基于活性微生物特征的供水管壁生物膜生长特性

管网生物膜由各种活性微生物、微生物残体及有机无机杂质组成,管网生物膜的生长会导致机会致病菌寄居、管道腐蚀以及水质恶化等系列饮用水卫生问题.为研究供水管壁生物膜形成过程和附着生长活性微生物的分布特征,采用异养菌平板计数(HPC)、流式细胞术(FCM)和16S rRNA高通量测序对3种典型室内供水管材:聚氯乙烯(PVC)、无规共聚聚丙烯(PPR)、不锈钢(STS)内壁活性微生物的生长特性和群落多样性进行了分析.结果表明,PVC管壁生物量在第73 d最先达到峰值,3种管材内壁单位面积最大生物量、生物膜成熟时期生物量均呈现PVC PPR STS的规律. 3种管材表面活性细菌群落结构组成上,PVC管表面主要以硝化螺旋菌门为主,PPR和STS管以疣微菌门为主,其中STS管壁上生物膜物种丰富度最低、多样性最小,群落结构最简单. PVC和PPR管内壁表面相较STS管存在更多的蓝藻细菌和放线菌,在饮用水输配过程中更易引发饮用水嗅味问题.管材介质对管壁生物膜上微生物群落结构存在一定影响.     

干湿交替循环频率对生物膜特征及其微生物群落的影响

为研究干湿交替循环下生物膜的抗性机制,以天然水体生物膜为研究对象,基于室内控制实验,通过16S rRNA高通量测序和激光共聚焦显微成像等技术,探究干湿交替循环对生物膜形态结构及其微生物种群结构、多样性和功能的影响.结果表明,随着干湿交替循环频率从一轮(C1)增加到五轮(C5),生物膜厚度从9.10减小到6.46μm,胞外聚合物含量从2.64μm³/μm³(对照)减少到1.90μm³/μm³(C1),再增加到4.41μm³/μm³(C3),随后减少到1.54μm³/μm³(C5, P=0.004),活/死菌比例则从2.52(C1)增加到3.60(C3)再显著减少到0.72(C5, P=0.009),而比表面积和粗糙度系数无显著变化.与对照相比,干湿交替循环下生物膜内微生物群落丰富度和多样性下降,指示物种发生改变.当干湿交替循环的频率超过生物膜耐受程度(C5)时,生物膜内优势菌由变形菌转变为与蓝藻相关的菌群,且生物膜...     

供水PE和PPR塑料管内表面生物膜群落组成及其代谢特征

饮用水管道材料可以影响管壁生物膜群落组成,其代谢功能的差异又会导致不同的微生物风险.以PE管和PPR管为实验对象,结合16S rRNA测序、非靶向代谢组学、流式细胞仪和激光共聚焦扫描显微镜等方法,探究不同塑料管材对管壁生物膜微生物群落组成、代谢过程和微生物量的影响.结果表明,PPR管生物膜中微生物多样性和丰富度明显高于PE管.PPR管生物膜中变形菌门和拟杆菌门相对丰度高于PE管,PE管生物膜中放线菌门和酸杆菌门相对丰度高于PPR管.PE管壁生物膜中微生物代谢产物主要为十五烷酸、棕榈油酸和乙底酚等物质,PPR管生物膜中微生物代谢产物主要有13-氧化ODE、间香豆酸、7-羟基香豆素和松三糖等物质.相比于PPR管,PE管生物膜中与微生物代谢产物相对应的代谢通路包括核苷酸代谢、脂肪酸的生物合成和嘌呤代谢等表达量显著上调.与PPR管相比,PE管生物膜厚度更厚、微生物量更多,活菌比例更高,容易导致更强的微生物风险.因此,建议以后深入探究不同材质的塑料管对生物膜形成的影响机制并提出相应控制措施,以确保饮用水塑料管网水质微生物安全.     

铁离子对生物膜微生物活性的影响

<正>污水生物处理过程中,对微生物的某些营养(如氮、磷等)需求研究较多,而铁在微生物生长代谢过程中的作用研究较少.实际上铁是微生物生长代谢所必需的主要营养之一,污水中铁的含量往往很少,满足不了生物处理过程中微生物需求.目前,关于铁离子在污水生物处理过程中的研究主要有两个方面,一是将铁离子作为混凝剂,研究混凝与生物处理协同作用除磷;二是研究铁离子对活性污泥凝聚沉降性能的影响.迄今为止,还未见有关铁离子对生物膜工艺的影响研究报道,本研究初步探讨了铁离子对生物流化床微生物活性的影响.     

