控制生活飲用水中大腸菌的數(shù)量一直是供水部門努力實現(xiàn)的目標(biāo)。自1930年美國自來水協(xié)會報道大腸桿菌(Escherichiacoli)在輸配水管道內(nèi)的再生長現(xiàn)象以來，有關(guān)控制措施的研究進(jìn)展緩慢，對飲用水中大腸菌大量出現(xiàn)的原因也還了解不多。

        大腸菌在輸配水管道內(nèi)的再生長不僅降低飲用水水質(zhì)，同時干擾對水處理效果的評估，迫使人們尋找新的指示生物系統(tǒng)，對這種現(xiàn)象的研究要進(jìn)一步加強。

        1有關(guān)術(shù)語介紹

        一般用再生長(regrowth)和后生長(aftergrowth)描述輸配水系統(tǒng)中大腸茵數(shù)量的增加。很多情況下，飲用水中大腸茁數(shù)量增加的原因不明，用事件(episode)或偶發(fā)事故(occurence)對此加以說明比較合適。

        歐洲學(xué)者習(xí)慣用再生長解釋輸配水系統(tǒng)中平板法培養(yǎng)生長的異養(yǎng)茵(HPC)的增殖，而美國學(xué)者定義的再生長或后生長專指大腸茵的數(shù)量增加。由于標(biāo)準(zhǔn)不一樣，很難對歐美研究工作進(jìn)行比較。值得指出的是，歐洲國家要求控制飲用水中HPC細(xì)菌的增生是不必要的，但可規(guī)定HPC細(xì)菌數(shù)量的允許上限。

        Brazos等提出，再生長應(yīng)該是指那些通過滅菌處理后的受損細(xì)菌在輸配水系統(tǒng)內(nèi)修復(fù)生長，后生長則是管壁附生細(xì)菌或外源性輸入細(xì)菌污染水體。這種區(qū)分是不嚴(yán)格的，因為兩種生長都涉及細(xì)菌數(shù)量增加和水質(zhì)下降。

        Characklis等認(rèn)為，處理不徹底(break-through)和生長(growth)是輸配水系統(tǒng)中細(xì)菌的兩個主要來源。如果處理不徹底，會有較大量的細(xì)菌通過凈水設(shè)備而進(jìn)入輸配水系統(tǒng)，這與經(jīng)常發(fā)生的暴發(fā)性水體傳染病直接相關(guān)。生長系指細(xì)胞繁殖而導(dǎo)致輸配水系統(tǒng)中細(xì)菌數(shù)量增加。在水中有機或無機基質(zhì)比較豐富的情況下，生長現(xiàn)象比較嚴(yán)重。調(diào)查管道內(nèi)流水的營養(yǎng)狀況對控制系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌的生長現(xiàn)象至關(guān)重要。

        生物膜(biofilms)由微生物、微生物代謝產(chǎn)物和碎屑在有機或無機表面沉積形成。生物膜可出現(xiàn)在任何一種沉水基質(zhì)表面，其分布可能是均勻的，也可能是斑塊狀隨機生長。在生物膜生長過程中，首先是微生物和營養(yǎng)物質(zhì)運輸?shù)浇缑娌l(fā)生積累，隨著微生物的增殖和細(xì)胞外化食物的分泌，生物膜逐漸形成。進(jìn)入衰老期后，生物膜不斷從附生表面脫落。膜的形成速率與管材的表面理化性質(zhì)、表面粗糙度、發(fā)生粘附的微生物的生理特征等密切相關(guān)。水力沖刷作用等則是使生物膜從附生表面脫落的重要因素。

        細(xì)菌在流動的寡營養(yǎng)水體(如生活飲用水)中粘附到表面的生態(tài)優(yōu)勢表現(xiàn)在(1)大分子化合物往往在固一液界面聚集，從而形成有利于細(xì)菌生存的適宜環(huán)境；(2)流水不斷將各種營養(yǎng)物質(zhì)輸送給附著生長的微生物；(3)有助于細(xì)菌附生到表面的各種細(xì)胞外聚合物(EPS)可能有吸收水中營養(yǎng)物質(zhì)的功能；(4)包埋在細(xì)胞外聚合物基質(zhì)中的細(xì)菌受保護(hù)而使消毒劑失效。正是由于這些生態(tài)優(yōu)勢，水中大部分細(xì)菌都生長在固一液界面。

