(ji)也有利于控(kong)制細菌(jun)的(de)(de)(de)再(zai)生(sheng)長。選擇(ze)適當的(de)(de)(de)處理(li)工(gong)藝，內涂襯管道或更新管道都可維持(chi)較高的(de)(de)(de)消(xiao)毒(du)(du)劑(ji)殘余量，能有效控(kong)制細菌(jun)再(zai)生(sheng)長。
2.2處理不徹(che)底
如(ru)果(guo)處理不徹底(di)，細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)通過(guo)凈水設備(bei)后(hou)(hou)進(jin)入管(guan)網(wang)，導(dao)致HPC或(huo)大(da)(da)(da)(da)腸(chang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)檢(jian)出(chu)率高(gao)。有些(xie)(xie)情況下(xia)，處理不徹底(di)不易(yi)被(bei)察(cha)覺。例如(ru)，標(biao)準檢(jian)驗(yan)法(fa)(fa)不能(neng)(neng)培(pei)(pei)養(yang)出(chu)受(shou)(shou)損(sun)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)。但McFeters等研究發現，這(zhe)些(xie)(xie)受(shou)(shou)損(sun)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)在(zai)(zai)(zai)輸配水系(xi)統中(zhong)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長一段時間后(hou)(hou)能(neng)(neng)在(zai)(zai)(zai)m-Endo培(pei)(pei)養(yang)基上(shang)形成菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)落，Water等也指(zhi)出(chu)，受(shou)(shou)損(sun)大(da)(da)(da)(da)腸(chang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)能(neng)(neng)修復損(sun)傷后(hou)(hou)在(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物膜內生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長。現在(zai)(zai)(zai)市場上(shang)已有檢(jian)測受(shou)(shou)損(sun)大(da)(da)(da)(da)腸(chang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)的(de)培(pei)(pei)養(yang)基(mJT7瓊脂)銷售，一些(xie)(xie)學者還對(dui)(dui)其使用(yong)方法(fa)(fa)進(jin)行了探討。這(zhe)些(xie)(xie)工作有助于管(guan)理人(ren)員發現水處理過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物問題并(bing)及時采取措施。附(fu)(fu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)(zai)懸(xuan)浮(fu)(fu)顆(ke)粒(li)(li)(li)表面的(de)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)很(hen)容易(yi)通過(guo)凈水設備(bei)而進(jin)入輸配水系(xi)統。掃描(miao)電(dian)鏡觀察(cha)發現，飲用(yong)水中(zhong)17%的(de)10-50um大(da)(da)(da)(da)小的(de)顆(ke)粒(li)(li)(li)表面附(fu)(fu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)有10-100個細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)。大(da)(da)(da)(da)量研究表明，細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)附(fu)(fu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)到(dao)大(da)(da)(da)(da)型無脊椎動物、無機(ji)懸(xuan)浮(fu)(fu)顆(ke)粒(li)(li)(li)、藻類等顆(ke)粒(li)(li)(li)表面后(hou)(hou)，其對(dui)(dui)消毒(du)劑的(de)抵抗能(neng)(neng)力增強，大(da)(da)(da)(da)大(da)(da)(da)(da)提高(gao)了存活并(bing)進(jin)入管(guan)網(wang)的(de)概率。此外，懸(xuan)浮(fu)(fu)顆(ke)粒(li)(li)(li)干擾(rao)用(yong)濾膜法(fa)(fa)檢(jian)驗(yan)水中(zhong)大(da)(da)(da)(da)腸(chang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)，附(fu)(fu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)(zai)出(chu)廠(chang)水懸(xuan)浮(fu)(fu)顆(ke)粒(li)(li)(li)表面的(de)大(da)(da)(da)(da)腸(chang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)不易(yi)被(bei)檢(jian)出(chu)，難(nan)以便管(guan)理人(ren)員對(dui)(dui)水處理效果(guo)作出(chu)準確判斷。
處理不(bu)徹(che)底的(de)危害是很大的(de)。在某次(ci)凈水設(she)備運(yun)行事故(gu)電進(jin)入(ru)輸配水系統的(de)大腸菌(jun)的(de)數量(liang)可能不(bu)多，但一旦它們發(fa)生再生長，可導(dao)致水體微(wei)生物學衛生指標嚴重惡化。消除污染(ran)源是控制(zhi)處理不(bu)徹(che)底危害的(de)根本途徑。利用選(xuan)得性好的(de)培養基(如m-T7瓊脂(zhi))，增加調查(cha)面積和水樣體積，采取措施將細菌(jun)與(yu)附生顆粒分(fen)離等能提(ti)高對污染(ran)源的(de)識別(bie)，應根據結果考(kao)慮(lv)對策。
3輸配水系統(tong)內大腸菌的分布(bu)概況