模拟动静水条件对水工混凝土表面生物膜微生物群落的影响

水利工程是社会发展的重要基础设施,作为其重要组成部分的水工混凝土构筑物在长期运行下会受到微生物腐蚀作用,造成不同程度的结构损伤,影响其安全运行,因此对水工构筑物表面细菌群落结构及功能的解析具有重要的科学和工程意义。以水工混凝土构筑物表面微生物群落为研究对象,阐述动静水条件下微生物群落组成分布及演替特征,探究表面微生物群落结构组成与环境因素之间的相关关系。结果表明:1）混凝土质量损失主要由水动力条件和微生物作用共同导致,其中微生物作用更为显著;2）相比于静水条件,动水条件未显著影响水工混凝土表面微生物群落的分布特征;3）动水条件下混凝土表面微生物群落在更短的时间内趋于稳定,由此推断模拟动水环境中水工混凝土将更早地遭受微生物腐蚀作用。研究对水利工程设施的安全运行具有积极的理论和工程意义。     

进水碳氮比对生物膜微生物群落及系统脱氮性能的影响

为了解析进水C/N对生物膜法处理性能的影响,研究了C/N从2. 5下降至0. 14过程中生物膜形态特征及微生物群落结构的变化。生物膜系统在进水C/N为2. 5条件下启动并运行54 d,生物膜污泥浓度增至19. 6 mg/cm3,生物膜呈黑色且形态疏松,系统氨氮去除率由初始的88%逐渐降至20%。进水C/N降低至0. 14并继续运行105 d,进水C/N降低后,生物膜逐渐脱落,生物膜污泥浓度降至10. 1 mg/cm3。随后生物膜的生物量开始稳定,并逐渐增至C/N降低前的水平,氨氮去除率逐渐恢复最终达到88%。进水C/N波动对生物膜形态和微生物群落均有显著影响。随着进水C/N降低,生物膜形态密实呈砖红色,微生物多样性增加,生物膜中的放线菌门相对丰度减少,绿弯菌门和变形菌门相对丰度增加,Denitratisoma、Nitrosomonas和厌氧氨氧化菌逐渐被富集,生物膜系统逐渐稳定,实现了良好的脱氮效果。     

球墨铸铁管在苏丹炼油厂的应用

论述苏丹炼油厂膨胀土地质条件下给排水管道的设计及管材选用；介绍球墨铸铁管特性和在炼油厂的应用价值     

环境pH对微生物生物膜吸附重金属的影响研究进展

重金属污染以其强毒性、富集性和持久性成为全球性的环境难题.在现有的重金属污染治理技术中,基于微生物生物膜的修复技术因其高效、低成本、可持续等优势,在预防、控制和修复重金属污染等方面被广泛应用,成为了新兴研究热点技术.为了进一步揭示微生物生物膜与重金属之间的内在关系.本文通过对最近二十年微生物生物膜吸附重金属等方面的文献...     

好氧段碳源浓度对同步去除和富集磷酸盐生物膜的影响

利用聚磷菌以循环交替O/A模式运行,对生活污水处理厂的主流工艺中实现磷酸盐的同步去除和富集,探究了好氧段碳源浓度对聚磷生物膜去除和富集磷酸盐性能以及生物膜中微生物种群结构的影响.结果表明,好氧COD质量浓度从200 mg·L~(-1)降低到0 mg·L~(-1),吸磷速率提升1. 29倍,出水磷质量浓度稳定在0. 5 mg·L~(-1)以下;释磷速率提升3. 56倍,富集液磷酸盐质量浓度从27. 125 mg·L~(-1)升高到55. 91 mg·L~(-1).微生物群落变化中,鉴定为聚磷菌的变形菌门(Proteobacteria)的含量增加约2倍,红环菌科(Rhodocyclaceae)和厌氧绳菌科(Anaerolineaceae)的富集效果分别提高了2. 28和5倍.降低好氧段碳源浓度,有利于聚磷菌的筛选和富集,强化了好氧段磷酸盐的去除以及厌氧段磷酸盐的释放,获得了更高的磷酸盐富集液,并且为以资源回收为目的的未来城市污水处理厂提供降低好氧段碳源需求的理论基础.     

