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　　摘要：随着社会的发展，人们越来越注重生活的健康和水资源的再利用，水的饮用安全和污水的达标排放就显得尤为重要。饮用水在经管道输送过程中，微生物附着到管网内壁生长形成生物膜。生物膜的存在会引起一系列水质问题，影响用户用水安全。所以，生物膜的研究非常重要，但给水管网中生物膜的实际采样比较困难，因此模拟生物膜生长的生物反应器应运而生。文章就生物膜的形成及生物反应器的功能进行了分析。

　　关键词：给水管网；生物膜；生物反应器

　　饮用水在经管道输送过程中，水中微生物附着到管网内壁生长形成生物膜。生物膜的存在会引起一系列水质问题，对人类饮用水安全构成威胁。为控制生物膜，需对生物膜进行研究，并对影响生物膜生成的诸多因素进行实验分析。由于在给水管网中直接提取生物膜比较困难，而且提取后极易破坏生物膜本身结构，因此用反应器实验模拟生物膜的生成就显得尤为重要[1]。

　　1生物膜的形成及影响

　　生物膜的形成和存在引起人们高度重视。研究发现，生物膜的形成与时间有着密切的关系，不同时间阶段，形成的生物膜具有不同的特征。但一般来讲，生物膜形成包括以下几个阶段[2]：（1）水中或多或少存在的有机物，在物理、化学以及生物过程综合作用下吸附于管壁表面，形成一层富有营养的生物膜载体；（2）水中的一些浮游细菌通过静电等作用被吸附到载体表面，由于水流冲击等作用，这些细菌形成并不稳定的聚合物，但经过一定时间以后，终会有部分细菌通过分泌具有黏合作用的胞外多聚物稳定吸附于管壁；（3）随着时间的推移，这些细胞摄取并消耗水中的营养物质繁殖增长，逐渐连接成片，并向外伸展，形成个体种类繁多、结构凸出的成熟生物膜。尽管这个过程中会有一些生物膜脱落，但大部分生物膜还是与管道内壁紧密连接在一起[3]。

　　生物膜给饮用水及管网带来的影响是：（1）管壁生物膜逐渐加厚，导致管壁直径变小，管网过水能力降低，动力消耗增加，同时，管壁生物膜腐蚀管壁，在过大水压下，可能导致爆管；（2）在水流作用下，部分生物膜脱落进入水体，导致管网出口处饮用水的悬浮菌数量骤然增加，色度和浊度上升，影响用水安全[4]。（3）为控制管网中细菌的生长，出厂水通常经过加氯消毒，但在管网输送过程中，由于消毒效果下降，部分受伤细菌获得营养后自我修复重新生长，导致饮用水水质变坏。

　　2生物膜中微生物生长的影响因素

　　（1）水温：水温是影响生物膜生长的主要因素之一，实验表明，过高和过低的温度都会抑制细菌的活性，同时，由于管网中细菌种类繁多，适宜的温度较难确定，但相对来说，温水中的细菌比冷水中的细菌生长速度会快一些。（2）营养物质：营养物质会在管壁的表面富集，为微生物的生长提供生物膜载体，提供有机物和充足的磷、铵等[5]。（3）管材：管材对生物膜的生长影响很大。实验表明，作为微生物的栖息地，在生物膜形成之初，表面粗糙的管壁更有利于生物的附着，在生物膜成熟之后，这种影响逐渐减小。另外，铁管相对于PVC管，由于更容易被腐蚀以致变粗糙，铁管中的微生物数量往往超过PVC管[6]。（4）水流速度：管网中的水流直接与生物膜接触，是影响生物膜中微生物活性的重要因素。管网中水流速度增加，可以给生物膜系统带来营养物质，有利于细菌的生长；水流不畅，消毒剂消耗快，微生物容易再生长。另外，过大的水流速度变化会冲刷管壁，使生物膜脱落，抑制生物膜的生长。（5）余氯：出水厂出水通常经过加氯消毒，以对生物膜进行有效控制。由于生物膜中的有机物对于消毒剂的抵抗能力比浮游的微生物强[5]，管网系统复杂，余氯的浓度就需要进行量化，一般为0.5mg/L。