北京市给水管网管壁微生物膜群落

北京市水污染防治技术目录（2020年版）编写组2020年7月第一部分技术目录- 1 -- 2 -- 3 -- 4 -- 5 -- 6 -- 7 -- 8 -- 9 -第二部分技术介绍技术编号1一、技术成果名称及所属领域技术名称：“水魔方”湿地生态净化罐所属领域：农村及面源污染治理技术二、依托单位及联合申报单位北京华宇辉煌生态环保科技股份有限公司三、基本原理及工艺流程“水魔方”湿地生态净化罐（“Water magic cube” Wetland Ecological Purification Tank, 简称WET），针对生活污水产生量小于50m3/d的点污染源而研发的污水就地净化设备。

主要采用改良A/O工艺与垂直生态湿地工艺相结合，罐体特殊结构设计，并结合德国新进微孔曝气技术、气升推流循环技术、以及三相分离速澄技术。

在反应器内加装生物特殊填料并形成兼氧环境，使微生物有效降解有机污染物；同时，通过生态湿地的绿植根系吸附、挥发、固定、转化作用，降解氨氮、磷等营养物质，更进一步的净化污水水质。

生活污水收集进入集水罐，通过格栅拦截固体废渣后，再提升至WET生态净化罐中净化处理，出水可以辅加氯（或缓释氯片）消毒后标排放或收集进行回用。

图1 工艺流程图四、技术创新点（一）采用A/O与人工湿地技术相结合的工艺，通过好氧微生物分解有机物，同时，通过湿地填料的吸附及湿地植物的吸收分解污染物，使水质在反应器内得到多重净化；（二）空气提升技术是利用液体密度差使液体得以提升的方法。

本产品利用空气提升技术实现了剩余污泥的排放及硝化液的回流，具有结构简单，操作方便，免维护，能耗低的优点；（三）采用进口TPU微孔曝气技术，实现泥水混合液的搅拌混合，控制缺氧池DO在最佳范围内，为脱氮提供条件。

传氧效率高，气泵能耗低；（四）污水经过反应器内的AO段后，再经过特殊设计的三相分离区域，使活性污泥回流到反应器内，同时，使底部曝气产生的气泡上升回到好氧区，水被分离进入到湿地填料区内。

浅谈以首都核心区水环境为中心的雨水管网小流域系统运营管理模式赵金龙发布时间：2021-11-10T03:16:37.377Z 来源：基层建设2021年第24期作者：赵金龙[导读] 着眼首都核心区水环境质量提升，通过雨水排水管网小流域的专业化管理模式，依托“河长制”，实现每条河道上游排水设施的系统性北京城市排水集团有限责任公司北京 100044摘要：着眼首都核心区水环境质量提升，通过雨水排水管网小流域的专业化管理模式，依托“河长制”，实现每条河道上游排水设施的系统性、流域化管理，高质量提供首都核心区水环境保障度。

同时结合首都核心区控规（街区层面）中关于东西城成立183个街区的规划，在保障雨水流域系统完整的前提下，体现雨水流域综合班组与183个街区的对接服务，着力转变重污水、轻雨水的管理思维，从改善水环境向服务水生态转变。

关键词：雨水小流域；水环境改善；核心区控规；排水服务保障一、雨水小流域划分首都中心城区在污水小流域运营管理方面建立了排水管网专业化运营模式，实现了污水管网管理系统化、精细化、标准化、规范化。

在污水小流域管理成熟的基础上，探索以核心区河道水系和雨水管网系统服务范围为小流域的运营管理模式，首都核心区共分为三个级别流域：一级流域：按水系流域分为坝河流域、通惠河流域、凉水河流域共3个一级流域系统。

二级流域：按河道名称分西坝河流域、北护城河流域、西盖板河流域、东盖板河流域、前三门盖板河流域、永定河引水渠流域、莲花河流域、西护城河流域、南护城河流域、东护城河流域、凉水河流域11个二级流域系统。

三级流域：按照排河口上游服务范围，第三级雨水小流域排河口上游管线小于1公里的，为便于管理与临近较大一点小流域进行整合、优化，共分为190个三级流域系统。

由于前三门盖板河流域服务的范围广、排水设施量较大、涉及政务保障、服务中央机关单位等特殊任务，同时考虑北京市远期玉河古河道修复规划等因素，结合现况从管理角度优化成为两个二级流域系统，即前三门盖板河流域和玉河流域。

