第22卷第17期中国给水排水Vol 22 Na 172006年9月CHNAWATER&WASTEWATERSep 2006北方某高校管网水质生物稳定性的研究喻青，赵新华，孟庆旺，张新波，高桂芝3（1天津大学环境科学与工程学院，天津3000722天津城投集团，天津3000503.河北工程技术高等专科学校土木工程系，河北沧州061001)摘要：目前关于饮用水安全性的研究大都集中在出厂水水质上，对给水管网中水质的变化则重视不够，而给水管网在整个供水体系中占有重要的地位，对保障水质安全起关键作用。为此，结合北方某高校校园管网的水质监测数据，分析了管网水中异养细菌的生长情况及其影响因素。结果表明，沿水流方向管网水质变得越来越差，至管网末梢时自由余氯、浊度、细菌总数等都劣于国家饮用水卫生标准；影响该管网水质生物稳定性的主要因素为AOC自由余氯、浊度、有机物等。关键词：给水管网：饮用水；生物稳定性：AOC异养细菌中图分类号：TU9912文献标识码：C文章编号：1000-4602(2006)17-0064-03Study onBiostabilityofWaterQualityinNetwork ofaNorthCollegeYUQing,ZHAOXirhua,MENG Qingwang,ZHANG Xirbo,GAOGuizhi(1 SdhoolofEnvirommentScinceand Technobgu TianjnUniversit: Tianjn 300072China, 2 TianjinMun icipal InvesmentGroup Tianjn300050Chinc, 3 Dept ofCivilEngineering HebeiEngineeringandTedhnicalCollege Cangzhou06100l China)AbstractPresenth most concems on the safety ofdrinking watera e focused on the final treatedwaterqualits while bss attention is paid on he variation ofwater quality n waternetwoks W aternetworks are the importantpartof hewater suppl sy stam affecting thequality ofdrnk ingwater Based onhemonibring data on waterquality n the netw oik of a north co llegehe grow h of heterotrophic bacteriaand the affecting factors n the netw oik w aterwe e analyzed The results show that thewater quality abnghewater fbw d irection becmes poo rer and poorer and free residual chlorine uibidity numberofbacteria etcn the network end are inferior to the na tionalstandard for drink ng waterhygiene The key faebrs affecting he biostability of thewater quality n the nework are AOCfree residualchbrineurbidiorganicmatterselcKeywordswaterdistrbuton networkdrinkingwaterbpstabilit,assmilabh organiccabonhe terotiophic bac eria管网水质生物稳定性是指管网水中的有机营养因而多以AOC作为管网水质生物稳定性的评价指基质（可生物降解有机物）能支持异养细菌生长的标。但也有研究表明，单一的AOC评价指标并不能全面反映管网水质的生物稳定性"。因此，进一步潜力，即细菌生长的最大可能性。由于管网水中的可同化有机碳（AOC）与异养细菌的繁殖密切相关，研究管网水中异养细菌生长的影响因素，对于评价基金项目：天津市科委社会发展项目（033113111）21994-2014 China Academic Journal Electronic Puibishing House. All rights reserved.http:/www.cnki.net