        2細(xì)菌的再生長類型

        飲用水中的細(xì)菌在不同條件下發(fā)生再生長，相應(yīng)的控制措施也迥然不同。

        2.1消毒劑失效

        在消毒劑不能產(chǎn)生效應(yīng)的輸配水系統(tǒng)內(nèi)，HPC和大腸菌發(fā)生再生長。其治理措施包括沖洗管網(wǎng)；補充消毒劑，使系統(tǒng)內(nèi)各部分維持足夠的消毒劑殘余量；對長距離管線可采取中途加氯的辦法。另外，使用穩(wěn)定性強的消毒劑也有利于控制細(xì)菌的再生長。選擇適當(dāng)?shù)奶幚砉に?，?nèi)涂襯管道或更新管道都可維持較高的消毒劑殘余量，能有效控制細(xì)菌再生長。

        2.2處理不徹底

        如果處理不徹底，細(xì)菌通過凈水設(shè)備后進(jìn)入管網(wǎng)，導(dǎo)致HPC或大腸菌檢出率高。有些情況下，處理不徹底不易被察覺。例如，標(biāo)準(zhǔn)檢驗法不能培養(yǎng)出受損細(xì)菌。但McFeters等研究發(fā)現(xiàn)，這些受損細(xì)菌在輸配水系統(tǒng)中生長一段時間后能在m-Endo培養(yǎng)基上形成菌落，Water等也指出，受損大腸菌能修復(fù)損傷后在生物膜內(nèi)生長?，F(xiàn)在市場上已有檢測受損大腸菌的培養(yǎng)基(mJT7瓊脂)銷售，一些學(xué)者還對其使用方法進(jìn)行了探討。這些工作有助于管理人員發(fā)現(xiàn)水處理過程中的生物問題并及時采取措施。附生在懸浮顆粒表面的細(xì)菌很容易通過凈水設(shè)備而進(jìn)入輸配水系統(tǒng)。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，飲用水中17%的10-50um大小的顆粒表面附生有10-100個細(xì)菌。大量研究表明，細(xì)菌附生到大型無脊椎動物、無機懸浮顆粒、藻類等顆粒表面后，其對消毒劑的抵抗能力增強，大大提高了存活并進(jìn)入管網(wǎng)的概率。此外，懸浮顆粒干擾用濾膜法檢驗水中大腸菌，附生在出廠水懸浮顆粒表面的大腸菌不易被檢出，難以便管理人員對水處理效果作出準(zhǔn)確判斷。

        處理不徹底的危害是很大的。在某次凈水設(shè)備運行事故電進(jìn)入輸配水系統(tǒng)的大腸菌的數(shù)量可能不多，但一旦它們發(fā)生再生長，可導(dǎo)致水體微生物學(xué)衛(wèi)生指標(biāo)嚴(yán)重惡化。消除污染源是控制處理不徹底危害的根本途徑。利用選得性好的培養(yǎng)基(如m-T7瓊脂)，增加調(diào)查面積和水樣體積，采取措施將細(xì)菌與附生顆粒分離等能提高對污染源的識別，應(yīng)根據(jù)結(jié)果考慮對策。

        3輸配水系統(tǒng)內(nèi)大腸菌的分布概況

        優(yōu)質(zhì)飲用水中總有大腸茵檢出。大腸菌在輸配水管道中發(fā)生再生長的證據(jù)包括(1)出廠水中無大腸茵檢出或數(shù)量很少，而從輸配水系統(tǒng)取樣分析總能檢出較大量的大腸茵；(2)維持足夠的消毒劑剩余，仍可從輸配水系統(tǒng)中檢出大腸菌；(3)大腸茵活染事件可持續(xù)很長時間。準(zhǔn)確解釋生長事件與大腸菌的檢出是困難的。事實上，只有為數(shù)不多的研究人員在輸配水管道生物膜中檢出了大腸菌。需要建立合理的檢驗程序幫助管理人員確認(rèn)再生長導(dǎo)致的不明大腸菌污染事件。

        4細(xì)菌在輸配水系統(tǒng)中的再生長現(xiàn)象

        4.1細(xì)菌在輸配水系統(tǒng)中再生長的顯微觀察證據(jù)

        大部分輸配水管道內(nèi)表面都有微生物生長。電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，表面生物膜有幾個共同特征：(1)堅硬而多孔的表面；(2)多層品格結(jié)構(gòu)；(3)微生物多分布在近表面；(4)很多微生物形態(tài)相似，表明在生物膜表面有生長現(xiàn)象發(fā)生。

        用X射線能量擴散裝置對輸配水管道內(nèi)表面進(jìn)行微分析。結(jié)果表明，管道腐蝕成分包括Fe、Ca、Si、P、Al和S等。這些以鐵為主要成分的腐蝕瘤表面有很多裂縫，為微生物提供足夠的附生點并起良好的保護(hù)作用。