配水管网中生物膜的影响因素及相关的检测技术邝璐许仕荣（湖南大学土木工程学院水工程与科学系，长沙 410082）摘要：本文探讨了配水管网中影响生物膜生长的各种因素:营养物质、消毒剂、温度、生物膜龄及管材等等在不同情况下对生物膜的影响。

并介绍了几种生物膜的分析检测技术。

关键词：配水管网生物膜营养物质消毒剂温度生物膜龄管材检测技术配水管网中的生物膜里生长着大量的微生物，数量大大多过水中的浮游微生物，成为藏污纳垢的场所。

某些细菌能腐蚀管壁，管道的锈蚀以及生物膜的胞外聚合物（EPS）又会导致水中余氯的迅速减少。

管道中出现生物膜后会影响流速、水压等等，严重时导致爆管、“黑水”、“红水”等水质事故。

生物膜老化脱落后又使得饮用水的色度、浊度、大肠杆菌指标都会明显增加。

另外，异养菌平板计数（HPCs）高会干扰指示微生物的检测，可能出现大肠杆菌阳性的水样，导致不正确的水质信号，甚至会掩盖真实的微生物污染。

生物膜中大肠杆菌的繁殖会导致粪便污染方面的水质不确定性。

管壁上的生物膜也会导致无脊椎动物的生长，从而引起用户抱怨。

Servais的实物试验表明生物膜中的细菌数量与水中浮游细菌数量有线性关系。

这与清华大学李爽、张晓健的结论相同。

LeChevallier全面调查了饮用水配水系统后显示，配水系统中的大肠杆菌来自于管壁上的生物膜。

微生物要黏附在管壁上生长的原因，可能是因为这样使其更容易获取营养物质。

如输水管壁上生成的生物膜能增强机会致病菌（包括军团菌属、分枝杆菌属和气单胞菌属）的繁殖。

微生物分泌的胞外聚合物（EPS）可能为微生物提供了一个理想的可以长期居住的环境。

这些有机高分子基质能将微生物紧紧包裹起来，使它们免受诸如抗生素或其它生物活性化合物的周边环境影响。

同时，也为某些厌氧菌提供了缺氧或无氧的环境。

消毒剂存在的条件下，生物膜增长的能力取决于生物膜中生物量的多少。

1生物膜的影响因素影响配水管网中生物膜生长的主要因素有：可生物降解有机物（BOM）的浓度、消毒剂剩余量、温度、管材、腐蚀的存在以及生物膜－水体界面上的剪切力。

膜处理工艺在北京燕房卫星城城关再生水处理中的应用为了对北京市燕房卫星城城关污水处理厂的排水资源进行资源化再生利用，变废为宝，房山区政府和水务局提出了建设城关再生水厂及回用管网工程，拟在污水厂内建设一座再生水厂，同时配套建设中水回用主干管工程，行成一套中水再生回用系统，服务于区内的工业企业生产使用及市政杂用。

考虑到出水水质稳定性和经济技术方面的原因，城关再生水厂主体工艺采用连续膜处理技术。

北京燕房卫星城城关污水处理厂位于城关东南部田各庄村，流域面积约31.6km2，该处理厂规划占地7ha，合计105亩，处理规模按2010年6万m3/d考虑，一期处理能力为2万m3/d，二期设计处理能力为4万m3/d。

一、城关再生水用途按照《房山城关中水规划》，城关再生水厂的供水范围为燕东路以南，大石河以西，燕洪路、内环西路、南水北调东路以东，顾册南路、顾册大街、污水厂北路以北。

含工业用地、以及羊头岗村和田各庄新村建设用地。

考虑到南水北调干渠贯穿城关地区，从避免再生水管径和埋深较大，防止污染隐患的角度考虑，城关地区的再生水管道应尽量避免与南水北调干渠交叉。

另外，城关地区地形复杂，高低错落，北高南低，高差约41m，规划采用分区供水方式，以南水北调为分界线，把城关地区分为南、北两个区域，分别供给再生水。

在南水北调干渠南路南侧，燕房路以东，房山火车站西北，安排一座再生水加压泵站，用来由南区向北区供水。

沿城关地区的城市主干路和次干路布置再生水管网，并形成环状。

南区和北区分别形成27个和9个环。

结合房山城关地区的城市建设发展规划，城关再生水主要用户为区内工业用水户、城关地区的绿化灌溉、道路浇洒、河湖补水和部分低质工业用水。

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COM（一）工业用水南区的两个工业用水大户为化工四厂和首创轮胎厂。

