a6除磷提高水质生物稳定性的可行性探讨

第32卷第7期2006年7月北京工业大学学报JOURNAL0FBEIJINGUNIVERSITY0FTECHNoLOGYV01．32No．7Jul．2006深度除磷提高水质生物稳定性的可行性探讨白玉华，李星，杨艳玲，张辉，于敏，赵毅良(北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室，北京100022)摘要：结合供水管网中微生物再生长现象，根据磷在微生物生长中的作用，提出了控制水中磷含量抑制细菌生长、提高水质生物稳定性的观点．并从现有磷的检测方法、常规处理工艺对磷的去除效果、饮用水除磷技术的研究现状等几方面分析了实施这一设想需要开展的工作，指出在不改变原有处理工艺的前提下，研制新型高效具有除磷优势的混凝剂及专用吸附剂强化磷的去除，将是饮用水深度除磷的一个方向．关键词：磷；生物稳定性；饮用水；配水系统中图分类号：Tu991．2文献标识码：A文章编号：0254—0037(2006)07一0610一04O引言城市水厂经消毒合格的饮用水，在向市区输送过程中，即使保证一定的余氯量，水中的大肠菌群等异养细菌仍有增多的现象，属于水的生物学不稳定性．一方面，会使水中未被杀死的细菌重新生长，使饮用水的卫生安全性降低；另一方面，部分细菌随机附着在管壁上，利用水中的营养基质生长成生物膜，导致管壁结垢、腐蚀，降低管网输水能力，增加二级泵站动力消耗，甚至发生爆管事故．因此，提高配水管网中水质的生物稳定性对保证供水安全及供水水质具有重要意义．长期以来，有机碳被认为是控制饮用水中异养菌生长的主要营养物质，尤其是易被微生物所降解的可同化有机碳(简记为A|DC)，被普遍认为是评价饮用水生物稳定性的主要指标【1_3J．LeChevallierMw等人认为[4]在不加氯的情况下，AOC质量分数在10～20扯g／L的饮用水为生物稳定的饮用水；在加氯时，AOC质量分数在50～100肛g／L的饮用水为生物稳定的饮用水．由于地表水源有机污染严重，常规水处理工艺对有机物特别是可生物降解有机物的去除能力有限．为降低AoC含量，使饮用水具有良好的生物稳定性，必须对水进行深度处理．由于我国水处理工艺技术落后、源水水质污染严重、资金有限等方面原因，要达到AOC质量分数含量低于50扯g／L的限定值有一定困难．此外，以AOC作为水生物稳定性指标对操作技术水平、检测时效和检测费用等方面的要求都较高，这就促使水处理工作者开始研究其他的饮用水生物稳定性控制指标．微生物繁殖和生长除了碳元素、氮元素外，还需要磷、硫、钾、钠、钙、镁等大量元素及锰、铜、钴、锌等微量元素，这些营养物质按一定比例被微生物摄取．而饮用水处理系统属于基质限制型，所含的各种营养元素均处于较低水平，对于微生物而言，当各种营养元素的含量不足一定的比例时，任何一种处于较低含量水平的营养元素均可能成为微生物生长代谢的限制性因子．除了AOC之外，有多种含磷物质参与细菌细胞的代谢过程，磷脂是所有细菌细胞中都含有的成分，细胞膜的单位结构由磷脂双分子层与蛋白质组成，并且在细胞膜中所占的份额是固定的．磷酸是DNA和RNA的重要组成成分，是合成核酸和某些蛋白质的必要元素．sathasivan，A等人[5]发现，当不投加磷时，细菌生长受到抑制；当磷质量分数为1～3扯g／L时，磷可能成为饮用水中微生物生长的限制因子．Kasahara[6]发现，磷延长了配水系统内生物细胞的生命周期，认为磷是生物膜增长潜力的指示指标．因此，尽可能降低饮用水中磷含量，将会降低水中细菌的再生能力，提收稿日期：2005—05—08．基金项目：国家自然科学基金资助项目(50378004)；北京市优秀人才培养专项经费资助项目(20042D0501519)；中国博士后科学基金资助项目(2005038040)；国家高技术发展计划资助项目(863—2004AA601020)．作者简介：白玉华(1955一)，女，黑龙江省哈尔滨市人，副教授．万方数据第7期白玉华等：深度除磷提高水质生物稳定性的可行性探讨611高供水安全性．本文从现有磷检测方法、常规处理工艺对磷的去除效果、饮用水除磷技术的研究现状[71等方面探讨和分析了实施该设想的可行性．饮用水中痕量磷检测方法准确地检测水中磷含量是研究磷对饮用水生物稳定的影响及饮用水除磷技术的前提条件．现行的磷的检测方法——钼锑钪分光光度法适用于地表水、生活污水及化工、磷肥、农药、钢铁、焦化等行业的工业废水中的正磷酸盐的分析，磷质量分数的检测下限为10牲g／L，这对于磷成为饮用水微生物生长的限制因子所期望的限值相差较远．目前，我国用于痕量磷检测的方法尚无国家标准，孔雀绿一磷钼杂多酸分光光度法最低磷检测磷的质量分数可达到1弘g／L，适用于湖泊、水库、江河等地表水及地下水中痕量磷的检测。作者在前期的研究中对该方法检测水中痕量磷进行了试验，结果表明，孔雀绿