        Allen等從七個自來水公司收集樣品后進(jìn)行分析。根據(jù)鑒定結(jié)果，硅藻、藻類、絲狀和桿狀細(xì)菌是生物膜中最常見的微生物。他們認(rèn)為，生物膜中微生物豐富，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)檢驗法可能在很大程度上低估了輸配水系統(tǒng)內(nèi)微生物的數(shù)量。

        Ridgway和OIson則發(fā)現(xiàn)細(xì)菌斑塊狀隨機分布在樣品表面。這些零星生長的茵落的形態(tài)學(xué)差異很大，既有桿菌，也有連成鏈狀的球菌，還有絲狀和帶柄菌。其中一些細(xì)菌通過絲狀附屬器官粘附到管壁。

        由于(1)源水化學(xué)和生物性質(zhì)不同；(2)凈化效果差異；(3)輸配水系統(tǒng)的使用年限，材料組成和維修狀況；(4)樣品收集和預(yù)處理過程等有別，微觀研究的結(jié)果不完全一致。但所有收集到的資料都表明，微生物容易附生到輸配水管道表面。值得研究的是，盡管微生物在各種輸配水管網(wǎng)中都發(fā)生再生長，但大腸菌只在某些系統(tǒng)中出現(xiàn)嚴(yán)重的再生長現(xiàn)象。

        4.2細(xì)菌在輸配水系統(tǒng)內(nèi)再生長的培養(yǎng)證據(jù)

        從輸配水管道刮取生物膜進(jìn)行培養(yǎng)，結(jié)果HPC細(xì)菌在培養(yǎng)基上形成形態(tài)各樣的茵落，數(shù)量高時可達(dá)109個、cm2。硫酸鹽還原菌，硝酸鹽還原菌，亞硝酸鹽氧化菌，氨基酸氧化菌，硫氧化菌，不動桿菌(Acinetobacter)，節(jié)桿菌(Arthrobacter)，黃桿菌Flavobacter)，莫拉氏菌(Moraxelly)，芽抱桿菌(Bacilcus)，假單胞桿菌(Pseudomonas)，產(chǎn)堿桿菌(Alcaligenes)，無色細(xì)菌(Achromobacter)及其他多種異養(yǎng)菌常見于管道腐蝕瘤中。根據(jù)資料，80%的樣品中能檢出硫酸鹽還原菌，硝酸鹽還原菌則在所有腐蝕瘤中都有分布。酵母茵和絲狀真菌也出現(xiàn)在管道腐蝕瘤電數(shù)量分別在0.0-5.6x104個、100cm2，0.0-2.0×103cf-u、100cm2。Nagy和Olson研究了管道使用年限與附生細(xì)菌密度，HPC細(xì)菌數(shù)量增長1個對數(shù)單位。水中游離余氯含量與生物膜內(nèi)HPC細(xì)菌密度無相關(guān)性。即使將游離余氯維持在l-2mg/L水平，HPC細(xì)菌密度也高達(dá)1.9×104個/m2。種類鑒定表明，在輸配水系統(tǒng)內(nèi)不同部位生長的HPC細(xì)菌的種類相差很大。泡囊假單胞桿菌(PseudomonasVesicularis)和黃桿菌往往是水體優(yōu)勢種類，而在管底沉積物和管道生物膜中，節(jié)桿菌數(shù)量居多，可達(dá)到HP-C細(xì)菌總數(shù)的20%。顯然，存在一種促進(jìn)節(jié)桿菌附生到輸配水管道內(nèi)壁的力量，對其進(jìn)行研究于控制管道生物膜生長有重要意義。

        Donlan和Pipes將試片插入輸配水系統(tǒng)中研究管道生物膜的生長規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水溫在20℃-25℃時，細(xì)菌迅速附生到樣片表面，28-115天內(nèi)，樣片表面附生細(xì)菌的數(shù)量可達(dá)到104一108個、cm2，而在水溫5-9℃，29-84天內(nèi)，附生細(xì)菌的密度只有102一105個、cm2。細(xì)菌的附生程度與水體中HPC細(xì)菌的數(shù)量密切相關(guān)。流速和總余氯含量與生物膜內(nèi)細(xì)菌數(shù)量負(fù)相關(guān)。

        4.3大腸菌

        在NewJersey進(jìn)行的調(diào)查表明，輸配水系統(tǒng)內(nèi)的大腸苗來源于管道生物膜。監(jiān)測結(jié)果顯示，隨著出廠水在輸配水系統(tǒng)內(nèi)流動，大腸茵的數(shù)量增加了20倍。大腸苗在短時間水力停留過程中的生長不可能導(dǎo)致數(shù)量如此快速增長，必然由生物膜脫落引起。在輸配出廠水的過程中，水中大腸菌的物種多樣性增加。這反映輸配水系統(tǒng)內(nèi)具備適合大腸苗生長的條件。而且，生物膜內(nèi)生長的大腸雨的生化特點(API，20e)與水中浮游個體相同。