1、化工四厂根据化工四厂提供的用水调查报告，化工四厂需要的中水主要用于锅炉补给，循环冷却水和厂内绿化用水。

下水道管渠内壁生物膜的形成及其特性下水道管渠内壁生物膜的形成及其特性引言：下水道管渠是城市中排放生活污水和雨水的主要通道，长时间的使用和不恰当的管理导致管渠内壁容易形成生物膜。

生物膜是一层由微生物、藻类和细菌等形成的具有一定粘附性的生物聚集体，是一种常见的生物组成形式。

本文将探讨下水道管渠内壁生物膜的形成机理和其特性。

一、下水道管渠内壁生物膜的形成机理：下水道管渠内壁生物膜的形成是一个复杂的过程，涉及到多种微生物的相互作用和环境因素的影响。

1.1 微生物的附着：微生物在管渠内壁附着的过程是生物膜形成的首要步骤。

微生物通过表面粘附蛋白质、多糖和胞外聚合物等物质，使自身牢固地与管渠内壁结合。

1.2 微生物的增殖：附着在管渠内壁上的微生物通过分裂繁殖，形成一个聚集体，进而逐渐增多。

微生物的增殖速度受到环境因素的影响，如温度、pH值、氧气含量等。

1.3 细菌协同作用：在生物膜形成的过程中，不同种类的微生物之间会进行协同作用。

某些菌种会产生胞外酶来分解有机废物，为其他微生物提供营养物质，从而促进生物膜形成。

二、下水道管渠内壁生物膜的特性：下水道管渠内壁生物膜具有诸多特性，其中包括生物多样性、黏附性、耐受性和稳定性。

2.1 生物多样性：下水道管渠内壁生物膜中包含的微生物多样性丰富。

不同种类的细菌、藻类和真菌等均可存在于生物膜中，形成一个复杂的微生物群落。

2.2 黏附性：生物膜具有很高的黏附性，可以牢固地附着在管渠内壁上。

这种黏附性是由微生物表面分泌出的粘附物质所致，可以抵抗水流的冲刷作用。

2.3 耐受性：下水道管渠内壁生物膜能够耐受一定程度的环境变化。

例如，它可以耐受高浓度的有机物质和重金属等污染物，因为微生物能够分解这些有机物质并将其转化为无害物质。

2.4 稳定性：生物膜具有较强的稳定性，长期存在于下水道管渠内壁上。

即使在剧烈的水流冲刷下，生物膜也能保持相对稳定的状态。

三、下水道管渠内壁生物膜的影响及控制措施：下水道管渠内壁生物膜的存在对下水道系统的运行和维护产生一定的影响，因此需要采取相应的控制措施。

下水道管渠内壁生物膜的形成及其特性【摘要】下水道管渠内壁生物膜是由微生物在管道内壁聚集而形成的一层生物膜，对管道的稳定运行具有重要影响。

本文主要从生物膜的形成过程、组成成分、作用机制、影响管道的方式和控制方法等方面进行了探讨。

发现生物膜的形成过程与微生物的附着、生长和聚集密切相关，主要由蛋白质、多糖等成分构成，并通过降解废水、抑制腐蚀等方式影响管道的运行。

最后总结了生物膜在下水道管渠中的重要性，指出当前研究现状较为薄弱，未来需要深入探讨生物膜的形成机理、控制方法等问题，以促进下水道管渠的正常运行。

展望未来，将重点关注生物膜的微生物组成、结构特征等方面的研究，为管道的长期稳定运行提供科学依据。

【关键词】下水道管渠、生物膜、形成过程、组成成分、作用机制、影响、控制方法、重要性、研究现状、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景下水道管渠是城市污水处理系统中的重要组成部分，其内壁生物膜的形成对管道运行和污水处理有着重要的影响。

生物膜是由微生物在管道内壁上生长形成的一种生物膜，可以附着于管道内壁上，形成一层或多层的微生物组成的薄膜。

生物膜中的微生物可以利用管道内的有机物质和无机物质进行代谢和生长，形成一种复杂的微生物群落。

随着城市污水处理系统的发展和城市化进程的不断加快，下水道管渠内壁生物膜的形成已成为一个备受关注的课题。

了解生物膜的形成过程、组成成分、作用机制以及对管道的影响，对于提高污水处理效率、延长管道使用寿命和减少管道运行故障具有重要意义。

开展对下水道管渠内壁生物膜的研究具有重要的理论和实际意义。

1.2 研究目的研究目的是为了深入探究下水道管渠内壁生物膜的形成机制及其特性，揭示生物膜在管道运行中的作用机制和影响因素，为管道清洁与维护提供科学依据和技术支持。