管材对供水管网生物膜微生物种群多样性的影响

研究了3种管材(灰口铸铁管、镀锌管和不锈钢复合管)对管网生物膜微生物种群多样性的影响.采用R2A平板培养计数可培养细菌、荧光定量PCR计数细菌总数、流式细胞法确定活菌比例、扫描电镜观察生物膜形态,高通量测序研究管段生物膜微生物种群多样性.研究结果表明:灰口铸铁管可培养菌数和细菌总数都最高,其次是镀锌管,不锈钢复合管可培养菌数和细菌总数都最少,但活菌比例方面镀锌管活菌比例高于灰口铸铁管和不锈钢复合管.扫描电镜结果与可培养菌数及细菌总数结果一致,即灰口铸铁管细菌量最高,不同管材管壁生物膜细菌形态皆以球菌和杆菌为主,并无显著差异.微生物种群多样性结果显示:灰口铸铁管生物膜种群多样性最高,镀锌管生物膜种群多样性相对较为单一,不锈钢复合管生物膜种群多样性最低.饮用水管网生物膜种群以变形菌门为主,各管道变形菌门都高达90%以上,不同管材生物膜细菌群落组成有很大差异.本研究结果对今后饮用水供水管段材料的选取具有指导性意义.     

Molecular analysis of long-term biofilm formation on PVC and cast iron surfaces in drinking water distribution system

To understand the impacts of different plumbing materials on long-term biofilm formation in water supply system, we analyzed microbial community compositions in the bulk water and biofilms on faucets with two different materials-polyvinyl chloride （PVC） and cast iron, which have been frequently used for more thanlO years. Pyrosequencing was employed to describe both bacterial and eukaryotic microbial compositions. Bacterial communities in the bulk water and biofilm samples were significantly different from each other. Specific bacterial populations colonized on the surface of different materials. Hyphomicrobia and corrosion associated bacteria, such as Acidithiobacillus spp., Aquabacterium spp., Limnobacter thiooxidans, and Thiocapsa spp., were the most dominant bacteria identified in the PVC and cast iron biofilms, respectively, suggesting that bacterial colonization on the material surfaces was selective. Mycobacteria and Legionella spp. were common potential pathogenic bacteria occurred in the biofilm samples, but their abundance was different in the two biofilm bacterial communities. In contrast, the biofilm samples showed more similar eukaryotic communities than the bulk water. Notably, potential pathogenic fungi, i.e., Aspergillus spp. and Candida parapsilosis, occurred in similar abundance in both biofilms. These results indicated that microbial community, especially bacterial composition was remarkably affected by the different pipe materials （PVC and cast iron）.     

原水水质对输水管道硝化作用形成的影响

采用配制水样模拟Ⅱ类、Ⅲ类和劣Ⅴ类地表水,利用管道模拟反应器研究不同原水水质条件下输水管道中硝化作用的形成及对输水水质的影响.结果表明:原水中氨氮(NH4+-N)及溶解氧(DO)含量对NH4+-N去除均有一定影响,DO充足时,去除率随原水中NH4+-N含量的增加而增加,DO浓度低时,DO成为影响NH4+-N去除的主要因素;原水NH4+-N含量对运行初期NO2--N积累有重要影响,NH4+-N含量越高,NO2--N积累量越大,随着生物膜的成熟,影响作用逐渐减弱;反应器中AOB数量主要受原水NH4+-N浓度的影响,随NH4+-N浓度升高而增加;NOB数量受NH4+-N和DO浓度的双重影响,DO含量低会抑制NOB活性,使NOB数量减少,导致NO2--N积累;输水管道中的硝化作用是水中及生物膜中硝化细菌共同作用的结果,但生物膜中硝化细菌存在水平高,其硝化作用占主导地位.     

分段配水强化受污染水源水生物膜修复工艺脱氮性能研究

针对受污染水源水生物脱氮过程可利用碳源不足的突出问题,研究分段配水强化受污染源水生物膜修复工艺脱氮性能.结果表明,应用分段配水策略后生物膜修复工艺的碳源有效利用率从0.199mg·mg-1增至0.211mg·mg-1,系统TN去除率亦从29.5%±2.2%增至35.0%±2.7%,且出水高锰酸盐指数（CODMn）和氨氮...     

Review on corrosion and corrosion scale formation upon unlined cast iron pipes in drinking water distribution systems

The qualified finished water from water treatment plants (WTPs) may become discolored and deteriorated during transportation in drinking water distribution systems (DWDSs), which affected tap water quality seriously. This water stability problem often occurs due to pipe corrosion and the destabilization of corrosion scales. This paper provides a comprehensive review of pipe corrosion in DWDSs, including corrosion process, corrosion scale formation, influencing factors and monitoring technologies utilized in DWDSs. In terms of corrosion process, corrosion occurrence, development mechanisms, currently applied assays, and indices used to determine the corrosion possibility are summarized, as well as the chemical and bacterial influences. In terms of scale formation, explanations for the nature of corrosion and scale formation mechanisms are discussed and its typical multilayered structure is illustrated. Furthermore, the influences of water quality and microbial activity on scale transformation are comprehensively discussed. Corrosion-related bacteria at the genus level and their associated corrosion mechanism are also summarized. This review helps deepen the current understanding of pipe corrosion and scale formation in DWDSs, providing guidance for water supply utilities to ensure effective measures to maintain water quality stability and guarantee drinking water safety.     