        研究者們在分析管道生物膜時都未分離出大腸苗。但沖洗管網(wǎng)后取樣分析，陰溝腸桿菌(Enterobactercl-oacae)，草生歐文氏茵(E.aglomerans)，蜂房腸桿菌(E.alvei)，弗氏檸檬酸茵(Citrobacter)，肺炎克氏桿菌(Klebsiellapneumoniae)，催娩克雷伯氏菌(K.oxytoca)等大腸菌有檢出，且其生化測試反應(yīng)，對抗生素的抵抗力，原生質(zhì)組成等與水中浮游個體相似。

        取樣方法不完善可能是未能從生物膜中檢出大腸苗的主要原因。大腸菌在輸配水系統(tǒng)內(nèi)零里分布，隨機取樣造成疏漏。深人研究時需要改進(jìn)調(diào)查方法。

        5影響輸配水系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌再生長的環(huán)境條件

        大腸菌在輸配水系統(tǒng)內(nèi)的再生長沒有特殊要求。一般情況下，當(dāng)管道內(nèi)出現(xiàn)有機物和懸浮顆粒物沉積，余氯消失，水溫升高等條件時，大腸曲就可能發(fā)生可生長。

        5.1環(huán)境條件的影響

        水溫可能是影響細(xì)菌在輸配水管道內(nèi)再生長的最重要控制因素，它還直接或間接作用于影響細(xì)菌再生長的其他因素，如凈水設(shè)備運行效率，消毒劑的滅菌效果，消毒劑的擴散，管道腐蝕速率，管網(wǎng)水力運行狀況等。大部分自來水公司還不具備調(diào)節(jié)水溫的設(shè)施，因而不能有效控制其作用。

        大量研究表明，水溫高于15℃后，細(xì)苗表現(xiàn)出較強的代謝活性。Fransolet等發(fā)現(xiàn)，除了生長速度，細(xì)菌的滯留期及產(chǎn)量也與溫度有關(guān)。例如，惡臭假單胞菌(Pseudomonasputidq)在7.5℃時的滯留期為3天。17.5℃時只10小時。顯而易見，低水溫時，細(xì)菌尚未發(fā)生大規(guī)模再生長就已流出管網(wǎng)，不會嚴(yán)重降低水質(zhì)，但高水溫可使水質(zhì)生物學(xué)指標(biāo)較大程度惡化。

        大腸桿菌和艾他腸道茵屬廣溫性細(xì)菌，在5-4℃溫度范圍內(nèi)部可生長。但當(dāng)水溫低于20℃后，大腸菌和產(chǎn)氣腸桿菌(Enterobacteraerogenes)生長極其緩慢。

        降水是從外界輸入話染源的環(huán)境過程。lowtller和Moser分析發(fā)現(xiàn)，雨后，水體濁度增加，源水總有機碳(TOC)達(dá)到最高值。Lecheva11ier等推測，雨水?dāng)y帶營養(yǎng)物進(jìn)入水體，提高了水體營養(yǎng)水平，有利于細(xì)菌增效。雨水還直接將多種細(xì)菌帶人濾池。

        5.2水體營養(yǎng)物質(zhì)的影響

        細(xì)菌在生長過程中必須從外界環(huán)境中攝取營養(yǎng)滿足物質(zhì)合成和能量代謝需要。碳、氮和磷是大腸茵和HPC細(xì)菌生長必需的。

        5.2.1磷元素

        磷在自然界主要以正磷酸鹽形式存在。大部分細(xì)菌不能直接利用這種形式的磷酸鹽，因而研究磷酸鹽在水中的形態(tài)轉(zhuǎn)換及其周轉(zhuǎn)率尤為重要。Herson等將磷酸鹽緩沖液加入主水管道，結(jié)果出現(xiàn)細(xì)眩生長加快的現(xiàn)象。他們視此很山結(jié)論，磷是細(xì)菌生長過程中的限制因子。但研究者們未考慮加入緩沖液后水體pH值的改變，實際上，pH值變化可能降低一些金屬的毒性或形成有利細(xì)菌生長的環(huán)境。Rosenzweig指出，磷酸鹽腐蝕抑制劑對大腸茁的影響作用不大，但正磷酸鋅濃度過高D寸，有些大腸茵的生長受抑制。