通过研究生物膜的组成成分和控制方法，探讨如何有效降低生物膜对管道的不利影响，提高管道的运行效率和寿命。

通过对生物膜在下水道管渠中的重要性、研究现状和未来研究方向的总结和分析，为进一步深入研究和应用生物膜在管道工程中的可行性和前景提供参考。

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管材和流速对供水管道生物膜形成的影响祝泽兵;吴晨光;钟丹;袁一星;单莉莉;张杰;袁媛【摘要】针对供水管网中不断变换的管材和水力条件,运用异养菌计数和PCR-DGGE技术研究了特定余氯质量浓度下管材和流速对水质和管道生物膜形成的影响.结果表明:管材对主体水余氯、TOC、细菌总数和生物膜群落结构影响均较大,而流速只对主体水余氯和生物膜细菌总数影响较大;同一时期,PE管道附着细菌总数显著大于不锈钢;同类管材中0.2和0.4m/s流速下生长的生物膜细菌总数差异不显著,但均显著大于0.8 m/s流速下生长的生物膜细菌总数;生物膜成熟时鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)占优势且广泛存在,而某些疏水性细菌则较难在不锈钢管材上聚集,特别是在流速增大时更难聚集.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2014(046)010【总页数】6页(P31-36)【关键词】管材;流速;生物膜;微生物群落结构【作者】祝泽兵;吴晨光;钟丹;袁一星;单莉莉;张杰;袁媛【作者单位】哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,150090哈尔滨;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,150090哈尔滨【正文语种】中文【中图分类】TU991.21供水管网系统是一个在贫营养条件下维持较高质量浓度余氯的极端环境体系，很多微生物仍然能够存活于供水管网系统中［1］.由于管道内壁具有较大的比表面积，供水管网系统至少有95%的微生物附着在管道内壁生长.这些附着在管壁生物膜的微生物会威胁饮用水的水质安全.一方面在供水管网中贫营养条件下生长的微生物对余氯具有较高抵抗性，甚至在极高的余氯条件(10或25 mg/L)下，管壁生物膜的微生物仍然可以再生长并使氯衰减［2］;另一方面，生物膜在水力冲刷下会带来感官学(如视觉、嗅觉、味觉等)和卫生学(如致病微生物)问题［3］.因此，对供水管网管壁生物膜形成、生长发育和控制的研究受到广泛关注.供水管网中诸多因素如水力条件、管材、消毒剂类型及浓度、水体中营养物质浓度等都会影响生物膜的形成和生长［4］.通常，经自来水厂处理合格的饮用水，由供水管网系统输送至用户龙头时，管材和水力条件会随着供水管网的延伸而发生明显的变化［5］.无论管道材质如何，管道内壁都会形成生物膜［6］.同时，水力条件的变换对生物膜的累积和脱落具有重要作用，以往研究多集中在水力、水质条件对生物膜生物量形成的影响上［4，7］，而关于水力条件与管材因素对生物膜形成的交互影响的研究较少，有关管材和水力条件模拟试验研究的报道还不多见.本文通过动态供水系统模拟试验，研究了管材和流速对水质、管壁生物膜生物量形成和种群变化的影响，以期为供水管网管壁生物膜的控制奠定理论基础，对于保证饮用水在供水管网系统中的安全输送具有重要意义.1 实验1.1 实验装置及方法采用6套管道模拟系统并联运行，共用一个高位水箱，模拟不同管材和流速的供水管道，管道模拟系统示意见图1.其中高位水箱材质为304不锈钢，容积为1.2 m3，低位水箱材质为PVC，容积为50 L，管段生物膜反应器为20段串联的小管段，PE管段长10 cm，由外径30 mm、壁厚3 mm的新管道加工而成.304不锈钢管段长12.5 cm，由外径25 mm、壁厚1 mm的新管段加工而成.高位水箱连接到低位水箱的干管为304不锈钢管，其他辅助管道材料为PVC管，阀门为不锈钢材质.实验装置组装前，将新购置的PVC管和低位水箱用10 mg/L的NaClO溶液浸泡1个月，期间每3 d换一次水，以降低PVC材质对水质的影响.之后，将实验新管段、PVC管和低位水箱先用洗液清洗一遍，再用70%(体积分数)乙醇浸润冲洗一遍，用去离子水冲洗3遍，干燥待用［8］.