給水管中細菌生長及生物膜特性試驗研究.pdf

1、自來水廠水通過管網(wǎng)送到用戶途中由于管壁生物膜的存在及細菌再生長往往會導致水質(zhì)下降。生物可同化有機碳AOC(AssimilableOrganicCarbon)是微生物最易利用的有機物，其對管道腐蝕及對水質(zhì)的影響是通過異養(yǎng)菌的活動過程而加劇的。飲用水中含有的營養(yǎng)物AOC是管網(wǎng)中微生物繁殖并在管道內(nèi)壁形成生物膜的內(nèi)因，生物膜的形成是管道腐蝕、結(jié)垢和污垢出現(xiàn)的前因或誘導因素。本文以清華大學地下水和北京水源九廠濾后水為研究對象，通過實驗室和現(xiàn)場試

2、驗，利用生物膜培養(yǎng)反應器(BAR)，研究AOC、管材、濁度、余氯與懸浮菌、生物膜生長的關(guān)系、生物膜的形成規(guī)律及生成特性，懸浮菌與生物膜活性的差異進行了試驗研究。 研究表明，在進水AOC相對比較穩(wěn)定的情況下(100μgac-C/L)時，出水的AOC隨著掛片上附著細菌及懸浮菌的增減而相應的增減，生物膜與水中AOC有較好的響應關(guān)系。生物膜發(fā)育之前，干凈的表面第一次與未經(jīng)滅菌的水接觸時，有機物質(zhì)和微生物細胞傳送其上，掛片表面一旦浸入水中

3、，吸附會馬上開始，在運行第二天第一次取樣，PE、不銹鋼、鍍鋅鋼掛片上生物量分別達到4.4×105cfu/cm2、1.7×104cfu/cm2、1.7×104cfu/cm2。 以濾后水接活性碳柱出水為原水(AOC約為100μgac-C/L)的的試驗中，鍍鋅鋼快速銹蝕，形成紅色氧化物進入水中，使出水變?yōu)榧t色；而PE，不銹鋼、PVC三種材料不會引起水的色度上升。四種掛片上單位面積細菌達到最大值依次增加的順序依次為：不銹鋼、PVC、PE

4、、鍍鋅鋼。PE、不銹鋼、鍍鋅鋼上附著生物膜細菌數(shù)達到最大的時間一樣，都是在運行第26天，PVC時間較短在第17天達到最大細菌數(shù)。四種材料中金屬材料最好的是不銹鋼，有機材料是PVC。以臭氧-活性炭柱出水為原水(AOC為4μgac-C/L)的試驗中，不銹鋼、PVC、鍍鋅鋼分別在第7天和第8天生物膜附著細菌數(shù)達到最大，三種掛片上細菌生長具有相似的變化規(guī)律，在達到最大生物量時，依次增加的順序是不銹鋼、PVC、鍍鋅鋼。 細菌數(shù)目的增長往往

5、影響著水的濁度，以掛有PE掛片的BAR為例，出水濁度的變化趨勢與反應器內(nèi)出水的懸浮菌的變化幾乎一樣。在反應器出水濁度最高0.011cm-1時，懸浮菌也達到最大值7.5×105cfu/mL，濁度最低0.001cm-1時，懸浮菌也最低3.0×104cfu/mL。而掛有鍍鋅鋼掛片的BAR出水濁度與懸浮菌之間的相關(guān)性差，可見掛有非腐蝕性掛片的反應器里，懸浮菌是影響濁度的主要因素。 懸浮菌與生物膜上附著細菌數(shù)之間有著相關(guān)關(guān)系，以掛有PE掛

6、片BAR為例，出水懸浮液數(shù)量變化與生物膜上生物量走勢情況一樣，隨著生物膜上附著菌量的增加，水中懸浮菌的數(shù)量也隨著遞增并達到最高的數(shù)量。生物膜上活菌量的下降，懸浮菌量也隨之下降，只是懸浮菌下降的速度較生物膜上細菌量下降的趨勢滯后一些，這是由于生物膜的脫落增加了水中原有懸浮菌的量。 通常對不同設計參數(shù)的BAR研究生物膜發(fā)育的對比方面的研究較少，本研究以兩個不同設計參數(shù)的BAR為研究對象，掛片水平分區(qū)的四個部分在生物膜形成4天后，其上

7、部(M1、M2)和下部(M3、M4)的生物量有顯著的差異，兩個掛片下部(M3、M4)的生物量都要高于上部(M1、M2)一到兩個數(shù)量級。掛片垂直分區(qū)的兩個部分(X、Y)在生物膜形成5天后，其生物量差異顯著，在運行5天后，X區(qū)附著的生物膜密度較Y區(qū)附著的數(shù)量明顯厚，而且生物量也高一些。相同進水條件(AOC相同40μgac-C/L，流量相同25mL/min)在不同反應器，不同剪切力作用下，生物膜達到最大生物量差別不大。 水中有一定的氯

8、會抑制水中懸浮菌和生物膜上細菌數(shù)，當BAR進水AOC控制在50μgac-C/L，余氯濃度控制在0.3-0.5mg/L時，四種管材上的生物膜得到有效的控制，均不超過103cfu/cm2量級，不銹鋼上生物量最多也僅為2.1×102cfu/cm2，依次遞減的順序為不銹鋼、鍍鋅鋼、PE、PVC。 懸浮菌與生物膜上細菌的新陳代謝能力差別很大，連續(xù)運行BAR，當掛片上生物膜成熟后，間歇模式下運行，隨著水中AOC的降低，懸浮菌與生物膜上細菌數(shù)