某市给水管网中铁释放现象影响因素与控制对策分析

针对某市管网水中铁浓度的变化规律进行了系统的研究,确定了管垢向管网水中释放出的铁是管网水中铁超标的主要原因.研究中发现铸铁管和镀锌钢管中管垢的主要化学组分为铁.在给水管网中,管网水的溶解氧和余氯浓度低时,对应的管网水中铁释放现象严重,其原因是还原条件使管垢表面的致密钝化层被破坏,造成二价铁的大量释放.根据试验结果提出了给水管网中铁释放和“红水”现象的控制对策.     

铸铁管输配再生水铁溶出颗粒物特征研究

针对输配水过程中产生的"红水"现象及铁颗粒物溶出对水质的影响,开展了初步的模拟管网中试研究.实验采用内径为100 mm的铸铁管搭建了120 m长管网中试模拟系统,并以北京某再生水厂生产的再生水为水源,进行了单向连续流动和密闭循环流动模拟管网输配实验,并对管网出水水质进行了的连续跟踪监测.中试结果表明,两种方式的实验都发生了"红水"现象;出水水质的p H、总溶解性固体(TDS)、电导率及总铁都有明显升高;实验过程中得到的两种不同颜色颗粒物,它们都包括α-Fe OOH、γ-Fe OOH、Fe CO3、Fe2O3、Fe3O4及Fe O等矿物质;颗粒物颜色可能与颗粒中羟基氧化铁与碳酸亚铁的含量有关;水流速度对于管网中颗粒物的沉积和释放要一定影响;不带内衬的铸铁管不适合作为输配腐蚀性极强水质再生水的管材.     

Ultrasound enhancement of the reduction of the Basic Green dye in wastewater by cast iron

Dyes in wastewater are of particular environmental concern since they give an undesirable color to the waters, dye and their derivatives are harmful to human health and the environment （ Annadurai et al., 2002）. Due to their biological persistency, conventional biological treat-ment processes such as activated sludge process are ineffective for their removal（Shaul et al., 1991）. There is a need to develop effective methods for the degradation of such persistent organic pollutants, either to less harmful compounds or, more desirable, to their complete mineralization.     

水源更换对给水管网水质的影响研究

为了研究水源更换对给水管网水质的影响,对北方A市水源更换过程中管网水质理化指标进行了监测分析.通过33 h的监测发现,由于水源水质不同造成管网水质化学不稳定,管网水水质部分指标发生了明显的下降,pH从7.54降到7.18,碱度从188　mg·L^-1降到117 　mg·L^-1,氯化物从310 　mg·L^-1降到132 　mg·L^-1（以Cl^-计）,电导率从0.176　S·m^-1降到0.087 　S·m^-1,钙离子和镁离子略有下降分别为15 　mg·L^-1和11 　mg·L^-1,这些都是由于滦河水质与黄河水质不同造成的;余氯在换水过程中发生了较复杂的变化,主要是由于水源更换造成耗氯量增加以及夜间用水量少造成管网水输配时间长引起的;pH、碱度、余氯的变化使得管网水中铁的含量增加,最高达到0.4 　mg·L^-1,超出饮用水标准规定的0.3 　mg·L^-1.通过分析水源更换过程中水质的变化,提出了控制管网水质稳定的方法主要有提高pH、增加碱度、投加缓蚀剂和严格保证出厂水及管网水水质指标特别是余氯等.     

介质粒径对复三维电极-生物膜脱硝反应器的影响

研究了无烟煤作填充介质时其粒径对复三维电极 生物膜反应器脱硝效果的影响 .选择了两种具有代表性的无烟煤粒径 :平均粒径D分别为 1 9mm和 4 0mm .研究了两种粒径介质的反应器出水中的NO-3 N、NO-2 N、pH变化 ,并对电流效率及处理负荷进行了对比 .结果表明在一定电流下 ,两反应器的NO-3 N去除率均能达到 98%;在同样操作条件下 ,D为 1 9mm反应器的脱硝能力优于D为 4 0mm反应器 ,前者比后者对水中NO-3 N的去除率高 10 %左右 .D为 1 9mm反应器的NO-3 N最高容积负荷、NO-3 N最高电极负荷、电流效率分别为 0 0 15kg (m3 ·h)、0 0 37mg (cm2 ·h)、36 0 %,均高于D为 4 0mm反应器约 10 %.以小粒径无烟煤为介质的反应器的生物量明显高于大粒径介质反应器 .