实验装置组装后，将自来水注入高位水箱，加入NaClO溶液搅拌使其余氯终质量浓度约为30 mg/L，开启阀门1和水泵1，待30 mg/L余氯的自来水注满低位水箱后关闭阀门1和水泵1，此时开启阀门2、3、4和水泵2以一定流速闭路循环运行2 h，之后开启阀门5将水排出.此后重复上述步骤通过开关阀门和水泵状态注水、排水运行数次，以去除新管道模拟系统残留的微生物和杂质.管道模拟系统前处理完毕后，自来水注入高位水箱，加入NaClO溶液(pH调至近中性)后搅拌稳定2 h.此后开启阀门1、2、3、5 和水泵 1、2，以新配制水样代替低位水箱和实验管道旧水，避免引入空气和扰动管道沉淀物，使水通过管道模拟系统直流排出，整个排出置换水过程持续约10 min;此后，先开启阀门4，待自来水注满低位水箱后关闭阀门1和水泵1，再关闭阀门5.通过调节阀门2、3、4使水样分别以0.2，0.4和0.8 m/s的流速在管道内闭路循环流动12 h.此后保持水泵2的开启和阀门2，3，4的开启度，通过调节阀门1、5和水泵1开关状态使管道模拟系统直流排出置换水和闭路循环流动交替运行直至实验结束(生物膜取样时除外).整个实验期间通过调节高位水箱的加氯量保持低位水箱进水余氯约为1.0 mg/L，进水异养菌总数(HPC)约为5 CFU/mL，pH约为7.32，其他进水水质指标见表1.定期校准流速，实时调节阀门2，3，4的开启度，以保证流速相对恒定.图1 管道模拟系统示意1.2 生物膜取样方法在反应器运行至7，14，21，35，56，77，98 d时关闭泵2和阀门2，3，4，分别从6套管道模拟系统中各自小心竖直拆取(尽量确保其他未拆管段充满水)2段管段进行异养菌(HPC)计数.每次采样结束组装好系统后，通过调节阀门和水泵状态先直流排出置换水后再恢复至正常循环运行工况.反应器运行至119 d时，分别收集管道模拟系统中剩余6段管段内壁生物膜进行HPC测定和PCR-DGGE分析.将取下的管段用无菌小毛刷刷取管段内壁生物膜［7］，并将其悬浮于10～30 mL灭菌蒸馏水中.1.3 生物膜和进出水HPC测定将待计数的生物膜悬浮液置于超声振荡器中冰浴超声振荡1 min，间歇1 min，如此重复3次，再漩涡振荡30 s，使生物膜细菌能够均匀分布在悬浮液中，之后将悬浮液稀释适宜质量浓度在R2A固体培养基上进行异养菌总数计数(HPC).对于主体水，用0.22 μm滤膜过滤10～100 mL的水样，然后将滤膜截滤微生物的一面向上贴于R2A固体培养基上进行HPC计数.将处理好的R2A培养基平板放于20℃倒置恒温培养10 d，即可获得异养菌平板计数.1.4 生物膜DNA提取和PCR-DGGE分析将生物膜悬浮液用PowerSoilTMDNA Isolation Kit(MoBio Labaratories，Inc.，CA，USA)试剂盒提取生物膜上细菌总DNA.PCR及DGGE分析参照文献［8］进行.PCR所用引物为真细菌通用引物，引物序列分别为8F(5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’)、518R(5’-ATTACCGCGGCTGCT GG-3’)，带 GC 夹.测序结果与NCBI的 BlastX进行序列比对，并挑选相关序列用MEGA 5.2软件构建系统发育树.1.5 其他水质测定方法实验中温度、浊度、pH、电导率、TOC、总铁等常规指标分析均按国家标准方法测定［9］，余氯的测定采用 DPD(N，N-二甲基-1，4-二苯胺)比色法.1.6 数据处理方法水质实验结果表示为平均值±标准误差，采用SPSS 13.0软件对数据进行方差统计分析，用F检验判断实验组间是否存在显著性差异，p＜0.05表示存在显著性差异.2 结果与讨论2.1 不同条件下进出水水质变化不同运行条件的设置及其进出水水质变化和方差分析见表1，2.经过加氯后的进水水质较好，变化幅度小，运行期间进水细菌总数维持在1～15 CFU/mL，pH稳定在7.32左右.在模拟实际管道运行工况的实验中，加氯水在各模拟装置循环流动12 h后，水质均有不同程度变化.其中，以余氯、TOC变化最为显著(p＜0.001)，其余水质变化均未达显著水平.各模拟装置进水余氯质量浓度为0.97 mg/L，12 h后衰减至0.20 mg/L左右;进水 TOC为 2.14 mg/L，12 h后增至 2.99～3.59mg/L.管材对主体水中余氯、TOC均有显著影响，而流速只对余氯的衰减影响显著.