優質飲用(yong)水(shui)中(zhong)總有大(da)(da)腸茵(yin)(yin)檢(jian)出(chu)(chu)(chu)。大(da)(da)腸菌(jun)在輸配(pei)(pei)水(shui)管道中(zhong)發生(sheng)(sheng)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)長(chang)的(de)(de)(de)證據包(bao)括(1)出(chu)(chu)(chu)廠水(shui)中(zhong)無大(da)(da)腸茵(yin)(yin)檢(jian)出(chu)(chu)(chu)或數量很(hen)少，而從輸配(pei)(pei)水(shui)系(xi)(xi)統(tong)取樣(yang)分析(xi)總能檢(jian)出(chu)(chu)(chu)較(jiao)大(da)(da)量的(de)(de)(de)大(da)(da)腸茵(yin)(yin)；(2)維持足夠的(de)(de)(de)消毒劑剩余，仍可從輸配(pei)(pei)水(shui)系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)檢(jian)出(chu)(chu)(chu)大(da)(da)腸菌(jun)；(3)大(da)(da)腸茵(yin)(yin)活染事(shi)件可持續(xu)很(hen)長(chang)時(shi)間。準確(que)(que)解釋生(sheng)(sheng)長(chang)事(shi)件與大(da)(da)腸菌(jun)的(de)(de)(de)檢(jian)出(chu)(chu)(chu)是困難的(de)(de)(de)。事(shi)實上(shang)，只有為數不多的(de)(de)(de)研究(jiu)人(ren)員在輸配(pei)(pei)水(shui)管道生(sheng)(sheng)物膜中(zhong)檢(jian)出(chu)(chu)(chu)了(le)大(da)(da)腸菌(jun)。需要建立合理(li)的(de)(de)(de)檢(jian)驗程序幫(bang)助管理(li)人(ren)員確(que)(que)認再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)長(chang)導致(zhi)的(de)(de)(de)不明(ming)大(da)(da)腸菌(jun)污染事(shi)件。
4細菌在輸配(pei)水系統中(zhong)的再(zai)生長現象(xiang)
4.1細菌(jun)在輸配水系統中再生長的顯微觀察證據
大(da)部分(fen)輸配水管(guan)道內表面(mian)都有微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物生(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)。電鏡(jing)觀察發現，表面(mian)生(sheng)(sheng)(sheng)物膜(mo)有幾個共同特(te)征：(1)堅硬(ying)而多(duo)(duo)孔(kong)的表面(mian)；(2)多(duo)(duo)層(ceng)品格結構(gou)；(3)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物多(duo)(duo)分(fen)布在近表面(mian)；(4)很多(duo)(duo)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物形態(tai)相似(si)，表明(ming)在生(sheng)(sheng)(sheng)物膜(mo)表面(mian)有生(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)現象發生(sheng)(sheng)(sheng)。
用X射線能量(liang)擴散(san)裝置對輸配水管(guan)(guan)道內表面進行(xing)微分析。結(jie)果表明，管(guan)(guan)道腐蝕成分包括Fe、Ca、Si、P、Al和S等。這(zhe)些以鐵為主(zhu)要(yao)成分的腐蝕瘤表面有很多(duo)裂縫，為微生物提供足(zu)夠的附生點并起良好的保護作用。
Allen等從七個自來水(shui)公司收集樣品后進行分析。根(gen)據鑒定結果(guo)，硅(gui)藻、藻類、絲(si)狀和(he)桿狀細菌(jun)是生(sheng)物(wu)膜中最常見的微生(sheng)物(wu)。他們認為，生(sheng)物(wu)膜中微生(sheng)物(wu)豐富(fu)，現行標(biao)準檢(jian)驗(yan)法可能在(zai)很大程度上低估了輸配水(shui)系統內微生(sheng)物(wu)的數量。
Ridgway和(he)(he)OIson則發現細(xi)菌(jun)斑塊狀(zhuang)隨機分布在(zai)樣品(pin)表面。這(zhe)些零(ling)星生長的茵落的形態學差異很大，既(ji)有(you)桿菌(jun)，也有(you)連成鏈狀(zhuang)的球菌(jun)，還有(you)絲狀(zhuang)和(he)(he)帶柄菌(jun)。其中一些細(xi)菌(jun)通過絲狀(zhuang)附屬器官(guan)粘附到(dao)管壁。
由于(1)源水化學和(he)生(sheng)(sheng)物性(xing)質不同；(2)凈化效果(guo)差異；(3)輸(shu)配水系統的使(shi)用年限，材(cai)料組成(cheng)和(he)維修(xiu)狀(zhuang)況；(4)樣品收(shou)集(ji)(ji)和(he)預處理過(guo)程等(deng)有別，微觀研(yan)究的結(jie)果(guo)不完全一致。但所有收(shou)集(ji)(ji)到的資(zi)料都表明(ming)，微生(sheng)(sheng)物容易附生(sheng)(sheng)到輸(shu)配水管道(dao)表面。值(zhi)得研(yan)究的是，盡管微生(sheng)(sheng)物在各種輸(shu)配水管網中都發生(sheng)(sheng)再(zai)生(sheng)(sheng)長，但大(da)腸菌只在某些系統中出現嚴重(zhong)的再(zai)生(sheng)(sheng)長現象。
4.2細(xi)菌在輸配水系統內再生長的培養(yang)證據(ju)
從輸配水(shui)管道(dao)(dao)刮(gua)取生(sheng)物膜(mo)(mo)進行(xing)培養，結果(guo)HPC細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)在(zai)(zai)(zai)培養基上形成形態各樣(yang)的(de)茵落，數(shu)(shu)量(liang)(liang)高時可(ke)達(da)109個(ge)、cm2。硫(liu)酸(suan)鹽(yan)(yan)還(huan)(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)，硝酸(suan)鹽(yan)(yan)還(huan)(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)，亞硝酸(suan)鹽(yan)(yan)氧(yang)化菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)，氨基酸(suan)氧(yang)化菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)，硫(liu)氧(yang)化菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)，不(bu)動(dong)桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(Acinetobacter)，節桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(Arthrobacter)，黃(huang)桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)Flavobacter)，莫(mo)拉氏菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(Moraxelly)，芽抱桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(Bacilcus)，假單胞(bao)桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(Pseudomonas)，產堿桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(Alcaligenes)，無色細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(Achromobacter)及其(qi)他多種(zhong)異養菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)常(chang)見于管道(dao)(dao)腐蝕瘤中(zhong)(zhong)。