供水管網中微生物來源｜飲用水臭氧消毒工程中微生物的再生原因和影響因素（一）
引言
為保證到達供水管網末梢飲用水的衛生安全，避免微生物再生造成感官上的不適和對用戶健康的潛在風險，需要對飲用水進行消毒，一是殺滅水源水中的病原微生物或使其失去活性；二是通過保留部分消毒劑余量，防止微生物再度滋生，確保飲用水的生物穩定性。在眾多飲用水消毒方法中，臭氧因對多種微生物滅活能力強、無氯味等優點而備受青睞，近年來實際工程中應用范圍逐步擴大。但是臭氧不穩定、易分解，持續消毒效果差，而且臭氧能將水中大分子有機物氧化成易于生物降解的小分子有機物，從而為微生物提供營養物質，造成管網中微生物再次生長和繁殖，影響水質并威脅用戶健康。因此，研究飲用水臭氧消毒工程中微生物的再生原因和影響因素，探尋生物穩定性控制措施，對優化臭氧消毒工藝、確保水質安全、保障用水戶健康具有重要意義。
1供水管網中微生物的再生和危害
1.1管網中微生物的來源
管網中微生物的來源主要有以下幾種。
(1)出廠水中殘留微生物。飲用水消毒過程中，部分微生物可能由于滅活不完全而進入管網，在輸送過程中由于消毒劑濃度下降，受傷的細菌復活并利用管網中有機營養物質大量繁殖，進而威脅著飲用水的生物穩定性。
(2)管壁生物膜脫落進入管網。盡管管網內生物量以懸浮菌為主，但管壁生物膜也是水中懸浮菌的來源之一，也是造成管壁腐蝕的重要因素。當管壁生物膜生長到一定程度，上層細菌因為生物膜底層營養，氧傳質較難，壞死性脫落而進入管網水中。
(3)管網二次污染。由于管網停水后水逆流、地下輸水管網破損或由于維護、維修等原因形成的負壓，使外界環境中的微生物侵入管道。
1.2管網中微生物的再生原因
由于給水管網中輸送的出廠水為貧營養環境，導致其中生長的異養菌在這種環境下以其獨特的饑餓生存適應方式存活下來。與依賴高營養基質生存的細菌相比，生長在貧營養基質下的細菌對消毒劑產生了更強的抗性。對采用臭氧消毒的供水工程，因臭氧氧化能力較強，水中的大分子有機物的結構會被氧化分解為以醇、酯、羧酸烷烴類等為主的小分子有機物，有機物的可生物利用性顯著增強，而生物膜、顆粒物質、管壁表面的表面粗糙、邊界層效應也為微生物在管網中生長提供了有利條件。所以，經過臭氧消毒后，進入管網的細菌仍具有再生的可能性。
1.3管網中微生物再生的危害
管網中微生物再生首先可能會造成用戶端水質微生物指標的超標，其次可能會引起濁度、色度、有機物、亞硝酸鹽等指標濃度的變化，因此而威脅用水戶身體健康。同時，當管網水中某一類微生物大量生長時，會使水體產異味和臭味；當管網水中鐵細菌生長時，會形成絮狀物，造成水的濁度增加；當管網水中單胞菌屬生長時，會引起腸道疾病等。
2飲用水生物穩定性及評價指標
2.1生物穩定性的概念
飲用水生物穩定性是指飲用水中可生物降解有機物支持異養細菌生長的潛力，即當有機物成為異養細菌生長的限制因素時，水中有機營養基質支持細菌生長的最大可能性。飲用水生物穩定性低，則表明水中細菌生長所需的有機營養物含量高，細菌容易生長；飲用水生物穩定性高，則表明管網中微生物細菌生長所需的有機營養物含量低，細菌不易生長。
2.2飲用水生物穩定性的評價指標
目前，飲用水生物穩定性的評價指標主要以可生物同化有機碳(assimilableorganiccarbon，AOC)為主，只有保持出廠水中AOC含量在一定水平以下，才能根本解決管網中微生物再生問題。AOC是最易被微生物合成菌體的、支持異養細菌生長繁殖最好營養基質的有機物，與管網中細菌生長有較好的相關性，在國外普遍作為反映飲用水生物穩定性的替代參數。
3采用臭氧消毒時飲用水生物穩定性的影響因素
國內外相關研究表明，飲用水中影響生物穩定性的因素主要包括：溫度、管材、水力停留時間、營養源、消毒劑濃度、水處理工藝等。針對采用臭氧消毒的供水工程，對以上因素可能產生的影響做如下分析。
3.1溫度
溫度對于微生物再生作用的主要效果是改變微生物的基礎生長速率。研究發現，當水溫越高時，水中微生物的活動越明顯，水溫不但對細菌生長速率產生一定的影響，還影響了細菌的停滯期和細胞的產量。馬穎等通過一系列實驗探討了溫度與飲用水中生物穩定性之間的關系，并建立了AOC-T的評價體系(表1)。結果表明，通常情況下，生活飲用水在保存溫度小于15℃的時候生物穩定性良好；在保存溫度大于15℃的時候生物穩定性較差，而在35℃時，飲用水幾乎不具有生物穩定性。
表1靜止狀態下飲用水中AOC-T的評價體系
注：Y代表具有生物穩定性，N代表不具有生物穩定性。
相關文獻表明，以地表水為水源時，若采用臭氧消毒同時未進行深度處理時，消毒后水體的AOC濃度通常在100μg/L以上，根據AOC-T評價體系，其生物穩定性較差。而一般情況下地表水水溫較地下水水溫高，故南方濕熱地區采用地表水水源時，尤其應該注意控制水體的AOC含量。