焦点提醒：污水管道生物膜年夜揭秘 作者:郑天龙 要害词:污水管道 生物膜 污水管道运转 “污水管道生物膜是污水管道生态系统的主要构成部门，其布局、影响身分和物资迁徙转化功能的研究对丰硕污水管道认知、优化污水管道治理具有主要意义，亦可为科学研究和当局决议计划供给支持。”污水管道生物膜的情况功能有益功能：预处置污水，去除污水中部门COD和总氮，下降污水厂负荷。晦气功能：发生CH4和H2S等代谢产品，风险管道平安和人体健康；加快管道侵蚀，增添管道运维本钱。污水管道生物膜布局

污水管道生物膜年夜揭秘来历:情况纵横 ，北极星水处置网作者:郑天龙 要害词:污水管道生物膜污水管道运转

• “污水管道生物膜是污水管道生态系统的主要构成部门，其布局、影响身分和物资迁徙转化功能的研究对丰硕污水管道认知、优化污水管道治理具有主要意义，亦可为科学研究和当局决议计划供给支持。”污水管道生物膜的情况功能

  有益功能：预处置污水，去除污水中部门COD和总氮，下降污水厂负荷。

  晦气功能：发生CH4和H2S等代谢产品，风险管道平安和人体健康；加快管道侵蚀，增添管道运维本钱。

  污水管道生物膜布局

  物资布局：一般而言，污水管道生物膜的厚度在1mm摆布。污水管道生物膜由无机物（水、无机盐）和无机物（微生物、胞外聚合物）构成。无机物中首要为胞外聚合物，以卵白质为主，而微生物仅据有机物总量15%，每克干更生物膜含约108-1012个微生物。

  群落布局：污水管道生物膜群落布局复杂，今朝研究较多的是细菌和古菌。从分类的角度讲，细菌以变形菌门为劣势菌，拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门亦有年夜量散布。从功能菌的角度讲，发酵细菌首要有Trichococcus和Cloacibacterium，产氢产乙酸菌首要有Veillonella和Anaerolinea，反硝化细菌首要有Rhodobacter和Dechloromonas，硫酸盐还原菌首要有Desulfomicrobium和Desulfobacter，硫氧化菌首要有Sphingomonas和Acidiphilium，产甲烷古菌首要有Methanosaeta和Methanothrix。

  污水管道生物膜的影响身分

  a)污水管道运转模式

  运转模式对污水管道生物膜的影响，其焦点是污水消融氧的影响。以最为常见的重力流管道和压力流管道为例进行阐发（图1）。透风杰出的重力流管道因为污水上方具有空气，污水消融氧相对较高，管道生物膜表层以好氧菌为主，里层以缺氧菌和厌氧菌为主。透风不良的重力流管道因为复氧进程较弱，污水消融氧的持久低在0.5 mg/L，构成的管道生物膜首要以缺氧菌和厌氧菌为主。压力流管道因为管道被污水布满，没有空气进行复氧进程，管道情况根基处在厌氧状况，构成的生物膜根基为厌氧菌。

  

  b) 污水水质污水在管道输送的进程中，因为管道生物膜和悬浮微生物的降解感化，水质逐步产生转变，进而改变管道生物膜的群落布局。在透风不良的管道中，跟着管道长度的增添，污水中的消融氧逐步下降，管道情况逐步向缺氧和厌氧标的目的成长，生物膜中产甲烷古菌和硫酸盐还原菌的品貌逐步升高。在透风杰出的管道中，消融氧在管道沿程标的目的转变相对较小，生物膜纵向厚度上的消融氧转变致使的生物膜群落布局差别显著。污水pH全体相对转变不年夜，可是在局部微情况中的pH转变会显著改变局部生物膜群落布局，相干的研究在管道侵蚀范畴较多。

  c) 剪切应力

  污水在管道活动的进程中，管壁处的流体剪切应力对生物膜具有显著影响。重力流污水管道为避免管道淤积，一般需要连结0.6-0.75 m/s的污水流速，对应的剪切应力约为1-2N/m2。一般而言，低剪切应力的情况轻易构成管道堆积物，增进生物膜的构成；高剪切应力的情况轻易下降生物膜中的微生物多样性并减缓生物膜的发展进程。

  d) 其他

  管材对生物膜也有主要影响。一般而言，世界上的污水管道利用最为普遍的是混凝土管道和塑料管道。塑料管道因为在耐侵蚀性和运输安装本钱方面较着优在混凝土管道，其利用愈来愈普遍。可是，混凝土管道内生物膜的H2S氧化速度年夜约高在塑料管道两个数目级，将混凝土管道替代为塑料管道可能会增添管道中H2S的浓度，改变生物膜群落布局。这类管材替代固然下降了管道运输安装的扶植本钱和管道侵蚀方面的运维本钱，可是可能增添管道H2S的堆集。污水逗留时候和A/V (润湿面积/污水体积) 对硫酸盐还原菌和产甲烷古菌有必然的影响。物资迁徙转化