根據資料，80%的(de)樣(yang)品(pin)中(zhong)(zhong)能(neng)檢出硫(liu)酸(suan)鹽(yan)(yan)還(huan)(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)，硝酸(suan)鹽(yan)(yan)還(huan)(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)則在(zai)(zai)(zai)所有(you)腐蝕瘤中(zhong)(zhong)都有(you)分(fen)布。酵母(mu)茵和絲狀(zhuang)真菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)也出現(xian)在(zai)(zai)(zai)管道(dao)(dao)腐蝕瘤電數(shu)(shu)量(liang)(liang)分(fen)別(bie)在(zai)(zai)(zai)0.0-5.6x104個(ge)、100cm2，0.0-2.0×103cf-u、100cm2。Nagy和Olson研究(jiu)了管道(dao)(dao)使用(yong)年限(xian)與附(fu)生(sheng)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)密(mi)度(du)，HPC細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)數(shu)(shu)量(liang)(liang)增(zeng)長1個(ge)對數(shu)(shu)單位(wei)(wei)。水(shui)中(zhong)(zhong)游離余(yu)氯含量(liang)(liang)與生(sheng)物膜(mo)(mo)內HPC細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)密(mi)度(du)無相(xiang)關性。即使將游離余(yu)氯維持在(zai)(zai)(zai)l-2mg/L水(shui)平，HPC細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)密(mi)度(du)也高達(da)1.9×104個(ge)/m2。種(zhong)類鑒(jian)定(ding)表明，在(zai)(zai)(zai)輸配水(shui)系統(tong)內不(bu)同部位(wei)(wei)生(sheng)長的(de)HPC細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)的(de)種(zhong)類相(xiang)差很大。泡囊假單胞(bao)桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(PseudomonasVesicularis)和黃(huang)桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)往(wang)往(wang)是水(shui)體優(you)勢種(zhong)類，而在(zai)(zai)(zai)管底沉積物和管道(dao)(dao)生(sheng)物膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)，節桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)數(shu)(shu)量(liang)(liang)居多，可(ke)達(da)到HP-C細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)總數(shu)(shu)的(de)20%。顯然，存在(zai)(zai)(zai)一種(zhong)促進節桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)附(fu)生(sheng)到輸配水(shui)管道(dao)(dao)內壁(bi)的(de)力量(liang)(liang)，對其(qi)進行(xing)研究(jiu)于控制管道(dao)(dao)生(sheng)物膜(mo)(mo)生(sheng)長有(you)重要意義。
Donlan和Pipes將試片插入(ru)輸配(pei)水(shui)系統中(zhong)研究管(guan)道生物膜的(de)生長規律。結果發現，水(shui)溫在20℃-25℃時，細菌(jun)迅速附生到樣片表面，28-115天內，樣片表面附生細菌(jun)的(de)數(shu)量可達到104一(yi)(yi)108個、cm2，而在水(shui)溫5-9℃，29-84天內，附生細菌(jun)的(de)密度(du)只有102一(yi)(yi)105個、cm2。細菌(jun)的(de)附生程度(du)與(yu)水(shui)體中(zhong)HPC細菌(jun)的(de)數(shu)量密切(qie)相關。流速和總余氯(lv)含量與(yu)生物膜內細菌(jun)數(shu)量負相關。
4.3大腸菌
在(zai)NewJersey進行的(de)(de)(de)(de)調查表明(ming)，輸配(pei)水(shui)(shui)系(xi)統內的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)腸(chang)(chang)苗(miao)(miao)來源于(yu)管道生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜。監測結果顯示，隨(sui)著出廠水(shui)(shui)在(zai)輸配(pei)水(shui)(shui)系(xi)統內流動，大(da)(da)腸(chang)(chang)茵的(de)(de)(de)(de)數(shu)量增(zeng)加了20倍。大(da)(da)腸(chang)(chang)苗(miao)(miao)在(zai)短時(shi)間水(shui)(shui)力停留(liu)過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)長不可能導致數(shu)量如(ru)此快(kuai)速(su)增(zeng)長，必(bi)然(ran)由(you)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜脫(tuo)落引(yin)起。在(zai)輸配(pei)出廠水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)中(zhong)，水(shui)(shui)中(zhong)大(da)(da)腸(chang)(chang)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)物(wu)種多樣性(xing)增(zeng)加。這反映輸配(pei)水(shui)(shui)系(xi)統內具(ju)備(bei)適合大(da)(da)腸(chang)(chang)苗(miao)(miao)生(sheng)(sheng)(sheng)長的(de)(de)(de)(de)條件(jian)。而且(qie)，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜內生(sheng)(sheng)(sheng)長的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)腸(chang)(chang)雨的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)化特(te)點(API，20e)與水(shui)(shui)中(zhong)浮游個體(ti)相同。