北方某高校管网水质生物稳定性的研究 喻 青 1 , 赵新华 1 , 孟庆旺 2 , 张新波 1 , 高桂芝 3 (1. 天津大学 环境科学与工程学院, 天津 300072;2. 天津城投集团 , 天津 300050; 3. 河北工程技术高等专科学校 土木工程系, 河北 沧州 061001) 摘 要 : 目前关于饮用水安全性的研究大都集中在出厂水水质上 ,对给水管网中水质的变化 则重视不够 ,而给水管网在整个供水体系中占有重要的地位 ,对保障水质安全起关键作用。为此, 结合北方某高校校园管网的水质监测数据 ,分析了管网水中异养细菌的生长情况及其影响因素。 结果表明,沿水流方向管网水质变得越来越差 ,至管网末梢时自由余氯 、浊度 、细菌总数等都劣于国 家饮用水卫生标准;影响该管网水质生物稳定性的主要因素为 AOC、自由余氯 、浊度、有机物等。 关键词 : 给水管网; 饮用水; 生物稳定性 ; AOC; 异养细菌 中图分类号 :TU991. 2 文献标识码:C 文章编号 :1000 - 4602(2006)17 - 0064 - 03 Study on B iostab ility ofW ater Quality in Network of a North College YU Q ing 1 , ZHAO X in-hua 1 , MENG Q ing-wang 2 , ZHANG X in-bo 1 , GAO Gui-zhi 3 (1. School ofE nvironment Science and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, Ch ina;2. Tianjin Mun icipa l Investment Group, Tianjin 300050, Ch ina;3. Dept. of Civil Engineering, HebeiEngineering and Technica lCollege, Cangzhou 061001, Ch ina) Abstract: Presently, most concerns on the sa fety of d rinking w ater a re focused on the fina l treated w a te r quality, while less attention is paid on the varia tion ofw a ter quality in w ater netwo rks. W ater netw orks are the important part of thew ater supp ly sy stem, a ffec ting the quality o f drink ingw a te r. B ased on themonito ring data on w ate r qua lity in the netw ork of a north co llege, the grow th of heterotrophic bacte ria and the affecting factors in the netw ork w aterwe re analyzed. The resu lts show that thew a ter qua lity a long the w ater flow d irection becomes poo re r and poo re r, and free residual chlorine, tu rbidity, number of bacteria etc. in the ne tw ork end are infe rior to the na tiona l standard for drink ing w ate r hyg iene. The key facto rs a ffec ting the biostab ility o f the w ater quality in the ne tw ork areAOC, free residua l ch lo rine, turbidity, organic matters etc. K ey words: w ater distribu tion ne tw ork; drinking w ate r; b io stability; assim ilab le organic carbon; he terotrophic bac te ria 基金项目:天津市科委社会发展项目(033113111) 管网水质生物稳定性是指管网水中的有机营养 基质(可生物降解有机物 )能支持异养细菌生长的 潜力,即细菌生长的最大可能性。由于管网水中的 可同化有机碳(AOC)与异养细菌的繁殖密切相关 , 因而多以 AOC作为管网水质生物稳定性的评价指 标。但也有研究表明,单一的 AOC评价指标并不能 全面反映管网水质的生物稳定性 [ 1] 。因此, 进一步 研究管网水中异养细菌生长的影响因素 ,对于评价 64 第 22卷 第 17期 2006年 9月 中 国 给 水 排 水 CH INA WATER＆WASTEWATER Vo.l 22 No. 17 Sep. 2006
