摘要 保護(hù)輸送到用戶的水質(zhì)要求必須保護(hù)配水系統(tǒng)。這種保護(hù)方法的一個重要方面即是對新裝干管的消毒。所要做的工作為評定新裝干管的微生物含量（用異養(yǎng)菌平板計數(shù)法測量）。其結(jié)果結(jié)合生成有機(jī)物對消毒劑敏感性的情況，將有助于對新裝干管的消毒提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

　　新裝干管或正進(jìn)行修理的干管中的微生污染物包括致病微生物以及自然土壤和水中微生物。與公共供水系統(tǒng)有關(guān)的水傳播病的爆發(fā)是由于配水系統(tǒng)維修過程中保護(hù)水質(zhì)措施不當(dāng)造成的。當(dāng)干管泄漏或維修后消毒不充分，因嚴(yán)重污染而導(dǎo)致疾病爆發(fā)。
　　在某些條件下，配水系統(tǒng)在干管安裝之前也許隱藏著特殊物質(zhì)，如灰塵、土壤顆粒或動物。新裝干管或維修過程中進(jìn)入有機(jī)物，使系統(tǒng)中生成的微生物類植物群。這種外來生成的細(xì)菌經(jīng)過再生，將在系統(tǒng)中生存下去，（可能形成生物膜）并可能產(chǎn)生抗消毒作用。

有關(guān)干管污染的幾個因素

　　Harris對溝槽細(xì)菌含量做了調(diào)查，以便更好地了解細(xì)菌在管道涂層腐蝕中的作用。他發(fā)現(xiàn)土壤表層含有的細(xì)菌濃度最大。這些數(shù)據(jù)是從與現(xiàn)有管道相鄰的溝槽底部發(fā)現(xiàn)的。每克土壤中好氧細(xì)菌數(shù)目為3.2×10⁵至6.7×10⁷,2.8×10⁴--2.23×10⁶，較高的含水量能顯著增加細(xì)菌數(shù)目。因此，維修過程中靠近漏水干管的潮濕土壤是細(xì)菌大量污染的潛在來源。
　　Clark等人利用大腸菌試驗(yàn)來評價新裝干管的細(xì)菌污染情況，他們發(fā)現(xiàn)新裝干管含有腸細(xì)菌，克雷伯氏菌，埃希氏菌，檸檬酸桿菌和親水氣單胞菌類。腸細(xì)菌是經(jīng)常孤立的菌種，通常存在于土壤中，這表明新裝干管污染是相當(dāng)普遍的。

影響消毒程度的五個因素

　　新干管安裝以后，其要求的消毒量大小取決于以下幾點(diǎn)：
　　.注入水的消毒需要量；
　　.注入水的氯需求量；
　　.干管安裝管事中的污染程度；
　　.與水接觸的所有材質(zhì)的消毒需要量；
　　.與水接觸的材質(zhì)對氯的需要量。
　　注入的水質(zhì)取決于某種供水的情況，并且很大程度上取決于安裝管事中水沖洗干管及注入水中的微生物污染程度，但人們對這種污染程度知道得很少。由于使用的管道材質(zhì)有限，因此地各種管材的消毒需求量以及氯需示量是可以確定的。

現(xiàn)引用標(biāo)準(zhǔn)摘要

　　對新裝干管或舊干管泄漏維修后的消毒，AWWA已制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)要求新裝干管在沖洗后至少用25mg/L的氯消毒。這種標(biāo)準(zhǔn)在原理不是從研究或科學(xué)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出來的。本文所說明的研究是AWWA研究基金項(xiàng)目的一個重要組成部分，其目的是（1）衛(wèi)生條件下，干管安裝過程中微生物的含量，（2）評價消毒的必要性。

干管污染和消毒的實(shí)驗(yàn)

　　當(dāng)干管運(yùn)送到安裝現(xiàn)場時，干管的內(nèi)表面會粘附微生物，從而被污染。微生物污染程度是影響消毒劑量的重要參數(shù)。未使用給水干管的原始污染程度，目前尚未有資料可查。但這些污染情況也許會因?yàn)楦晒茴愋汀⒅圃焐桃约肮軓礁鳟惗兴煌?br>　　不同渠道得到的管道和測試材質(zhì)
　　新的不同管徑的延性鐵管是從費(fèi)需運(yùn)來的。運(yùn)來的新PVC管管端用無菌牛皮紙密封。使用前，管子一直儲存在與環(huán)境溫度一致的干燥地方，并且用循環(huán)水系統(tǒng)中的脫氯自來水沖洗。用異差平板計數(shù)（HPCs）分析沖洗水，評價干管內(nèi)表面初始微生物的污染程度。