研究者們在分析管道生(sheng)(sheng)物膜時都未分離出大(da)(da)腸苗。但沖洗管網(wang)后(hou)取樣分析，陰溝腸桿(gan)(gan)菌(jun)(Enterobactercl-oacae)，草生(sheng)(sheng)歐文氏(shi)茵(yin)(E.aglomerans)，蜂房腸桿(gan)(gan)菌(jun)(E.alvei)，弗氏(shi)檸(ning)檬酸茵(yin)(Citrobacter)，肺炎克氏(shi)桿(gan)(gan)菌(jun)(Klebsiellapneumoniae)，催娩克雷(lei)伯氏(shi)菌(jun)(K.oxytoca)等大(da)(da)腸菌(jun)有檢(jian)出，且其(qi)生(sheng)(sheng)化測(ce)試反應，對抗生(sheng)(sheng)素的(de)抵抗力，原生(sheng)(sheng)質組成等與水中浮游(you)個(ge)體相似。
取(qu)樣(yang)(yang)方法(fa)不完善(shan)可能是(shi)未(wei)能從生物膜中檢出大腸(chang)苗(miao)的主要原因。大腸(chang)菌在輸配水系統內零里分布，隨機取(qu)樣(yang)(yang)造(zao)成疏(shu)漏。深人研究時需要改進調查方法(fa)。
5影響輸配水(shui)系(xi)統內細菌再(zai)生長(chang)的(de)環境條件
大腸菌在輸(shu)配水(shui)系統內的再生(sheng)長沒有特殊要求(qiu)。一(yi)般情況下，當管道內出(chu)現有機物(wu)和懸浮顆(ke)粒物(wu)沉積，余氯(lv)消失，水(shui)溫升高等條(tiao)件時，大腸曲就可能發生(sheng)可生(sheng)長。
5.1環(huan)境條(tiao)件(jian)的影響
水(shui)(shui)溫可能是影響細菌在輸配水(shui)(shui)管(guan)道內再生長(chang)的最重要控制(zhi)因素(su)，它還(huan)直接(jie)(jie)或間接(jie)(jie)作(zuo)用于影響細菌再生長(chang)的其他因素(su)，如凈水(shui)(shui)設備運(yun)行(xing)效率(lv)，消毒(du)劑(ji)的滅菌效果，消毒(du)劑(ji)的擴散(san)，管(guan)道腐蝕速率(lv)，管(guan)網水(shui)(shui)力運(yun)行(xing)狀況等。大部分自來水(shui)(shui)公司還(huan)不具備調節水(shui)(shui)溫的設施，因而不能有(you)效控制(zhi)其作(zuo)用。
大量(liang)(liang)研(yan)究(jiu)表明，水溫高于(yu)15℃后，細(xi)苗表現(xian)出較強(qiang)的代謝活性。Fransolet等(deng)發(fa)現(xian)，除了生長速度(du)，細(xi)菌的滯留期及產量(liang)(liang)也與溫度(du)有(you)關。例如，惡臭假單胞(bao)菌(Pseudomonasputidq)在7.5℃時(shi)的滯留期為3天。17.5℃時(shi)只10小(xiao)時(shi)。顯而(er)易見，低水溫時(shi)，細(xi)菌尚未(wei)發(fa)生大規模再生長就已流出管網(wang)，不會嚴重降低水質，但高水溫可使水質生物學(xue)指標較大程(cheng)度(du)惡化。
大腸(chang)(chang)桿菌和艾他腸(chang)(chang)道茵屬廣溫(wen)性細菌，在5-4℃溫(wen)度范圍內部(bu)可生長(chang)。但當水溫(wen)低于20℃后，大腸(chang)(chang)菌和產氣腸(chang)(chang)桿菌(Enterobacteraerogenes)生長(chang)極其緩慢。
降水(shui)(shui)是從外界輸入話染源(yuan)的環境(jing)過程。lowtller和Moser分析發現，雨后，水(shui)(shui)體濁度增加，源(yuan)水(shui)(shui)總(zong)有機(ji)碳(tan)(TOC)達到最高值。Lecheva11ier等推測(ce)，雨水(shui)(shui)攜帶營養物(wu)進入水(shui)(shui)體，提高了水(shui)(shui)體營養水(shui)(shui)平，有利于(yu)細(xi)菌(jun)增效(xiao)。雨水(shui)(shui)還直接將多種(zhong)細(xi)菌(jun)帶人濾池。
5.2水(shui)體營養物質的影響(xiang)
細(xi)菌在(zai)生(sheng)長(chang)過程中(zhong)必須從(cong)外界環境中(zhong)攝取營養滿(man)足物質合(he)成和(he)能量代謝(xie)需(xu)要。碳、氮(dan)和(he)磷是大(da)腸茵(yin)和(he)HPC細(xi)菌生(sheng)長(chang)必需(xu)的。
5.2.1磷(lin)元素
磷(lin)(lin)在自然界主(zhu)要以(yi)正磷(lin)(lin)酸鹽(yan)形(xing)(xing)式存在。大部分細菌(jun)不能(neng)直接利(li)用這種形(xing)(xing)式的(de)磷(lin)(lin)酸鹽(yan)，因而(er)研究磷(lin)(lin)酸鹽(yan)在水中的(de)形(xing)(xing)態轉換及其周轉率尤為重要。Herson等將磷(lin)(lin)酸鹽(yan)緩(huan)沖液(ye)加入主(zhu)水管(guan)道，結果出現(xian)細眩(xuan)生(sheng)長(chang)加快(kuai)的(de)現(xian)象。他(ta)們視此很山結論，磷(lin)(lin)是細菌(jun)生(sheng)長(chang)過(guo)(guo)程(cheng)中的(de)限制(zhi)因子。但研究者們未考慮加入緩(huan)沖液(ye)后(hou)水體pH值的(de)改變，實(shi)際上，pH值變化可能(neng)降低一些(xie)金屬(shu)的(de)毒性或(huo)形(xing)(xing)成有(you)利(li)細菌(jun)生(sheng)長(chang)的(de)環(huan)境。Rosenzweig指出，磷(lin)(lin)酸鹽(yan)腐蝕(shi)抑制(zhi)劑對大腸茁的(de)影響(xiang)作用不大，但正磷(lin)(lin)酸鋅濃度(du)過(guo)(guo)高D寸(cun)，有(you)些(xie)大腸茵的(de)生(sheng)長(chang)受抑制(zhi)。
5.2.2氮元素
飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)氮化合物包(bao)括有機氮、氨(an)、礎(chu)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)、亞硝酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)，它們都會帶來不(bu)同程度的水(shui)(shui)(shui)質問題。氨(an)可作為自養苗(miao)的電子(zi)供體，促(cu)進輸配水(shui)(shui)(shui)系統內細面的生長。地(di)下水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)往(wang)往(wang)含有較(jiao)大(da)量的氨(an)，水(shui)(shui)(shui)體難(nan)以(yi)維持(chi)生物穩定狀(zhuang)態。水(shui)(shui)(shui)庫中(zhong)(zhong)氨(an)氧化細菌增破不(bu)僅(jin)消輪余氯(lv)，也使水(shui)(shui)(shui)體亞硝酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)含量增加。