第17期喻青，等：北方某高校管网水质生物稳定性的研究第22卷管网水质的生物稳定性具有重要的现实意义。2号点时其平均值降为7.37①UV25412试验内容与方法管网水的UV4值沿水流方向基本维持在同一选择北方某高校的校园管网作为研究对象，监水平，且与温度呈负相关关系。例如在气温（436测点的布置见图1℃)最低的1月份，管网水的UV254值达到最大（平进水口业均为 0. 117 6 m)。白③细菌总数测定结果显示，管网入口处的细菌总数较少进水口w00L（1、6号点的年平均值分别为165CFUmL和21400SCUmL沿看水流方向则管网水中的细菌总数逐+回个进水口680m日680m渐增加至管网末梢时已达1627CFUmL100m1?大肠菌群[3.4大肠菌群是一项重要的细菌学指标!2]，对大肠图1监测点的分布菌群的检测结果见表1Fig 1 Distribu tion ofm onitoring pon ts表1大肠菌群的检测结果该高校占地面积约14657×10°m，用水人口Tah 1Deem ina tion resu lt of colifbm gioup约为5万人，其供水管道多为铸铁管，距离该校最近监测点总计12356的水厂采用氯胺消毒方式。24242424120统计次数欢24最小值／沿水流方向布设6个监测点，其中1、6号点为000000(CFU-mL-")管网入口，345号点位于管网中部，2号点为管网最大值/140411未梢。通过试验分析广主要水质指标的变化规律(CFU-mL-")以及影响管网水中异养细菌生长的主要因素。超标率%4172541741701752水质分析由表1可以看出，2号点的大肠菌群超标最为严重，分析原因是该点的用水量很小，加之水在管道①自由余氯内的停留时间较长，从而造成了菌类的滋生。此外2004年5月一6月的连续测定结果显示，自由余氯浓度沿水流方向遂渐降低：管网入国（6号点）该点的余氯水平很低，这为细菌恢复活性和进行再繁殖提供了有利条件。1号入口点有一次检出大肠处的自由余氯浓度较高，其平均值为110mgL，最菌群，可能是由于管网事故或二次污染所致。大值为138mgL到达5号点时水中自由余氯浓3生物稳定性分析度的平均值已降到Q57mg而管网末梢（2号点）的自由余氯浓度平均值仅为0048mgL，有时①AOC浓度对细菌总数的影响基全无法检出。这说明管网水中的自由余氯沿水流对管网水中AOC浓度的测定结果见图2方向逐渐衰减且速度较快，近似呈直线变化。140012101200180②浊度150起测定数据显示，管网水的浊度值沿水流方向逐120800新增大.6号点的冲度平均值为0825NTU.而2号数906003myov+细菌总数0点的浊度平均值则高达3777NTU。604009脑+AOC鼎30对5号点浊度的月平均值与温度的关系进行分200oL析，结果表明温度越高则浊度也越高。526/3③H监测点监测结果显示，pH值在全年波动不大，基本维图2AOC浓度与细菌总数的关系持在7.5左右；管网入口处的pH值较高（平均为Fig 2 Relationship betv een AOC and btal bacteria in7.58,沿着水流方向则逐渐减小，到达管网末梢的every monibring point?1994-2014 China Academic Journal Electronic Puibi65ing House. Allrights reserved.htp:/www.cnkinet
管网水质的生物稳定性具有重要的现实意义。 1 试验内容与方法 选择北方某高校的校园管网作为研究对象 ,监 测点的布置见图 1。 图 1 监测点的分布 Fig. 1 Distribu tion o fm onitoring po in ts 该高校占地面积约 146. 57 ×10 8 m 2 ,用水人口 约为 5万人 ,其供水管道多为铸铁管 ,距离该校最近 的水厂采用氯胺消毒方式 。 沿水流方向布设 6个监测点 ,其中 1、6 号点为 管网入口, 3、4、5号点位于管网中部, 2号点为管网 末梢。通过试验分析了主要水质指标的变化规律 , 以及影响管网水中异养细菌生长的主要因素。 2 水质分析 ① 自由余氯 2004年 5月— 6月的连续测定结果显示 , 自由 余氯浓度沿水流方向逐渐降低 , 管网入口 (6号点 ) 处的自由余氯浓度较高, 其平均值为 1. 10 mg /L,最 大值为 1. 38 mg /L, 到达 5号点时水中自由余氯浓 度的平均值已降到 0. 57 mg /L, 而管网末梢 (2号 点 )的自由余氯浓度平均值仅为 0. 048 mg /L,有时 甚至无法检出。