設(shè)計的沖洗方法可保證準(zhǔn)確計算微生物數(shù)量

　　先確定沖洗設(shè)備和方法，以便在控制條件下測量出不同材質(zhì)和管徑干管的微生物污染程度。見圖1的沖洗系統(tǒng)圖。

　　鋼化玻璃纖維池直徑1,067mm，高1,219mm，容積1.04m³，池底配有4英寸法蘭，4×3-9離心泵有7英寸直徑的葉輪和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械密封。模擬流量計提供流速。
　　沖擊干管流速保持恒定為0.76m/s。以這樣的速度沖洗一條8英寸的干管，要求的流速為0.025m³/s。由Na₂SO₃脫氯的自來水按要求的流速在測試干管內(nèi)循環(huán)。以0.025m³/s流速沖洗8英寸干管所需最大水頭12.19m。這是本項(xiàng)研究中所需的最大水頭，離心泵也使用這個水頭。
　　沖洗較小管徑干管時，需要較低的水頭和流速，以保證恒定的沖洗速度。較小管徑的干管使用一條旁路管線，將部分水流直接分到水池，而不流經(jīng)測試干管，這樣就使用了兩個閘閥。回流管上安裝流量計，可準(zhǔn)確測量干管流速。
　　除了被測試管線外，整個沖系統(tǒng)還包括重量較輕的PVC管。PVC管用法蘭連接以方便沖洗運(yùn)行中的清洗和去除連接。沖洗系統(tǒng)和測試干管之間的連接是為不同管材和管徑定做的。連接型式如圖2。因干管材質(zhì)和管徑不同，連接結(jié)構(gòu)有所變化。

　　說明：1、帶法蘭連接的4英寸（100mm）PVC管；
　　　　　2、6×4英寸（150×100mm）機(jī)械端；
　　　　　3、6英寸（150mm）延性鑄鐵管連接三通連接；
　　　　　4、8×6英寸（200×150mm）延性鑄鐵三通連接；
　　　　　5、8英寸（200mm）堵頭或帽；
　　　　　6、測試管線。
　　所有的連接都帶有平面和機(jī)械接合熱圈。

獲得管道中微生物的方法

　　用Na₂SO₃化學(xué)計量投加法，將費(fèi)城含有一氯胺濃度約2mg/L的自來水脫氯，每升自來水大約加2.6mg的Na₂SO₃，其總氯量1.8mg/L。沖洗管道之前收集已脫氯的水樣，進(jìn)行細(xì)菌學(xué)測試，證實(shí)HPC 濃度。將管道沖洗水做比較，HPC濃度都很低。因此，這種水可不經(jīng)進(jìn)一步處理，直接用于沖洗。
　　先向275加化的池子注入脫氯的自來水。泵啟支，用閘閥慢慢調(diào)節(jié)流速，直到流量計顯示所要求的流量。當(dāng)水流經(jīng)干管流速穩(wěn)定時，可將水循環(huán)30分鐘。用高壓滅菌瓶收集沖洗水水樣5加化，并送到實(shí)驗(yàn)室做細(xì)菌學(xué)檢測；檢測前水樣要冷藏保存。
　　水樣收集以后，去除所有連接件，將系統(tǒng)內(nèi)的水放掉，全部放掉后，再把連接件裝好。用新鮮的脫氯水重復(fù)循環(huán)兩次，每次都取水樣，進(jìn)行細(xì)菌學(xué)測試。當(dāng)三次沖洗循環(huán)完成后，放掉水，所有的沖洗系統(tǒng)管和連接件沖洗并加氯。運(yùn)行過程中要有充足的經(jīng)過時間，使余氯擴(kuò)散。表1對測試進(jìn)行了總結(jié)。每次實(shí)驗(yàn)所用的管道都不同。

表1　　　　　　實(shí)驗(yàn)概述 管材 直徑英寸（mm） 長度英尺（mm） 實(shí)驗(yàn)數(shù)目（管道） PVC管 　 　 　 2(50) 10(3.05) 2 4(100) 10(3.05) 2 8(200) 10(3.05) 2 6(150) 18(5.5) 3 帶瀝青密封外層的水 8(200) 18(5.5) 3 泥襯里延性鐵管 3(75) 20(6.1) 3 不帶襯里的延性鐵管 4(100) 18（5.5) 3