        5.2.2氮元素

        飲用水中氮化合物包括有機氮、氨、礎(chǔ)酸鹽、亞硝酸鹽，它們都會帶來不同程度的水質(zhì)問題。氨可作為自養(yǎng)苗的電子供體，促進(jìn)輸配水系統(tǒng)內(nèi)細(xì)面的生長。地下水中往往含有較大量的氨，水體難以維持生物穩(wěn)定狀態(tài)。水庫中氨氧化細(xì)菌增破不僅消輪余氯，也使水體亞硝酸鹽含量增加。

        各種利用氮的自養(yǎng)苗的生長周期長，只在水力停留時間長，水溫高時才帶來嚴(yán)重危害。人們還不清楚氮對大腸苗的影響。有些大腸苗，如克雷伯氏苗等固定氮，氮所起的作用更為復(fù)雜。

        5.2.3碳元素

        HPC細(xì)菌利用有機碳合成新的細(xì)胞物質(zhì)(同化作用)，釋放能量(異化作用)。水中有機碳主要是自然起源，由死的植物體分解生成。常見的有機碳包括富里酸和腐殖酸、聚多糖、蛋白質(zhì)。

        美國國家環(huán)保局(1JSERA)選擇80個地點測量出廠水中難降解總有機碳(NPTOC)含量，平均結(jié)果1.5mg/L。如果按HPC細(xì)菌對碳、氮、磷的需求比100：10：1(C:N:P)計算，有機碳是生長限制因子。

        可同化有機碳(AOC)是TOC的一部分，它們易為細(xì)菌消化吸收。1978年，VanderKooU首次提出測量AOC的生物分析方法。根據(jù)這種方法，美國一些學(xué)者對飲用水小AOC的含量進(jìn)行了監(jiān)測。結(jié)果表明，飲用水的AOC在1-2000ug(ac-Ceq)/L。

        LeChevallier等發(fā)現(xiàn)，在輸配過程中，飲用水AOC含量呈逐漸下降趨勢。實際上，出廠水離開凈水設(shè)備不久，水小AOC就明顯降低。分析發(fā)現(xiàn)，水中AOC含量與HPC細(xì)菌生長顯著相關(guān)。如果水中AOC低于54捍g兒，大腸桿菌生長被抑制，AOC高于50mg/L，大腸苗生長良好。很多自來水公司生產(chǎn)的自來水含有較高AOC，因而可能出現(xiàn)比較嚴(yán)重的細(xì)菌再生長現(xiàn)象。

        生物膜內(nèi)生長的細(xì)菌可通過多種途徑從貧營養(yǎng)水體攝取生長所需營養(yǎng)物質(zhì)。Geesey認(rèn)為，細(xì)菌分泌的細(xì)胞外化合物具有富集營養(yǎng)物的作用。A11en和Geldreich則發(fā)現(xiàn)，管道瘤抽提物促進(jìn)細(xì)菌生長。受鐵氧化物的刺激，大腸菌在20℃生長90小時后數(shù)量可達(dá)到2×108個/100mL。

        管材也是影響細(xì)菌生長的重要因素。Si、PVC、聚乙烯、瀝青涂層等都能促進(jìn)細(xì)菌再生長。尤其將瀝青涂層水浸后，用GC-MS可分析出48種有機化合物，30mg/L的余氯才能控制細(xì)菌生長。

        5.2.4無機能源

        輸配水系統(tǒng)中，可供自養(yǎng)細(xì)菌利用的無機能源包括亞鐵離子、還原性硫化合物、氫氣、錳、氨和亞硝酸鹽等。這些無機能源物質(zhì)對大腸菌的影響還不為人們了解。有可能是營養(yǎng)共生作用促進(jìn)生物膜內(nèi)細(xì)菌的生長。

        5.3余氯影響

        維持一定的消毒劑剩余右助于控制輸配水系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌的再生長，但無法徹底消除細(xì)菌的再生長現(xiàn)象。

        5.3.1游離余氯

        維持水中游離余氯含量與細(xì)菌數(shù)量下降并不顯著相關(guān)。Reilly和Kippen調(diào)查發(fā)現(xiàn)，即使將水中游離余氯維持在0.2mg/L水平，仍有63%的水樣中有大腸苗檢出。如果要抑制生物膜內(nèi)細(xì)菌的生長，游離余氯量高達(dá)15-20mg/L。

        Goshko等認(rèn)為，要控制輸配水管道內(nèi)大腸菌的生長，將游離余氯維持在6mg/L以上是必要的。但這種高游離余氯含量在實際中難以接受。首光，水中游離余氯含量高，THM化合物的生成量大，對人體健康構(gòu)成威脅。其次，高余氯帶來異味，管道腐蝕加速等問題。