这说明管网水中的自由余氯沿水流 方向逐渐衰减且速度较快 ,近似呈直线变化。 ② 浊度 测定数据显示, 管网水的浊度值沿水流方向逐 渐增大 , 6号点的浊度平均值为 0. 825 NTU, 而 2号 点的浊度平均值则高达 3. 777 NTU。 对 5号点浊度的月平均值与温度的关系进行分 析 ,结果表明温度越高则浊度也越高 。 ③ pH 监测结果显示, pH 值在全年波动不大 ,基本维 持在 7. 5 左右;管网入口处的 pH 值较高 (平均为 7. 58),沿着水流方向则逐渐减小, 到达管网末梢的 2号点时其平均值降为 7. 37。 ④ UV254 管网水的 UV254值沿水流方向基本维持在同一 水平 ,且与温度呈负相关关系 。例如在气温 (4. 36 ℃)最低的 1月份 , 管网水的 UV254值达到最大 (平 均为 0. 117 6 cm - 1 )。 ⑤ 细菌总数 测定结果显示 , 管网入口处的细菌总数较少 (1、6号点的年平均值分别为 165 CFU /mL 和 214 CFU /mL), 沿着水流方向则管网水中的细菌总数逐 渐增加,至管网末梢时已达 1 627 CFU /mL。 ⑥ 大肠菌群 大肠菌群是一项重要的细菌学指标 [ 2] , 对大肠 菌群的检测结果见表 1。 表 1 大肠菌群的检测结果 Tab. 1 De te rm ina tion resu lt of co lifo rm group 监测点 1 2 3 5 6 总计 统计次数 /次 24 24 24 24 24 120 最小值 / (CFU mL - 1) 0 0 0 0 0 0 最大值 / (CFU mL - 1) 1 4 1 1 0 4 超标率 /% 4. 17 25 4. 17 4. 17 0 7. 5 由表 1可以看出 , 2号点的大肠菌群超标最为 严重 ,分析原因是该点的用水量很小,加之水在管道 内的停留时间较长, 从而造成了菌类的滋生。此外 该点的余氯水平很低 ,这为细菌恢复活性和进行再 繁殖提供了有利条件。 1号入口点有一次检出大肠 菌群 ,可能是由于管网事故或二次污染所致 。 3 生物稳定性分析 ① AOC浓度对细菌总数的影响 对管网水中 AOC浓度的测定结果见图 2。 图 2 AOC 浓度与细菌总数的关系 Fig. 2 Relationship be tw een AOC and to tal bacteria in eve ry monito ring po int 65 第 17期 喻 青, 等:北方某高校管网水质生物稳定性的研究 第 22卷
中国给水排水第17期第22卷由图2可知，1号和6号点处的AOC浓度较高值环境可在一定程度上抑制水中细菌的再生长。（160~200g乙酸碳L），但异养菌的生长较弱。③有机物浓度对细菌总数影响沿水流方向AOC浓度越来越小，但其衰减速度较选择总有机碳（TOC）作为水中有机物的替代参慢，而管网水中的异养菌数量却增加较快，到2号点数。各监测点的TOC年均值与细菌总数的关系见时平均A0C浓度还维持在100~120g乙酸碳/图4可知细菌总数与水中的总有机碳含量呈负相而水中的异养菌总数却上升到1000CFUmL以上。关关系（相关系数为0974.8）。因此.如能控制管②自由余氯值对细菌总数的影响网入口处的TOC水平，则可降低细菌生长的潜力。管网入口处的自由余氯浓度较高，细菌总数相+TOC4.6 2 000+细菌总数2对较低。沿着水流方向，管网水中的自由余氯浓度15003逐渐减小，而细菌总数逐渐增大，两者呈负相关关系1:（相关系数为09474）这充分显示了管网水中的自由余氯对细菌再生长的抑制作用。5003.7③浊度对细菌总数的影响界1+各监测点的平均浊度值与细菌总数呈正相关关3.4 5015326系（见图3）其相关系数为Q7434分析原因是：随监测点管网水浊度的增大则水中的颗粒物增多，而颗粒物图4TOC浓度与细菌总数的关系是细菌生长的良好载体，并能降低氯对细菌的杀灭Fig 4 Relationship beween average TOC and toal作用：故随浊度的升高·管网水中的细菌总数上升。bacteria in every m m itoring point导致水质下降。4结论①某高校管网入口处的自由余氯、浊度、细菌2 00014+细菌总数T2总数等指标都相对较好，沿着水流方向则水质越来→浊度1500131OLN越差.尤其是到达管网未梢时：自由余氯、浊度、细菌210002总数等指标都劣于国家饮用水卫生标准，水质的生州迎物稳定性变差。这主要是因为出厂水中的AOC及5001总有机碳浓度偏高，因此建议自来水厂进一步提高o0对有机物的去除率。52136监测点②影响该高校管网水质生物稳定性的主要因素有AOC、自由余氯、浊度、有机物等，同时温度、图3浊度与细菌总数的关系pH、水力条件等对管网水质的生物稳定性也有一定Fig 3Relationship beween average ubidity and btalbactera in every monibring point影响。