計算的微生物數(shù)量

　　用R2A瓊脂，在25℃保溫培養(yǎng)5天，完成HPCs。每種水樣反復(fù)計數(shù)三次，總大腸菌由膜過濾法檢定。快速生長的耐酸性有機(jī)物在膜過濾池檢定。

研究結(jié)果將指導(dǎo)消毒的方法

　　充分詳細(xì)的研究過程
　　一般來說，三次沖洗就足以能去除管道表面覆蓋的HPC有機(jī)物。
　　平均來說，第三次沖洗水所含的HPC有機(jī)物濃度比總HPC有機(jī)物濃度的10%還小。
　　調(diào)查參數(shù)的結(jié)果
　　每單位長度總的微生物含量是用來檢驗(yàn)系統(tǒng)中微生物含量，管徑、長度和管材間的關(guān)系，因此每單位長度的微生物含量可做為一種初始變量。
　　以下為其定律關(guān)系式：　　 N=ad^b　　　　 (1)
　　其中N為單位長度含微生物數(shù)量，d為管子直徑，a和b為常數(shù)。這個公式適用于這些數(shù)據(jù)，并且分別考慮到每種管材。圖3表示了異養(yǎng)平板計數(shù)與各種管材管徑的對比情況。若含量表面積成比例，則b的預(yù)計值為1.0。
　　

　　 表2總結(jié)出了圖3和圖4各條線的回歸參數(shù)。作者發(fā)現(xiàn)，從統(tǒng)計來看管材并不是HPC含量的決定因素。

表2 異養(yǎng)平板計數(shù)含量的最恰當(dāng)回歸參數(shù) 材質(zhì) 觀測數(shù)目 最佳估算±標(biāo)準(zhǔn)誤差 R2（換算的平方） Ln(a) b PVC管 6 18.618±0.267 1.114±0.279 0.907 所有延性鐵管 12 17.813±0.615 1.455±0.399 0.567 所有管材 18 18.298±0.377 1.202±0.237 0.615

　　換句話說可沖洗進(jìn)水中的HPC細(xì)菌數(shù)量，很大程度上取決于新干管的實(shí)際尺寸而不是材質(zhì)。這可以這樣解釋，除了管材本身的性質(zhì)以外，還存在著可導(dǎo)致HPC濃度的一些因素，如管子制造。儲存和運(yùn)輸。因?yàn)椴煌艿啦皇怯上嗤馁|(zhì)制成的，所以某些因素而不是材質(zhì)會影響HPC的含量。
　　例如，有一段新的6英寸管子，其HPC濃度為2.5×10⁹cfu/mL。這樣一段管子容納的液體何種為73升/分，因此與干管接觸的水中HPC濃度預(yù)計為3.4×10⁴cfu/mL。干管消毒后，如果可以接受的最后HPC濃度為10cfu/mL，就需要用足夠的消毒劑達(dá)到99.97%的細(xì)菌滅活率。
　　由于作者的分析數(shù)據(jù)沒有表明管材的顯著作用，則在不考慮新管類的情況下，上述計算結(jié)果是確實(shí)的。然而考慮到管徑的是有益的。當(dāng)上述計算應(yīng)用于3英寸的管徑時，預(yù)計負(fù)荷為3.3×10⁸ cfu/mL，每長度的容積為4.56L/min，估計的最初HPC濃度為2.4×10⁴cfu/mL，則需要滅活4.31ogs。從此項(xiàng)分析中可看出，所有其它因素都是恒定的，處理較小管徑的干管時，其消毒的程度將會降低。
　　如果根據(jù)管材的要求，這些數(shù)據(jù)可以利用的情況下，就能夠估計沖洗的HPC有機(jī)物的靈敏度，選定某種藥劑的充分劑量及干管消毒過程中水的接觸時間等。

結(jié)論

　　根據(jù)作者所了解的情況，本文是僅有的一篇研究未使用的給水干管中微生物污染濃度的文章。測試的干管沒有發(fā)現(xiàn)有可檢測到的總大腸或耐酸細(xì)菌。從測試干管沖洗出的水中發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)高濃度的HPC有機(jī)物，其濃度大約與干管的內(nèi)表面成比例。
　　根據(jù)此項(xiàng)工作，估算新干管沖洗水中HPC濃度的相關(guān)公式已經(jīng)研究出。這些可以做為初的微生物濃度（No）；結(jié)合管材和水質(zhì)信息，這些將為干管消毒提供合理的指導(dǎo)。

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馮新　譯　　劉萬福　校
天津市自來水集團(tuán)有限公司
2000年１月