; 各種利用(yong)氮(dan)的(de)自養苗的(de)生長(chang)周期長(chang)，只在水力停留時間長(chang)，水溫高時才帶來(lai)嚴重(zhong)危害。人們(men)還不(bu)清楚氮(dan)對大腸苗的(de)影(ying)響。有些大腸苗，如(ru)克雷伯氏苗等(deng)固(gu)定氮(dan)，氮(dan)所起的(de)作用(yong)更(geng)為復雜。
5.2.3碳元素
HPC細菌利用(yong)有機(ji)碳(tan)合成(cheng)新的細胞物(wu)質(同化(hua)作用(yong))，釋放能量(異化(hua)作用(yong))。水中(zhong)有機(ji)碳(tan)主要是(shi)自然起源，由(you)死(si)的植(zhi)物(wu)體(ti)分解生成(cheng)。常見的有機(ji)碳(tan)包括富里(li)酸(suan)和腐(fu)殖酸(suan)、聚多糖(tang)、蛋白質。
美(mei)國(guo)國(guo)家環保局(1JSERA)選擇(ze)80個地點測量出廠(chang)水中(zhong)難(nan)降解總有機碳(tan)(NPTOC)含量，平均結果1.5mg/L。如果按HPC細菌對碳(tan)、氮(dan)、磷的需求比(bi)100：10：1(C:N:P)計算(suan)，有機碳(tan)是生長限制因子。
可同化有機碳(AOC)是(shi)TOC的一部分，它們易為細菌消化吸收。1978年，VanderKooU首次提出測量AOC的生物分析方法(fa)。根據這(zhe)種方法(fa)，美國一些學者對飲(yin)用(yong)水(shui)小AOC的含量進行(xing)了監(jian)測。結果(guo)表明，飲(yin)用(yong)水(shui)的AOC在(zai)1-2000ug(ac-Ceq)/L。
LeChevallier等發現(xian)，在輸配(pei)過(guo)程中，飲用(yong)水AOC含(han)量(liang)呈逐漸下降(jiang)趨勢(shi)。實(shi)際上，出(chu)廠水離開凈水設備不久，水小AOC就明(ming)顯(xian)降(jiang)低。分析(xi)發現(xian)，水中AOC含(han)量(liang)與HPC細菌生(sheng)長(chang)顯(xian)著相關。如果水中AOC低于(yu)(yu)54捍g兒，大腸桿菌生(sheng)長(chang)被抑制，AOC高于(yu)(yu)50mg/L，大腸苗生(sheng)長(chang)良好。很多自來水公司生(sheng)產的自來水含(han)有較(jiao)(jiao)高AOC，因而可能(neng)出(chu)現(xian)比較(jiao)(jiao)嚴重的細菌再(zai)生(sheng)長(chang)現(xian)象。
生(sheng)物(wu)(wu)膜內生(sheng)長(chang)的細(xi)菌可通過(guo)多種途徑(jing)從貧(pin)營(ying)(ying)養水體攝取生(sheng)長(chang)所需(xu)營(ying)(ying)養物(wu)(wu)質。Geesey認為，細(xi)菌分泌的細(xi)胞外化合物(wu)(wu)具有富集營(ying)(ying)養物(wu)(wu)的作(zuo)用。A11en和Geldreich則(ze)發現，管道(dao)瘤(liu)抽提物(wu)(wu)促進細(xi)菌生(sheng)長(chang)。受(shou)鐵氧化物(wu)(wu)的刺激，大腸菌在20℃生(sheng)長(chang)90小時后數量(liang)可達到2×108個/100mL。
管(guan)材(cai)也是影響(xiang)細菌(jun)生長的(de)(de)重(zhong)要因素。Si、PVC、聚乙烯、瀝青涂層(ceng)等都能促進細菌(jun)再(zai)生長。尤其將瀝青涂層(ceng)水(shui)浸后，用GC-MS可分析出48種有機(ji)化合物(wu)，30mg/L的(de)(de)余(yu)氯才能控制細菌(jun)生長。
5.2.4無(wu)機能源
輸配水系統中，可供(gong)自養(yang)細(xi)菌(jun)利(li)用的無機能(neng)源包括亞鐵離子、還原性硫化合物(wu)(wu)、氫氣、錳、氨和亞硝酸鹽等。這些(xie)無機能(neng)源物(wu)(wu)質對大腸菌(jun)的影響還不為人們了解。有可能(neng)是營(ying)養(yang)共生作用促進生物(wu)(wu)膜內細(xi)菌(jun)的生長(chang)。
5.3余氯影響
維(wei)持一(yi)定的(de)消(xiao)毒劑剩(sheng)余右助于控制輸配水系統內細菌(jun)(jun)的(de)再生(sheng)長，但(dan)無法徹(che)底消(xiao)除細菌(jun)(jun)的(de)再生(sheng)長現象。
5.3.1游離余(yu)氯
維持水(shui)中游離(li)余(yu)氯(lv)含(han)量(liang)與細菌數量(liang)下降并不顯著相關。Reilly和Kippen調查發(fa)現，即使將水(shui)中游離(li)余(yu)氯(lv)維持在0.2mg/L水(shui)平，仍有(you)63%的(de)水(shui)樣中有(you)大腸苗檢(jian)出(chu)。如果要(yao)抑制生物(wu)膜內細菌的(de)生長，游離(li)余(yu)氯(lv)量(liang)高達15-20mg/L。
Goshko等認(ren)為，要控制輸配(pei)水(shui)管(guan)道內大腸菌的(de)(de)生長，將游離余(yu)氯維(wei)持(chi)在6mg/L以上是必要的(de)(de)。但(dan)這種高(gao)游離余(yu)氯含(han)量在實際(ji)中難(nan)以接受。首光(guang)，水(shui)中游離余(yu)氯含(han)量高(gao)，THM化合(he)物的(de)(de)生成(cheng)量大，對人體(ti)健康構成(cheng)威脅。其(qi)次，高(gao)余(yu)氯帶(dai)來異味，管(guan)道腐(fu)蝕加(jia)速等問題。
細菌在含氯水(shui)體(ti)(ti)中存活下來(lai)的機(ji)制包(bao)括附生到固體(ti)(ti)表面，細胞間發生凝聚，生物膜老化(hua)(hua)，細茵(yin)長出膠囊，滅菌前的生長環(huan)境，細胞壁(bi)結(jie)構變化(hua)(hua)等。這此因素可能相互作用(yong)，增加滅菌生物膜的難度。
5.3.2氯胺影響
不同消毒劑對(dui)生(sheng)物膜(mo)的(de)作用方式不一樣。例如，細菌附生(sheng)在鐵管表面時，3-4mg兒的(de)游離余(yu)氯(lv)(lv)也不足(zu)以控制生(sheng)物膜(mo)生(sheng)長，而2.0mg/L氯(lv)(lv)胺(an)即(ji)可有效減少生(sheng)物膜(mo)內(nei)存(cun)活(huo)細菌的(de)數量(liang)。Hass等對(dui)此進行分(fen)析時認為，余(yu)氯(lv)(lv)反應活(huo)性強(qiang)，在滲人生(sheng)物膜(mo)內(nei)部之前就己消耗(hao)掉(diao)，而一氯(lv)(lv)胺(an)反應活(huo)性差，能部分(fen)滲入生(sheng)物膜(mo)內(nei)殺滅細菌。
消毒(du)(du)劑不能滲入生物膜內可能是高氯(lv)水中(zhong)仍有大(da)腸苗檢出(chu)的(de)(de)重要(yao)原(yuan)因。有效控制生物膜在管道內壁的(de)(de)生長，進一步(bu)研究消毒(du)(du)劑在管壁--水界面的(de)(de)作用行為是必(bi)要(yao)的(de)(de)。
5.4腐蝕(shi)和沉積物積累影響(xiang)