  a) 无机物

  污水中的无机物在管道生物膜和悬浮微生物的感化下，能够被逐步降解为挥发性脂肪酸、CH4和CO2。此中，管道生物膜产甲烷进程长短常值得存眷的。一般而言，微生物的产甲烷进程有三种通路，即乙酸型、甲醇型和CO2型，污水管道生物膜首要经由过程乙酸型通路产甲烷，此中最为首要的产甲烷菌为Methanosaeta和Methanothrix（图2）。一般而言，管道产甲烷进程更偏向在产生在高COD、长水力逗留时候和高A/V的厌/缺氧管道内。是以，在透风不良的流速较慢的重力流管道和压力流管道内应非分特别留意产甲烷风险。年夜量研究摸索了采取投加化学药剂的方式来节制管道产甲烷进程，例如投加碱、铁盐、氮的氧化物和氧气等。此中，向压力流管道中投加碱、铁盐和硝酸盐是较为有用平安的管道产甲烷节制办法。在重力流管道中，保持较高的污水流速并连结杰出的管道透风是更好的持久管控手段。

  

  b)硫

  污水中的硫酸盐能够在厌氧前提下被硫酸盐还原菌还原为H2S，H2S继而被硫氧化菌氧化为单质硫和硫酸盐。H2S气体是一种具有恶臭的有毒气体，其氧化构成的硫酸能够加快管道的侵蚀。Desulfomicrobium、Desulfobacter和Desulfuromonas是污水管道中较为常见的硫酸盐还原菌，而Acidiphilium、Thiomonas和Thiobacillus是较为常见的硫氧化菌（图3）。H2S较易在高温、长水力逗留时候和高COD浓度的管道中年夜量发生。能够采取强化管道透风、提高管道坡度和打消化粪池等手段下降H2S发生量。别的，投加硝酸盐、亚硝酸盐、碱、铁盐和氧气等方案都能够下降管道H2S的产量，此中加碱升高污水pH是最为有用的节制方案。可是，从持久看，优化管道设想和施工程度，连结杰出的管道透风并下降污水逗留时候才是更好的节制手段。

  

  c) 氮

  污水管道生物膜中具有氮轮回功能菌，例如反硝化菌和固氮菌等（图4）。在污水处置举措措施中常见的氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌在污水管道生物膜中品貌很低，首要是因为管道全体的缺氧情况和污水中丰硕的无机物强化了发展敏捷的异养型细菌的增殖，而自养型的氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌被逐步裁减。污水管道中能够产生显著的反硝化进程，去除污水中部门硝酸盐。宏基因组测序的研究成果也证实，污水管道生物膜中反硝化功能基因是所有氮轮回功能基因中品貌最高的。可是，今朝关在污水管道氮轮回的研究比拟在无机物降解研究和硫代谢研究依然较着不足。

  

  d) 新型微污染物

  污水管道中一些新型����APP微污染物（包罗部门生物标识表记标帜物、抗性基因和人工纳米材料等）具有迁徙转化进程。一些基在污水的风行病学研究，研究了福寿膏、烟草和酒精等生物标记物在污水管道中的转变进程，经由过程取得的结论猜测区域内福寿膏、烟草和酒精等在人群中的利用环境，获得了不错的猜测结果。污水管道生物膜中含有年夜量的抗性基因，是抗性基因的源和汇之一，具有潜伏的平安风险。污水管道生物膜在代谢进程中发生了年夜量的代谢物，例如硫化物、半胱氨酸和组氨酸等，能够与污水中的人工纳米材料络合，影响其在情况中的迁徙转化行动。瞻望

  • 污水管道微生物研究首要集中在市政污水管道上，但是利用普遍的真空流污水管道、农村污水管道和工业污水管道中生物膜的研究依然缺少，需进一步探讨。

  • 已有管道生物膜成果多基在尝试室范围的不变流态研究，而实际中的污水管道年夜多处在转变流态中。流态的转变会致使剪切应力的转变，进而影响管道生物膜的特征。是以，将来研究应存眷流态转变对管道生物膜的影响。

  • 最近几年来，动态模子已利用在污水处置反映器的研究并取得了不错的摹拟成果，其可进一步利用在管道生物膜的摹拟研究中。

  • 污水管道生物膜对氮和新型污染物迁徙转化的研究尚不足，需进一步深切探讨。

    原题目:污水管道生物膜年夜揭秘

    
    

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