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（二）
3.2管材
供水管網(wǎng)管材類型對(duì)生物穩(wěn)定性的影響差異應(yīng)予以重視。由于金屬管壁的腐蝕較塑料管材明顯，同時(shí)不同材料管壁的粗糙程度不同，對(duì)AOC產(chǎn)生影響亦不同。付軍等研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)投加一定量的消毒劑時(shí)，金屬管中AOC顯著高于塑料管材及出廠水，銅管和鍍鋅管中AOC高于PPR管。此外，不同的管材腐蝕所釋放的物質(zhì)也有所差異，對(duì)水質(zhì)指標(biāo)的影響也不同。管材的管齡以及腐蝕程度都是影響供水水體中微生物穩(wěn)定性的重要因素。羅東浦等研究發(fā)現(xiàn)臭氧對(duì)PPR、PE、不銹鋼等多種供水管材都存在溶蝕作用，導(dǎo)致水質(zhì)VOCs、TOC等有機(jī)物指標(biāo)升高，不同類型供水管材存在較明顯差別。肖偉民等開展了不同消毒劑的管材浸泡試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)管材對(duì)水質(zhì)VOCs、TOC指標(biāo)的影響要大于消毒劑種類的影響。盡管并未有直接研究證實(shí)臭氧消毒供水工程中管材對(duì)水質(zhì)生物穩(wěn)定性的影響，但根據(jù)上述研究仍可以判斷，當(dāng)飲用水采用臭氧消毒時(shí)，管材將是其中一項(xiàng)重要影響因素。
3.3水力停留時(shí)間和臭氧濃度
飲用水從出廠到用戶的停留時(shí)間越短，流速越快，微生物再生越少。然而，管網(wǎng)水水流對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)具有雙重效應(yīng)：一方面，流速越大，管壁生物膜處的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)越多，從而促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng)；另一方面，流速越大，對(duì)管壁生物膜的沖刷越強(qiáng)，阻礙生物膜生長(zhǎng)。由于臭氧半衰期短，出廠一段距離后，臭氧濃度即會(huì)降低到較低水平，因此需要同時(shí)考慮水流帶來的管壁營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)累積和對(duì)生物膜的沖刷。
臭氧濃度對(duì)生物穩(wěn)定性的影響也有兩面性：一方面，低臭氧濃度會(huì)給細(xì)菌提供在管網(wǎng)中二次生長(zhǎng)的有利條件；另一方面，臭氧投加量低，水體AOC水平也低，水質(zhì)生物穩(wěn)定性增強(qiáng)。
3.4營(yíng)養(yǎng)源
飲用水生物穩(wěn)定性與其所在水中的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境有很大關(guān)聯(lián)，這既包括AOC、BDOC等形態(tài)的碳源，也包括MAP等磷源以及氨氮等氮源，這些都是微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)因子。相關(guān)研究表明，有機(jī)碳、氮、磷的比例為100∶10∶1左右就可提供微生物生長(zhǎng)的必要條件。廖一鳴等研究證實(shí)調(diào)控上述營(yíng)養(yǎng)因子的水平能夠控制微生物的再生。
3.5水處理工藝
不同的水處理工藝去除AOC的效果也顯著不同，這將影響到采用臭氧消毒時(shí)的飲用水生物穩(wěn)定性。從表2可知，常規(guī)處理工藝和優(yōu)化混凝工藝對(duì)AOC有一定去除能力，但效果不穩(wěn)定。活性炭是非極性或弱極性的吸附材料，能有效地去除水中有機(jī)物，并且臭氧-活性炭工藝能夠?qū)OC達(dá)到很好的去除效果，可獲得生物穩(wěn)定的出廠水。
表2不同處理工藝對(duì)AOC的去除效果