        細(xì)菌在含氯水體中存活下來的機制包括附生到固體表面，細(xì)胞間發(fā)生凝聚，生物膜老化，細(xì)茵長出膠囊，滅菌前的生長環(huán)境，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)變化等。這此因素可能相互作用，增加滅菌生物膜的難度。

        5.3.2氯胺影響

        不同消毒劑對生物膜的作用方式不一樣。例如，細(xì)菌附生在鐵管表面時，3-4mg兒的游離余氯也不足以控制生物膜生長，而2.0mg/L氯胺即可有效減少生物膜內(nèi)存活細(xì)菌的數(shù)量。Hass等對此進(jìn)行分析時認(rèn)為，余氯反應(yīng)活性強，在滲人生物膜內(nèi)部之前就己消耗掉，而一氯胺反應(yīng)活性差，能部分滲入生物膜內(nèi)殺滅細(xì)菌。

        消毒劑不能滲入生物膜內(nèi)可能是高氯水中仍有大腸苗檢出的重要原因。有效控制生物膜在管道內(nèi)壁的生長，進(jìn)一步研究消毒劑在管壁--水界面的作用行為是必要的。

        5.4腐蝕和沉積物積累影響

        輸配水管道內(nèi)腐蝕干擾消毒劑的滅菌效率。氯在管壁--水界面與亞鐵離子發(fā)生如下反應(yīng)：2Fe(HC03)2十Cl2十Ca(HCO3)2一*2Fe(OH)3十CaCl2十6CO2

        若鐵以化合物形式存在，游離氯與之發(fā)生反應(yīng)的活性較化合氯強。生物膜積累來自金屬管材的亞鐵離子，因此，游離余氯運輸?shù)缴锬ず蟛粌H與細(xì)胞外聚多糖反應(yīng)，同時消耗亞鐵離子，降低游離余氯含量，使鐵腐蝕瘤內(nèi)出現(xiàn)數(shù)量較多的大腸苗。

        沉積物和碎屑在輸配水管道內(nèi)發(fā)生積累為細(xì)菌提供良好的生長環(huán)境，也使細(xì)茵免受消毒劑作用。沖洗或機械別除可除去疏松吸附征管壁的沉積物和管瘤。一般情況下，沖洗或副垢后應(yīng)適當(dāng)提高氯的投加量(5-50mg/L)，以殺滅沖洗下來的細(xì)菌，防止生物污染擴大并提高水質(zhì)。

        5.5水力影響

        Donlant和Pipes研究認(rèn)為，水流速度與生物膜積累負(fù)相關(guān)。管道內(nèi)水流速度快，輸送到管道內(nèi)壁的營養(yǎng)物質(zhì)多，有利于細(xì)菌生長。與此同時，消毒劑擴散快，水流切應(yīng)力大，抑制生物膜生長。管道內(nèi)水流不暢，消毒劑消耗速度快，微生物易發(fā)生再生長，因而死水端水質(zhì)一般較差。

        水流速度變化及水錘都是使腐蝕瘤從管壁表面脫落的重要因素。Opheim等調(diào)查發(fā)現(xiàn)，停水或進(jìn)水期間，水中細(xì)菌數(shù)量增加10培。其他物理振動干擾也可使水中細(xì)菌數(shù)量增加。Clark等試圖建立監(jiān)測余氯和THM生成量的水力模型，這對了解細(xì)菌在輸配水系統(tǒng)內(nèi)的再生長很有意義。

        6控制管道內(nèi)細(xì)菌再生長的措施

        6.1提高水處理效果

        控制細(xì)菌在輸配水管道生長的最根本措施是通過改進(jìn)水處理過程，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水，同時選擇合適的監(jiān)測方法，準(zhǔn)確判斷污染水體的細(xì)菌的來源，以利采取相應(yīng)防治策略。

        6.2沖洗管網(wǎng)

        沖洗和機械清除是改善管網(wǎng)水質(zhì)的傳統(tǒng)方法，但很少有自來水公司花費大量資金開展周期性的全面沖洗工作，也未配備相應(yīng)的工作人員。AWWA制訂了規(guī)劃和實施沖洗方案的原則，可作為有關(guān)部門工作參考。需要指出的是，一旦管網(wǎng)內(nèi)發(fā)生了細(xì)菌再生長現(xiàn)象，沖洗和機械清除只能控制細(xì)菌增生，無法徹底消除再生長現(xiàn)象。在NewHaven甚至出現(xiàn)沖洗后，由于生物膜脫落，水中大腸菌數(shù)量增加的情況。