本实验中管道模拟系统辅助管道和低位水箱材质均为PVC，有研究表明，塑料管材(PVC、PE等)在输送自来水时，会向水体中溶出可溶性有机碳(DOC)［10］，本实验中 PVC 辅助材料大约释放1 mg/L的TOC，不同装置出水TOC均会有不同程度的升高，PE管道系统和不锈钢管道系统PVC辅助材料的接触面积基本相同，与不锈钢管道系统相比，PE管材系统出水TOC增加更为显著，PE管材释放的TOC为0.39～0.54 mg/L，且PE管材的出水TOC质量浓度随着流速的增大而增加，但未达显著水平.初始氯质量浓度在0.97 mg/L时，经循环流动12 h后，各装置的氯衰减率均达74%以上，与 Gibbs等［11］在1 mg/L余氯质量浓度下培养的PVC和镀锌铁管道成熟生物膜的氯衰减率(0.72和0.86)相近.本实验中PE管道生物膜对氯衰减率高于不锈钢管道，并且流速也是影响PE管道中氯衰减的重要因素之一(p＜0.01)，因为PE管道本身会释放部分消耗氯的有机物［10］，流速越快，释放的有机物就越多，PE管道附着的生物膜数量也会高于不锈钢.表1 不同实验条件下进出水水质变化运行条件管材流速/(m·s-1)t/℃ 浊度/NTU pH 电导率/(μs·cm-1)TOC/(mg·L-1)ρ(总铁)/(mg·L-1)ρ(余氯)/(mg·L-1)0.221.99±3.18 0.62±0.22 7.38±0.06 107.90±11.58 3.38±0.42 0.20±0.090.19±0.04聚乙烯(PE)0.4 21.44±3.15 0.65±0.25 7.39±0.06 103.46±10.413.52±0.39 0.20±0.10 0.16±0.04 0.8 22.98±3.33 0.71±0.26 7.42±0.07102.15±10.00 3.59±0.40 0.20±0.08 0.15±0.05 0.2 21.81±3.19 0.60±0.197.37±0.06 106.75±11.54 2.99±0.42 0.22±0.08 0.25±0.06不锈钢 0.421.25±3.11 0.61±0.23 7.38±0.06 107.78±10.05 3.13±0.40 0.21±0.080.22±0.06 0.8 22.61±3.23 0.67±0.23 7.41±0.06 110.19±13.16 3.05±0.460.21±0.08 0.20±0.07进水18.30±3.09 0.46±0.13 7.32±0.06 105.63±8.852.14±0.36 0.19±0.07 0.97±0.08表2 不同实验条件下出水水质方差分析(F检验)＊＊＊.p＜0.001;＊＊.p＜0.01;*.p ＜0.05．运行条件温度浊度 pH 电导率 TOC 总铁余氯细菌总数管材 0.15 0.400.30 2.85 29.08＊＊＊ 0.29 32.06＊＊＊ 39.07＊＊＊流速 1.79 1.19 3.06 0.211.26 0.03 6.94＊＊ 0.54管材×流速 0.748 0.56 1.28 1.24 6.49＊＊＊ 0.08 9.24＊＊＊ 8.13＊＊＊PE管内不同流速 1.00 0.64 1.56 1.36 1.22 0.01 4.44* 0.55不锈钢管内不同流速 0.79 0.56 1.51 0.39 0.50 0.04 3.14 0.10图2是不同运行条件下各管道模拟系统进出水细菌总数随系统运行时间的变化.运行期间管材对出水细菌总数影响显著 (p＜0.001，见表2).各装置运行初期(前11 d)，出水细菌总数略低于进水细菌总数.随着运行时间的增加，各装置出水细菌总数逐步增加.首先是PE管中出水细菌总数快速增加，第53天后增速放缓，第81天后出水细菌总数基本维持在1 100～1 800 CFU/mL.流速对其影响不大(p＞0.5)，在0.4 m/s流速时出水细菌总数略高于0.2和0.8 m/s时.在前39 d不锈钢管中出水细菌总数呈缓慢上升，之后进入快速上升状态，第81天后增速放缓，第96天后出水细菌总数基本维持在480～580 CFU/mL.流速对不锈钢管中出水细菌总数的影响与PE管相似.各装置稳定运行后，出水细菌总数比进水增加25倍以上.进水经循环流动12 h的时间远少于实际细菌增殖继代的时间(1～17 d)，而且本实验装置是相对封闭的系统，没有大量外源细菌的引入，因此，出水细菌总数主要来源于管壁生物膜上附着细菌的脱落［12］.