輸配水管道內腐蝕干擾消毒(du)劑(ji)的滅菌效率。氯在管壁--水界面(mian)與亞鐵(tie)離子發生如下反應：2Fe(HC03)2十Cl2十Ca(HCO3)2一*2Fe(OH)3十CaCl2十6CO2
若(ruo)鐵(tie)(tie)以化(hua)合(he)物(wu)形式存在，游(you)離(li)(li)氯(lv)與之發生(sheng)(sheng)反(fan)應(ying)的(de)活(huo)性較(jiao)化(hua)合(he)氯(lv)強。生(sheng)(sheng)物(wu)膜積累來自金屬管材的(de)亞(ya)鐵(tie)(tie)離(li)(li)子(zi)，因此(ci)，游(you)離(li)(li)余氯(lv)運輸到生(sheng)(sheng)物(wu)膜后(hou)不僅(jin)與細胞外聚多糖反(fan)應(ying)，同時消耗亞(ya)鐵(tie)(tie)離(li)(li)子(zi)，降低游(you)離(li)(li)余氯(lv)含量，使(shi)鐵(tie)(tie)腐蝕瘤內(nei)出現數量較(jiao)多的(de)大腸苗。
沉積物(wu)和碎屑在輸配(pei)水管道內發生積累為細(xi)菌提供良好的生長(chang)環境，也使細(xi)茵免受消毒劑(ji)作用。沖洗(xi)或機械(xie)別除(chu)(chu)可除(chu)(chu)去疏松吸附征管壁的沉積物(wu)和管瘤。一般情況下(xia)，沖洗(xi)或副垢后(hou)應(ying)適(shi)當(dang)提高(gao)氯的投加量(5-50mg/L)，以殺滅沖洗(xi)下(xia)來的細(xi)菌，防止(zhi)生物(wu)污染擴(kuo)大并提高(gao)水質。
; ; 5.5水力(li)影響
Donlant和Pipes研究認(ren)為，水(shui)(shui)(shui)流(liu)速度(du)與生(sheng)(sheng)(sheng)物膜積累負相(xiang)關。管道內水(shui)(shui)(shui)流(liu)速度(du)快，輸(shu)送到管道內壁的營養物質(zhi)多，有利于細菌生(sheng)(sheng)(sheng)長。與此同時，消毒劑擴散快，水(shui)(shui)(shui)流(liu)切應力大，抑制生(sheng)(sheng)(sheng)物膜生(sheng)(sheng)(sheng)長。管道內水(shui)(shui)(shui)流(liu)不暢，消毒劑消耗速度(du)快，微生(sheng)(sheng)(sheng)物易發生(sheng)(sheng)(sheng)再生(sheng)(sheng)(sheng)長，因(yin)而死水(shui)(shui)(shui)端水(shui)(shui)(shui)質(zhi)一(yi)般較差。
水(shui)(shui)(shui)流速度(du)變(bian)化(hua)及水(shui)(shui)(shui)錘都是使腐蝕瘤從管壁(bi)表面脫落的(de)重要因素。Opheim等(deng)調(diao)查發現，停水(shui)(shui)(shui)或進水(shui)(shui)(shui)期間，水(shui)(shui)(shui)中細(xi)(xi)菌(jun)數(shu)量增加10培。其他(ta)物理振動干擾也(ye)可使水(shui)(shui)(shui)中細(xi)(xi)菌(jun)數(shu)量增加。Clark等(deng)試圖建立監測余氯和THM生成量的(de)水(shui)(shui)(shui)力模型，這(zhe)對了解細(xi)(xi)菌(jun)在輸配(pei)水(shui)(shui)(shui)系統內的(de)再(zai)生長(chang)很(hen)有意義。
; 6控制管道內(nei)細菌再生長的措施
; 6.1提高水處理效果
控(kong)制細菌在輸配水(shui)管道(dao)生(sheng)長的(de)最根本措(cuo)施是通過(guo)改進水(shui)處理過(guo)程(cheng)，生(sheng)產優質水(shui)，同時選擇合(he)適的(de)監測方法，準確(que)判(pan)斷污(wu)染水(shui)體的(de)細菌的(de)來源，以利采取(qu)相應防治策(ce)略。
6.2沖洗(xi)管網
沖(chong)洗(xi)和機(ji)械清除是改善管網(wang)水(shui)(shui)質(zhi)的(de)(de)傳統(tong)方法，但(dan)很少有自來(lai)水(shui)(shui)公司花費大量(liang)資金開展周(zhou)期性的(de)(de)全(quan)面(mian)沖(chong)洗(xi)工作，也未配(pei)備相應(ying)的(de)(de)工作人員。AWWA制訂了(le)規劃和實施沖(chong)洗(xi)方案的(de)(de)原則，可作為有關部門工作參考。需要指出的(de)(de)是，一(yi)旦管網(wang)內發(fa)生(sheng)(sheng)了(le)細菌再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)長現(xian)象(xiang)，沖(chong)洗(xi)和機(ji)械清除只能(neng)控制細菌增生(sheng)(sheng)，無(wu)法徹底消除再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)長現(xian)象(xiang)。在NewHaven甚至出現(xian)沖(chong)洗(xi)后，由于生(sheng)(sheng)物膜脫落，水(shui)(shui)中(zhong)大腸(chang)菌數量(liang)增加的(de)(de)情況(kuang)。
6.3使(shi)用(yong)有效消毒劑
一(yi)些(xie)供水部門(men)的(de)生(sheng)產經驗表明，剩余(yu)化合氯(lv)(lv)的(de)次生(sheng)滅菌(jun)效(xiao)果好。據(ju)Kreft等對70家使用(yong)氯(lv)(lv)胺的(de)自來水公(gong)司(si)的(de)調查，氯(lv)(lv)胺滅菌(jun)能力強。Macleod和Zimmernlan報道，在末改用(yong)氯(lv)(lv)臟消毒前，56.1%的(de)被檢(jian)水樣中有大腸苗檢(jian)出(chu)，改用(yong)氯(lv)(lv)胺后(hou)，大腸苗檢(jian)出(chu)率降至18.2%。
; LeChevallier等(deng)研(yan)究認(ren)為，控制鐵管內(nei)生物膜(mo)生長的(de)剩余一氯(lv)胺量(liang)為2.0mg兒。在實際(ji)工(gong)作中，應根(gen)據水(shui)(shui)質和管道特征對用(yong)量(liang)進行調整。Hackensack自(zi)來水(shui)(shui)公司從1982年(nian)(nian)開始使用(yong)氯(lv)胺消(xiao)毒，初期將(jiang)氯(lv)胺殘余量(liang)控制在2.0mg/L。但出(chu)(chu)于(yu)水(shui)(shui)樣有大(da)腸苗檢(jian)(jian)出(chu)(chu)并(bing)出(chu)(chu)現(xian)硝(xiao)化(hua)作用(yong)，1986年(nian)(nian)，將(jiang)氯(lv)胺殘余量(liang)提(ti)(ti)高到3.0mg/L，當年(nian)(nian)夏季(ji)，水(shui)(shui)樣中很少有大(da)腸菌檢(jian)(jian)。幾個月后，進一步將(jiang)氯(lv)臟殘余量(liang)提(ti)(ti)高到4.0mg/L。1986年(nian)(nian)11月以(yi)來，輸配水(shui)(shui)系(xi)統內(nei)末再出(chu)(chu)現(xian)細苗再生長和硝(xiao)化(hua)作用(yong)現(xian)象(xiang)。
