隨著社會經濟的高速發展與城市化進程的加速,水資源危機已經成為繼石油危機之后人類所面臨的第二大危機。目前在我國,隨著工業,特別是有機化工、石油化工、醫藥、農藥、殺蟲劑及除草劑等生產工業的迅速發展,有機化合物的產量和種類不斷增加,各種生產廢水和生活污水未達到排放標準就直接進入水體,水源水質污染問題日趨嚴重。然而,現有條件下的水廠廣泛使用的傳統制水工藝已很難達到日益提高的水質標準的要求,飲用水的安全性因而引起人們的普遍關注。
就飲用水中的有機物去除和控制而言,生物穩定性和凈水工藝衡量和影響它的兩個重要因素。試圖以飲用水中的有機物為研究對象,從生物穩定性和凈水工藝兩個角度,對有機物的衡量指標、去除機制及規律展開論述。
一、有機物的來源、危害與生物穩定性的提出
從來源來看,水源水中的有機物的來源可分為兩大類。一類為天然有機物,是自然環境的代謝產物,包括腐殖質、微生物分泌物、溶解的植物組織及動物的廢棄物等。另一類是人工合成有機物,包括農藥、工業廢棄物等。
研究結果顯示,飲用水中有機物具有眾多的危害作用:(1)部分有機物為高毒性的持久性有機污染物或內分泌干擾物質,具有致癌性、生殖毒性、性等危害,對人體健康有直接的威脅;(2)部分有機物為消毒副產物的前體物質,在加氯消毒過程中可形成具有毒性的鹵代有機化合物,進而危害人體健康;(3)飲用水中的可生物降解有機物將對給水管網和管網水質產生危害。這其中的第三類危害已成為近年來的關注熱點。
世界衛生組織在1996年對歐洲的277起水生疾病的調查表明,由于管網系統微生物再生長而導致的水生疾病占43%,我國對供水量占全國42.44%的36個城市調查結果表明:出廠水中細菌總數僅為6.6個/L,而在管網水中已上升到29.2個/L。
常規凈水工藝中,一般采用加氯消毒并保持管網內一定的余氛含量來控制細菌生長,但現有研究表明部分細菌或大腸桿菌在經過氯消毒過程后,能在管網中修復、重新生長;并且當出廠水中營養物質濃度足夠高時,即使加大投氯量,也很難抑制細菌的生長。大量針對給水管網內生物膜的生長、管網水細菌再生長和大腸桿菌爆發的研究表明:出廠水中存在可生物降解有機物(BOM)是管網中異養細菌重新生長的主要原因,并為此提出了飲用水生物穩定性的概念。
二、生物穩定性的概念、指標與給水管網中的細菌生長機制
(一)概念與指標
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。當前,一般采用可同化有機碳(AOC)和生物可降解溶解性有機碳(BDOC)作為飲用水生物穩定性的主要評價指標。越來越多的研究與試驗證明,AOC和BDOC作為衡量飲用水中可生物降解有機物含量的指標與飲用水管網中細菌生長有著密切的關系。只有控制出廠水中的AOC與BDOC的含量達到一定的限值,才能有效的防止管網中細菌的再生長。
(二)生物穩定性與給水管網中的細菌生長機制
研究表明,飲用水生物穩定性高,則表明水中細菌生長所需的有機營養物含量低,細菌不易在其中生長;反之,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,細菌容易在其中生長。自來水及其管網中細菌的生長(再生長)按其來源看,可分為三類:其一,出廠水中含有較多的細菌進入管網而引起自來水中細菌的增加;其二,管網中細菌的生長繁殖引起的自來水中細菌的增加;最后,管網中外源細菌的進入。而在出廠水正常消毒與管網狀況良好的情況下,第2點是引起自來水及其管網中細菌生長的主要途徑。
一般認為有機基質的含量是影響其生長的主要因素,因此減少水中可生物降解有機物的含量將對控制異養細菌的生長起到決定性的作用。
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