图2 不同实验装置出水细菌总数随时间变化2.2 不同条件下生物膜上细菌总数变化图3为不同运行条件下各管道生物膜细菌总数随系统运行时间的变化.整个运行期间，管材对生物膜上附着细菌总数的影响要大于流速对其的影响.不论何种水力条件，PE管道生物膜细菌总数均显著大于同一时期的不锈钢管道(p＜0.001)，运行前期(前14 d)PE和不锈钢生物膜细菌总数均快速增长，21 d后两类管材上附着的细菌总数增速放缓，至第56天左右PE管道生物膜细菌总数基本稳定，达7 000～16 000 CFU/cm2，第98天左右不锈钢管道生物膜细菌总数基本稳定，达2 500～6 000 CFU/cm2.由于塑料管材(PVC、PE等)在输送水时会向水体中溶出DOC和磷［10］，PE管材生物膜上的微生物可以得到更多的营养物进行增殖生长.不同流速条件下，0.8 m/s下生长的PE和不锈钢管道生物膜细菌总数均显著低于同类管材中其他流速下生长的生物膜(p＜0.001)，两类管材均在0.4 m/s下生长的生物膜细菌总数达最大，但0.2和0.4 m/s下生长的生物膜细菌总数差异均不显著(p＞0.1)．上述研究结果与Lehtola等［13］的研究相似，小于0.3 m/s流速条件下管道生物膜中的生物量随流速的增大而增大，在0.5 m/s流速条件下管道生物膜中的微生物由于冲刷作用出现明显脱落，数量开始减少［13］.研究表明，生物膜上的生物量增加主要是微生物在管壁上的增殖，增加流速有助于主体水中的营养物质向生物膜内部扩散，从而使生物膜中的细菌增殖加快.但是，流速升高，对生物膜的冲刷作用加大，渗透进生物膜内部的消毒剂也增多，因而生物膜的生长也会受到抑制［5］，而当流速达3～4 m/s时才足以使大部分生物膜脱落［13］.因此，生物膜上的细菌会随着水流速度的增加呈现先增加后显著减少的趋势.图3 不同实验装置生物膜细菌总数随时间变化2.3 不同条件下稳定生物膜细菌种群结构变化在管道生物膜生长达到稳定时，运用PCRDGGE技术研究不同运行条件下的管道生物膜细菌种群结构的变化.由图4可以看出，管材对生物膜上附着细菌种群的影响要大于流速对其的影响，PE管材和不锈钢管材间的条带相似度小于30%，而同种管材内不同流速间的条带相似度均大于80%.为更进一步研究不同运行条件下管道生物膜的细菌种群结构，从41个条带中挑取了18个明显有代表性的条带进行测序，测序序列经过NCBI比对做成进化树图(图5).由图4，5可知，变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)在所有6个生物膜样品中均存在，其中，变形菌门中主要是α变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)，β变形菌纲(Betaproteobacteria)则较少．另外，放线菌门(Actinobacteria)在0.2 m/s流速下生长的PE管道生物膜上也有发现.Zhu等［8］的研究也发现在较高质量浓度余氯下(1.20 mg/L)，α变形菌纲和γ变形菌纲存在较多，β变形菌纲相对较少，这可能是因为β变形菌纲对氯较敏感，α变形菌纲和γ变形菌纲对氯相对较为迟钝，而且α变形菌纲更能在贫营养条件下生长．从条带的相对亮度看，α变形菌纲中的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas echinoides，条带10)和厚壁菌门中的蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus，条带5)在所有6个生物膜样品中均存在且相对数量较多，不锈钢管生物膜中相对含量要高于PE管生物膜.鞘氨醇单胞菌属能够利用多种碳源，并且可以分泌胞外聚合物(EPS)，有助于其更迅速地黏附在管壁上，并能抵抗较高质量浓度的氯［14］.芽孢杆菌属具有特殊的生理多样性，能够在不利环境条件下形成芽孢，在度过不利条件后又能重新扩增繁殖，这些具孢子的细菌能够更加耐氯［15］.由此可见，某些具生理多样性(孢子)或易分泌胞外聚合物等特殊性质的细菌容易在各类管壁上聚集而成为优势菌.图4 不同运行条件下生物膜样品的PCR-DGGE凝胶图谱从管材和流速上看，PE管上生物膜细菌种群更为丰富，除0.8 m/s流速下生长的不锈钢管道生物膜外，γ变形菌纲中的假单胞菌目(Pseudomonadales)和α变形菌纲中的根瘤菌目(Rhizobiales)也均存在且相对数量较多，PE管生物膜中相对含量要高于不锈钢管.