很多(duo)自來水公司采(cai)用提(ti)高游離余氯含(han)量(3-6mg/L)的辦法控制大腸菌(jun)的再生長，但效果不佳。使用氯胺并將其(qi)殘余量維持在2-4mg/L‘可(ke)能(neng)更為(wei)有效，但在實際操作前仍需進行(xing)更大規模的系統研(yan)究。
6.4控(kong)制管道(dao)腐蝕
使(shi)用(yong)(yong)腐蝕(shi)抑(yi)制(zhi)劑(ji)能提高游(you)(you)離余(yu)氯(lv)(lv)對(dui)鐵管生物股內細(xi)菌(jun)的(de)(de)殺滅(mie)效(xiao)(xiao)果。LeCl、evallier等報道，調(diao)節pH和堿度(du)，投加正磷酸(suan)鋅可使(shi)游(you)(you)離余(yu)氯(lv)(lv)的(de)(de)滅(mie)菌(jun)效(xiao)(xiao)果增加10-100倍。用(yong)(yong)石灰調(diao)節水體(ti)pH具有明顯(xian)的(de)(de)殺菌(jun)作用(yong)(yong)。在SPringfield管網系(xi)統，將pH調(diao)至(zhi)10.2，游(you)(you)離余(yu)氯(lv)(lv)調(diao)至(zhi)3-5mg/L，生物膜內細(xi)菌(jun)生長被大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)抑(yi)制(zhi)。在水質參數(pH，水溫等)變(bian)化幅度(du)大(da)(da)(da)的(de)(de)情(qing)況下，難(nan)以對(dui)腐蝕(shi)進行有效(xiao)(xiao)控制(zhi)，加入腐蝕(shi)抑(yi)制(zhi)劑(ji)對(dui)大(da)(da)(da)腸菌(jun)存活的(de)(de)影(ying)響不明顯(xian)。有必要進一步研究(jiu)腐蝕(shi)對(dui)游(you)(you)離余(yu)氯(lv)(lv)滅(mie)菌(jun)效(xiao)(xiao)果的(de)(de)影(ying)響。
; 6.5控制(zhi)水(shui)體營(ying)養水(shui)平(ping)
生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)處(chu)理是通過微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)長除去水(shui)中(zhong)營養物(wu)(wu)(wu)，從而生(sheng)(sheng)產出生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)穩定(ding)水(shui)，控(kong)制細菌在管道中(zhong)再生(sheng)(sheng)長。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)處(chu)理形式(shi)多樣，包括流(liu)化(hua)床，慢砂濾，快(kuai)砂濾，顆粒活性(xing)炭(GAC)吸附(fu)等。這些(xie)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)處(chu)理工藝能有(you)效(xiao)除去可生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)降解(jie)的有(you)機碳，但在實際(ji)應(ying)用時仍需進一步論證(zheng)。
LeChevailier等(deng)的(de)(de)研究表(biao)明，粉末活性(xing)炭(PAC)不僅降(jiang)低水中AOC含(han)量(liang)，而(er)且可使(shi)THM濃度(du)(du)下降(jiang)50-75%。在預處理過程中加入氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(如(ru)臭氧(yang)(yang)(yang))有(you)助于提高生物(wu)處理效果。通過氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)反應，水中復雜的(de)(de)長鏈化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)轉化(hua)(hua)(hua)為易吸(xi)附到GAC或被細(xi)(xi)菌利用的(de)(de)可生物(wu)降(jiang)解化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)。但氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)生成(cheng)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)在一定程度(du)(du)上提高細(xi)(xi)菌的(de)(de)代謝活性(xing)。同時，水中AOC含(han)量(liang)增高，促進細(xi)(xi)菌再生長。如(ru)果奧氧(yang)(yang)(yang)用量(liang)過大，產生的(de)(de)低分子化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)和(he)極性(xing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)產物(wu)難發(fa)生吸(xi)附。而(er)且，臭氧(yang)(yang)(yang)處理的(de)(de)成(cheng)本(ben)是(shi)比較高的(de)(de)。
K11ebler認為，氧化使管網水中細菌(jun)發生再生長的概率(lv)增加，如果沒有生物過濾設施，那(nei)么供(gong)水部門應慎重考慮使用具(ju)氧化工(gong)藝(yi)。
; 6.6生物處理的(de)優勢
生物(wu)處理的(de)優勢包括(1)能有效(xiao)除去各種污染物(wu)；(2)提高處理效(xiao)果(guo)；(3)除異(yi)臭、異(yi)味和(he)異(yi)色效(xiao)果(guo)好；(4)降低(di)出(chu)廠水的(de)余氯投加量；(5)抑制消毒劑副產物(wu)(THM)的(de)生成；(6)降低(di)細菌(jun)再(zai)生長(chang)所需(xu)營養物(wu)質(zhi)的(de)濃度。很多(duo)自(zi)來水公司(si)都需(xu)要(yao)解決出(chu)廠水異(yi)臭、異(yi)昧和(he)異(yi)色，氯用量大(da)，消毒副產物(wu)生成量大(da)，管(guan)道內細苗再(zai)生長(chang)等問題。如果(guo)條件許可，應考慮采用生物(wu)處理工藝。
6.6.1生(sheng)物處(chu)(chu)理對污染(ran)物的除(chu)(chu)去作用生(sheng)物處(chu)(chu)理能選(xuan)擇性(xing)除(chu)(chu)去一些(xie)污染(ran)物。Wang等報道，GAC處(chu)(chu)理后，酚(fen)、氰化(hua)(hua)物、各種重金屬(Fe、Mn和(he)(he)Cu等)的除(chu)(chu)去率分別達到80%，65%、80-92.5%，但三氯甲烷、四氯化(hua)(hua)碳等化(hua)(hua)合物的除(chu)(chu)去量(liang)不大，接至(zhi)出(chu)現臭氧(yang)--GAC處(chu)(chu)理后，水中揮發性(xing)有(you)機物含量(liang)增加的情況(kuang)。據(ju)此(ci)，一些(xie)研(yan)究人(ren)員指出(chu)，應根據(ju)源水水質和(he)(he)污染(ran)物類(lei)型選(xuan)用生(sheng)物處(chu)(chu)理工藝(yi)。