        6.3使用有效消毒劑

        一些供水部門的生產(chǎn)經(jīng)驗表明，剩余化合氯的次生滅菌效果好。據(jù)Kreft等對70家使用氯胺的自來水公司的調(diào)查，氯胺滅菌能力強。Macleod和Zimmernlan報道，在末改用氯臟消毒前，56.1%的被檢水樣中有大腸苗檢出，改用氯胺后，大腸苗檢出率降至18.2%。

        LeChevallier等研究認(rèn)為，控制鐵管內(nèi)生物膜生長的剩余一氯胺量為2.0mg兒。在實際工作中，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)和管道特征對用量進(jìn)行調(diào)整。Hackensack自來水公司從1982年開始使用氯胺消毒，初期將氯胺殘余量控制在2.0mg/L。但出于水樣有大腸苗檢出并出現(xiàn)硝化作用，1986年，將氯胺殘余量提高到3.0mg/L，當(dāng)年夏季，水樣中很少有大腸菌檢。幾個月后，進(jìn)一步將氯臟殘余量提高到4.0mg/L。1986年11月以來，輸配水系統(tǒng)內(nèi)末再出現(xiàn)細(xì)苗再生長和硝化作用現(xiàn)象。

        很多自來水公司采用提高游離余氯含量(3-6mg/L)的辦法控制大腸菌的再生長，但效果不佳。使用氯胺并將其殘余量維持在2-4mg/L‘可能更為有效，但在實際操作前仍需進(jìn)行更大規(guī)模的系統(tǒng)研究。

        6.4控制管道腐蝕

        使用腐蝕抑制劑能提高游離余氯對鐵管生物股內(nèi)細(xì)菌的殺滅效果。LeCl、evallier等報道，調(diào)節(jié)pH和堿度，投加正磷酸鋅可使游離余氯的滅菌效果增加10-100倍。用石灰調(diào)節(jié)水體pH具有明顯的殺菌作用。在SPringfield管網(wǎng)系統(tǒng)，將pH調(diào)至10.2，游離余氯調(diào)至3-5mg/L，生物膜內(nèi)細(xì)菌生長被大大抑制。在水質(zhì)參數(shù)(pH，水溫等)變化幅度大的情況下，難以對腐蝕進(jìn)行有效控制，加入腐蝕抑制劑對大腸菌存活的影響不明顯。有必要進(jìn)一步研究腐蝕對游離余氯滅菌效果的影響。

        6.5控制水體營養(yǎng)水平

        生物處理是通過微生物生長除去水中營養(yǎng)物，從而生產(chǎn)出生物穩(wěn)定水，控制細(xì)菌在管道中再生長。生物處理形式多樣，包括流化床，慢砂濾，快砂濾，顆?；钚蕴?GAC)吸附等。這些生物處理工藝能有效除去可生物降解的有機碳，但在實際應(yīng)用時仍需進(jìn)一步論證。

        LeChevailier等的研究表明，粉末活性炭(PAC)不僅降低水中AOC含量，而且可使THM濃度下降50-75%。在預(yù)處理過程中加入氧化劑(如臭氧)有助于提高生物處理效果。通過氧化反應(yīng)，水中復(fù)雜的長鏈化合物轉(zhuǎn)化為易吸附到GAC或被細(xì)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細(xì)菌的代謝活性。同時，水中AOC含量增高，促進(jìn)細(xì)菌再生長。如果奧氧用量過大，產(chǎn)生的低分子化合物和極性氧化產(chǎn)物難發(fā)生吸附。而且，臭氧處理的成本是比較高的。

        K11ebler認(rèn)為，氧化使管網(wǎng)水中細(xì)菌發(fā)生再生長的概率增加，如果沒有生物過濾設(shè)施，那么供水部門應(yīng)慎重考慮使用具氧化工藝。

        6.6生物處理的優(yōu)勢

        生物處理的優(yōu)勢包括(1)能有效除去各種污染物；(2)提高處理效果；(3)除異臭、異味和異色效果好；(4)降低出廠水的余氯投加量；(5)抑制消毒劑副產(chǎn)物(THM)的生成；(6)降低細(xì)菌再生長所需營養(yǎng)物質(zhì)的濃度。很多自來水公司都需要解決出廠水異臭、異昧和異色，氯用量大，消毒副產(chǎn)物生成量大，管道內(nèi)細(xì)苗再生長等問題。如果條件許可，應(yīng)考慮采用生物處理工藝。