某些菌只存在于PE管生物膜中，如β变形菌纲中伯克氏菌目(Burkholderiales)和γ变形菌纲中黄色单胞菌目(Xanthomonadales)的寡养单胞菌(Stenotrophomonas)，随着流速的增加，菌的相对含量减少，而放线菌门中的微杆菌属(Microbacterium)和未鉴定的α变形菌纲细菌则只存在于0.2 m/s流速下生长的PE管道生物膜上.Bachmann等［16-17］的研究发现假单胞菌属(Pseudomonas)、伯克氏菌目中的食酸菌属(Acidovorax)和根瘤菌目中的甲基杆菌属(Methylobacterium)细菌在较低流速的生物膜中更具有优势．伯克氏菌目中的食酸菌属(Acidovorax)和根瘤菌目中的甲基杆菌属(Methylobacterium)细菌具有较高的表面疏水性，且细胞的疏水性随着流速/剪切力的增加而增加［17］，不锈钢是中度亲水性的管材［8］，因此，这些菌在不锈钢管材上不容易聚集，特别是在流速增大时更难聚集.另外，β变形菌纲中红环菌属(Rhodocyclus)只在0.2m/s流速下生长的不锈钢管道生物膜上出现，该类菌可能跟铁的氧化有关［18］，不锈钢作为一种铁合金，在该管材上发现该菌也是可能的.图5 基于图4标记的典型DGGE条带序列构建的进化树3 结论1)出水余氯、TOC、出水细菌总数在不锈钢和PE管材间差异极显著(p＜0.001)，只有PE管材出水余氯在流速间差异显著(p＜0.05)．2)管材对生物膜附着细菌总数的影响大于流速，PE管道生物膜细菌总数均显著大于同一时期不锈钢管道.不同流速中，生物膜细菌总数先随着流速的增大而略微增大，进一步加大流速时生物膜细菌总数则显著减少.PE管道生物膜达稳定的时间要短于不锈钢管道.不同流速的PE管道生物膜均在第56天左右达到稳定，细菌总数为7 000～16 000 CFU/cm2，不锈钢管道生物膜均在第98天左右达到稳定，细菌总数为2 500～6 000 CFU/cm2.3)生物膜中以α变形菌纲、γ变形菌纲和厚壁菌门的芽孢杆菌占优势，而β变形菌纲和放线菌门相对较少．某些具生理多样性(孢子)或易分泌胞外聚合物等特殊性质的细菌易在各类管壁上聚集而成为优势菌，而某些疏水性细菌则较难在不锈钢管材上聚集，特别在流速增大时更难聚集．参考文献［1］SIMOES L C，SIMOES M，OLIVEIRA R，et al.Potential of the adhesion of bacteria isolated from drinking water to materials［J］.Journal of Basic Microbiology，2007，47(2):174-183.［2］CHANDY J 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科技成果——城市污水好氧高密度微生物颗粒技术技术开发单位北京城市排水集团有限责任公司适用范围城市污水治理成果简介好氧高密度微生物颗粒技术的基本原理是大量微生物凝聚在一起形成致密而具有优异沉降性能的颗粒状污泥。

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北京市住宅小区管道直饮水设备水质卫生学调查
杜红;赵金辉;刘玉敏;郑娟;高颐雄
【期刊名称】《预防医学论坛》
【年(卷),期】2008(14)12
【摘要】[目的]了解目前北京地区管道直饮水设备卫生状况。

[方法]随机选取北京地区14家使用管道直饮水设备的住宅小区,检测自来水(原水),设备出水和远端末梢水样。

[结果]9个安装净水设备的住宅小区,有3个小区的pH值不合格,1个小区浑浊度超标,2个小区检出霉菌和酵母菌。

5个使用纯水设备的小区各样品检测指标均符合相关标准。

[结论]北京地区目前使用的管道直饮水卫生状况基本良好,但管网存在二次污染的可能性。

【总页数】3页(P1085-1087)
【关键词】管道直饮水;调查
【作者】杜红;赵金辉;刘玉敏;郑娟;高颐雄
【作者单位】北京市疾病预防控制中心;首都医科大学公共卫生与家庭医学学院【正文语种】中文
【中图分类】R123
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