6.6.2生物(wu)(wu)處(chu)(chu)理對水(shui)處(chu)(chu)理過程的(de)(de)影響臭氧(yang)(yang)-GAC處(chu)(chu)理過程中(zhong)(zhong)使(shi)用臭氧(yang)(yang)可提高混(hun)凝等水(shui)處(chu)(chu)理過程的(de)(de)效率，并增強色和(he)鐵(tie)錳氧(yang)(yang)化物(wu)(wu)等的(de)(de)除去效果。奧氧(yang)(yang)-GAC處(chu)(chu)理后，水(shui)中(zhong)(zhong)TOC含量(liang)下降，能使(shi)濾(lv)(lv)床運行時間延長2-4倍(bei)，節省(sheng)了更換和(he)處(chu)(chu)理濾(lv)(lv)料(liao)的(de)(de)費用。
6.6.3生物處理降低用氯量
歐洲國(guo)家對出廠水進行生物處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)在于除(chu)去水的(de)(de)(de)(de)異味和異色。同時也發現，GAC過濾處(chu)理(li)后，消毒(du)用氯量下降，這樣避免帶來(lai)異味和異色，而(er)且使氯的(de)(de)(de)(de)剩(sheng)余保持(chi)相對穩(wen)定。據Balon等報(bao)道，由于生物處(chu)理(li)后氯的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性增加，可減少中(zhong)途加氯站的(de)(de)(de)(de)建設。美國(guo)要求95%的(de)(de)(de)(de)管網水樣必須含有(you)一定量的(de)(de)(de)(de)剩(sheng)余消毒(du)劑(ji)，設計生物處(chu)理(li)工藝是報(bao)有(you)意(yi)義的(de)(de)(de)(de)。
6.6.4生物處理降低(di)氯化副產物J6生成
生(sheng)物(wu)(wu)處(chu)理(li)后，消毒用氯量下降，反應副產(chan)物(wu)(wu)的生(sheng)成(cheng)量也(ye)減少。就(jiu)達到消毒副產(chan)物(wu)(wu)控(kong)制標準而言，生(sheng)物(wu)(wu)處(chu)理(li)是一種(zhong)很好的選擇。
6.6.5生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)處(chu)(chu)理抑制細菌(jun)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)控制輸配水(shui)(shui)系(xi)統內(nei)細菌(jun)的(de)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)是對(dui)水(shui)(shui)體進行生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)處(chu)(chu)理的(de)主要(yao)原因(yin)之一。生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)處(chu)(chu)理可除去90%左右的(de)AOC，對(dui)其(qi)他營(ying)養(yang)物(wu)質的(de)除去率(lv)也(ye)高(gao)，因(yin)而能(neng)有效抑制細菌(jun)在(zai)輸配水(shui)(shui)系(xi)統內(nei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)。Bour-bigot等報道，生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)處(chu)(chu)理后，水(shui)(shui)樣的(de)細菌(jun)檢(jian)出率(lv)1%，大腸桿菌(jun)檢(jian)出率(lv)僅0.3%。
在水體(ti)生(sheng)物(wu)穩定性好的情況下(xia)，無需(xu)進行(xing)二次(ci)消毒。一(yi)般要(yao)求生(sheng)物(wu)處理后水體(ti)AOC<50mg/L，TOC<2.0mg/Lo低于這兩個臨界值，大腸茵生(sheng)長才被抑制。如果要(yao)攝制HPC細(xi)菌生(sheng)長，需(xu)進一(yi)步使AOC<10mg/L。
6.7生物(wu)處理的不足
生(sheng)(sheng)物(wu)處理涉及細(xi)菌(jun)(jun)等(deng)微生(sheng)(sheng)物(wu)的生(sheng)(sheng)長培養，這些微生(sheng)(sheng)物(wu)可能進入(ru)出廠水(shui)(shui)中(zhong)，污染(ran)水(shui)(shui)體。事(shi)實上，GAC濾(lv)出水(shui)(shui)中(zhong)檢出了腸桿菌(jun)(jun)，克(ke)雷伯氏菌(jun)(jun)，檸(ning)檬酸桿菌(jun)(jun)，哈(ha)夫尼茵，變形(xing)茵，氣單胞菌(jun)(jun)等(deng)屬的細(xi)菌(jun)(jun)。從(cong)九個水(shui)(shui)廠取樣分析，結(jie)果表明(ming)，17%的水(shui)(shui)樣含有附生(sheng)(sheng)大(da)腸菌(jun)(jun)的碳顆粒，其中(zhong)28%的大(da)腸茵為糞大(da)腸菌(jun)(jun)生(sheng)(sheng)物(wu)型。為了控制附生(sheng)(sheng)細(xi)菌(jun)(jun)進入(ru)出廠水(shui)(shui)后再生(sheng)(sheng)長，一(yi)些歐洲學者(zhe)建(jian)議取消預氯化，在GAC過濾(lv)后再投加氯。
7小結
大腸茵的再生(sheng)長問(wen)題(ti)受到越來越廣泛的關(guan)注。與(yu)大腸茵再生(sheng)長密切相關(guan)的參數(shu)包括(kuo)溫(wen)度和(he)降(jiang)水等(deng)環(huan)境因子，水體(ti)營養物(C、N、P)含量(liang)，消(xiao)毒劑(ji)殘(can)余量(liang)，腐蝕，沉淀物積累(lei)，水力條件等(deng)。處(chu)理不徹(che)底則使受損細(xi)菌(jun)及附生(sheng)在(zai)顆(ke)粒表面的細(xi)菌(jun)進(jin)入出廠水中。必(bi)須尋找適當的檢測方法計數(shu)這(zhe)些細(xi)菌(jun)并對處(chu)理效果進(jin)行準確評估。
有關輸配水系統內微(wei)生(sheng)物(wu)生(sheng)態(tai)的(de)研究(jiu)正在(zai)不斷走(zou)向深(shen)入。人們已在(zai)一定程度(du)上認(ren)識了微(wei)生(sheng)物(wu)抵抗(kang)消毒劑的(de)機制，開始對出廠水進行生(sheng)物(wu)深(shen)度(du)處理(li)。在(zai)將來一段(duan)時間里，需要探討如何將現(xian)有技術應用(yong)到生(sheng)產領域，同時進一步(bu)研究(jiu)微(wei)生(sheng)物(wu)生(sheng)態(tai)學基本原理(li)。
; 生(sheng)物(wu)處(chu)理(li)，生(sheng)物(wu)膜，可同化有機碳等術語開始為人們(men)接受。供(gong)水部門在改善供(gong)水生(sheng)物(wu)指標時(shi)，必須重視對(dui)水處(chu)理(li)過程的(de)監測，加強(qiang)對(dui)輸配水系統的(de)維修，及時(shi)消(xiao)毒管道(dao)內壁，控制(zhi)水體(ti)營養水平。
對自來水大腸菌含量的要求會越來越嚴格。為了保證水質，供水部門應持之以恒地開展研究并不斷將研究成果應用于生產實際。
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