4采用臭氧消毒時(shí)飲用水生物穩(wěn)定性的控制措施
(1)規(guī)范臭氧消毒應(yīng)用范圍。為避免微生物在供水管道中滋生引起的二次污染，筆者建議僅將單一臭氧消毒用于配水管網(wǎng)較短的小型水廠；而由于酸性條件下，臭氧分解產(chǎn)生的羥基自由基較少，所以臭氧消毒不適用于pH值較低的水體；由于溫度過高會(huì)降低臭氧在水中的溶解度，加速分解，而水溫過低，會(huì)降低羥基自由基的反應(yīng)速度，所以在水溫過高或過低的水體不使用臭氧消毒。
(2)重視水質(zhì)凈化效果，控制臭氧投加量。建議在臭氧消毒之前先確保顆粒物的良好去除效果，因?yàn)槌粞鯚o法殺滅顆粒物所包裹的微生物，同時(shí)通過減少對(duì)臭氧的持續(xù)性消耗，可在一定程度上保證殘余臭氧的濃度，抑制生物膜生長(zhǎng)。當(dāng)濁度低于0.2 NTU時(shí)，1.6～2 min mg/L的作用量對(duì)于消毒即可(例如投加0.4 mg/L臭氧持續(xù)5 min)。由3.3部分論述可知，在可控制微生物二次生長(zhǎng)水平的前提條件下，盡可能降低臭氧投加量，也是增強(qiáng)水質(zhì)生物穩(wěn)定性的方法之一。
(3)優(yōu)化水處理工藝，控制營(yíng)養(yǎng)元素濃度。去除微生物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是實(shí)現(xiàn)生物穩(wěn)定性目標(biāo)重要途徑。臭氧不僅對(duì)水的可生化性有所改善，而且對(duì)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的含量可以不斷增加，升高AOC濃度，而AOC的增加是水處理的不利影響因素。常規(guī)水處理工藝對(duì)AOC去除效果有限，在水源水有機(jī)物含量較高差或受到污染時(shí)，臭氧必須與預(yù)處理、活性炭等工藝相結(jié)合，才能對(duì)AOC有較好的去除，保證飲用水中生物的穩(wěn)定性。
(4)采用優(yōu)質(zhì)供水管材，加強(qiáng)管網(wǎng)維護(hù)。鑄鐵管道易形成鐵銹瘤，內(nèi)表面的不平整形成營(yíng)養(yǎng)相對(duì)豐富區(qū)域，使細(xì)菌附著生長(zhǎng)導(dǎo)致飲用水生物穩(wěn)定性下降。相對(duì)鑄鐵管道，塑料和不銹鋼材質(zhì)的管道因其內(nèi)壁表面光滑不易附著細(xì)菌，微生物與消毒劑更能充分接觸，從而有利于生物穩(wěn)定性的控制。另外，對(duì)管道進(jìn)行防腐、內(nèi)表面光滑處理，采用性能良好管材更換舊管道，加強(qiáng)供水管網(wǎng)檢修與維護(hù)，做好定期沖洗等都會(huì)有對(duì)供水管網(wǎng)微生物再生很好的防治作用。
5結(jié)語
近年來，臭氧消毒在供水工程中的應(yīng)用日趨增加。然而，臭氧不穩(wěn)定、易分解，消毒后會(huì)增加水中AOC含量，管網(wǎng)中微生物存在大量繁殖的可能。因此，考慮到維持供水管網(wǎng)中水質(zhì)生物穩(wěn)定性的需要，應(yīng)用過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)。
(1)根據(jù)供水工程的管網(wǎng)長(zhǎng)度、水體pH值、水溫等條件，確定是否適宜選用臭氧消毒工程建設(shè)中應(yīng)該采用PPR、不銹鋼等優(yōu)質(zhì)管材，避免有機(jī)物的溶出和微生物的附著再生；
(2)在水廠水處理工藝中，應(yīng)提升水質(zhì)凈化效果，合理控制臭氧投加量，優(yōu)化處理工藝，控制出廠水中營(yíng)養(yǎng)元素的含量，盡可能提高管網(wǎng)水的生物穩(wěn)定性；
(3)水廠應(yīng)加強(qiáng)對(duì)出廠水和末梢水中臭氧濃度、微生物指標(biāo)的檢測(cè)，確保符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。
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