        6.6.1生物處理對污染物的除去作用生物處理能選擇性除去一些污染物。Wang等報道，GAC處理后，酚、氰化物、各種重金屬(Fe、Mn和Cu等)的除去率分別達(dá)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，接至出現(xiàn)臭氧--GAC處理后，水中揮發(fā)性有機物含量增加的情況。據(jù)此，一些研究人員指出，應(yīng)根據(jù)源水水質(zhì)和污染物類型選用生物處理工藝。

        6.6.2生物處理對水處理過程的影響臭氧-GAC處理過程中使用臭氧可提高混凝等水處理過程的效率，并增強色和鐵錳氧化物等的除去效果。奧氧-GAC處理后，水中TOC含量下降，能使濾床運行時間延長2-4倍，節(jié)省了更換和處理濾料的費用。

        6.6.3生物處理降低用氯量

        歐洲國家對出廠水進(jìn)行生物處理的目的在于除去水的異味和異色。同時也發(fā)現(xiàn)，GAC過濾處理后，消毒用氯量下降，這樣避免帶來異味和異色，而且使氯的剩余保持相對穩(wěn)定。據(jù)Balon等報道，由于生物處理后氯的穩(wěn)定性增加，可減少中途加氯站的建設(shè)。美國要求95%的管網(wǎng)水樣必須含有一定量的剩余消毒劑，設(shè)計生物處理工藝是報有意義的。

        6.6.4生物處理降低氯化副產(chǎn)物J6生成

        生物處理后，消毒用氯量下降，反應(yīng)副產(chǎn)物的生成量也減少。就達(dá)到消毒副產(chǎn)物控制標(biāo)準(zhǔn)而言，生物處理是一種很好的選擇。

        6.6.5生物處理抑制細(xì)菌再生長控制輸配水系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌的再生長是對水體進(jìn)行生物處理的主要原因之一。生物處理可除去90%左右的AOC，對其他營養(yǎng)物質(zhì)的除去率也高，因而能有效抑制細(xì)菌在輸配水系統(tǒng)內(nèi)生長。Bour-bigot等報道，生物處理后，水樣的細(xì)菌檢出率1%，大腸桿菌檢出率僅0.3%。

        在水體生物穩(wěn)定性好的情況下，無需進(jìn)行二次消毒。一般要求生物處理后水體AOC<50mg/L，TOC<2.0mg/Lo低于這兩個臨界值，大腸茵生長才被抑制。如果要攝制HPC細(xì)菌生長，需進(jìn)一步使AOC<10mg/L。

        6.7生物處理的不足

        生物處理涉及細(xì)菌等微生物的生長培養(yǎng)，這些微生物可能進(jìn)入出廠水中，污染水體。事實上，GAC濾出水中檢出了腸桿菌，克雷伯氏菌，檸檬酸桿菌，哈夫尼茵，變形茵，氣單胞菌等屬的細(xì)菌。從九個水廠取樣分析，結(jié)果表明，17%的水樣含有附生大腸菌的碳顆粒，其中28%的大腸茵為糞大腸菌生物型。為了控制附生細(xì)菌進(jìn)入出廠水后再生長，一些歐洲學(xué)者建議取消預(yù)氯化，在GAC過濾后再投加氯。

        7小結(jié)

        大腸茵的再生長問題受到越來越廣泛的關(guān)注。與大腸茵再生長密切相關(guān)的參數(shù)包括溫度和降水等環(huán)境因子，水體營養(yǎng)物(C、N、P)含量，消毒劑殘余量，腐蝕，沉淀物積累，水力條件等。處理不徹底則使受損細(xì)菌及附生在顆粒表面的細(xì)菌進(jìn)入出廠水中。必須尋找適當(dāng)?shù)臋z測方法計數(shù)這些細(xì)菌并對處理效果進(jìn)行準(zhǔn)確評估。

        有關(guān)輸配水系統(tǒng)內(nèi)微生物生態(tài)的研究正在不斷走向深入。人們已在一定程度上認(rèn)識了微生物抵抗消毒劑的機制，開始對出廠水進(jìn)行生物深度處理。在將來一段時間里，需要探討如何將現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域，同時進(jìn)一步研究微生物生態(tài)學(xué)基本原理。

        生物處理，生物膜，可同化有機碳等術(shù)語開始為人們接受。供水部門在改善供水生物指標(biāo)時，必須重視對水處理過程的監(jiān)測，加強對輸配水系統(tǒng)的維修，及時消毒管道內(nèi)壁，控制水體營養(yǎng)水平。

        對自來水大腸菌含量的要求會越來越嚴(yán)格。為了保證水質(zhì)，供水部門應(yīng)持之以恒地開展研究并不斷將研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)實際。