④温度对细菌总数影响对于同一个监测点，夏季检出的细菌总数明显参考文献：高于冬季的。这表明，随看温度的升高则细菌的生【1】马颖龙腾锐，方振东饮用水生物稳定性的评价体系长速率加快。此外即使温度<5℃管网水中仍然【J』.中国给水排水，200420（12)：12-14有细菌生长。【2]吴卿，赵新华，饮用水中大肠菌检测方法研究进展③山对细菌总数影响【J』-中国给水排水，200420(9)：27-30赵翠英等的研究表明，当pH在40以下或90以上时细菌不能生长。分析6号点处管网水的pH电话：（022）27829247均值和细菌总数的关系，可知两者大致呈正相关关E -mail yuqing zz21982@126 oom系，pH值越低则细菌的再生长几率越小，即低pH收稿日期：2006-03-27?1994-2014 China Academic Journal Electronic Puibi6hing House. Allrights reserved.htp:/www.cnkinet
由图 2可知, 1号和 6号点处的 AOC浓度较高 (160 ～ 200 μg乙酸碳 /L), 但异养菌的生长较弱 。 沿水流方向 AOC浓度越来越小 , 但其衰减速度较 慢 ,而管网水中的异养菌数量却增加较快 ,到 2号点 时平均 AOC浓度还维持在 100 ～ 120 μg乙酸碳 /L, 而水中的异养菌总数却上升到 1 000 CFU /mL以上。 ② 自由余氯值对细菌总数的影响 管网入口处的自由余氯浓度较高 ,细菌总数相 对较低 。沿着水流方向 , 管网水中的自由余氯浓度 逐渐减小,而细菌总数逐渐增大 ,两者呈负相关关系 (相关系数为 0. 947 4),这充分显示了管网水中的 自由余氯对细菌再生长的抑制作用。 ③ 浊度对细菌总数的影响 各监测点的平均浊度值与细菌总数呈正相关关 系 (见图 3),其相关系数为 0. 743 4,分析原因是 :随 管网水浊度的增大则水中的颗粒物增多, 而颗粒物 是细菌生长的良好载体 , 并能降低氯对细菌的杀灭 作用, 故随浊度的升高 ,管网水中的细菌总数上升 , 导致水质下降。 图 3 浊度与细菌总数的关系 Fig. 3 Re lationship between average tu rbidity and to tal bacte ria in eve ry monito ring po int ④ 温度对细菌总数影响 对于同一个监测点, 夏季检出的细菌总数明显 高于冬季的 。这表明, 随着温度的升高则细菌的生 长速率加快 。此外, 即使温度 <5 ℃,管网水中仍然 有细菌生长 。 ⑤ pH 对细菌总数影响 赵翠英等的研究表明, 当 pH在 4. 0以下或 9. 0 以上时细菌不能生长 。分析 6号点处管网水的 pH 均值和细菌总数的关系 , 可知两者大致呈正相关关 系 , pH值越低则细菌的再生长几率越小 , 即低 pH 值环境可在一定程度上抑制水中细菌的再生长。 ⑥ 有机物浓度对细菌总数影响 选择总有机碳 (TOC)作为水中有机物的替代参 数。各监测点的 TOC年均值与细菌总数的关系见 图 4, 可知细菌总数与水中的总有机碳含量呈负相 关关系(相关系数为 0. 974 8)。因此 , 如能控制管 网入口处的 TOC水平, 则可降低细菌生长的潜力 。 图 4 TOC 浓度与细菌总数的关系 Fig. 4 Rela tionship be tw een average TOC and to ta l bac teria in every m on itoring point 4 结论 ① 某高校管网入口处的自由余氯 、浊度、细菌 总数等指标都相对较好, 沿着水流方向则水质越来 越差 ,尤其是到达管网末梢时 ,自由余氯 、浊度、细菌 总数等指标都劣于国家饮用水卫生标准 ,水质的生 物稳定性变差 。这主要是因为出厂水中的 AOC及 总有机碳浓度偏高 ,因此建议自来水厂进一步提高 对有机物的去除率 。 ② 影响该高校管网水质生物稳定性的主要因 素有 AOC 、自由余氯、浊度 、有机物等 , 同时温度、 pH、水力条件等对管网水质的生物稳定性也有一定 影响 。 参考文献 : [ 1] 马颖, 龙腾锐, 方振东. 饮用水生物稳定性的评价体系 [ J] . 中国给水排水, 2004, 20(12):12 - 14. [ 2] 吴卿, 赵新华. 饮用水中大肠菌检测方法研究进展 [ J] . 中国给水排水, 2004, 20(9):27 - 30. 电话:(022)27829247 E - ma il:yuqing zzzzz1982@126. com 收稿日期:2006 - 03 - 27 66 第 17期 中 国 给 水 排 水 第 22卷