新装干管中的细菌含量

　　 摘要 保护输送到用户的水质要求必须保护配水系统。这种保护方法的一个重要方面即是对新装干管的消毒。所要做的工作为评定新装干管的微生物含量（用异养菌平板计数法测量）。其结果结合生成有机物对消毒剂敏感性的情况，将有助于对新装干管的消毒提供适当的指导。

　　新装干管或正进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。与公共供水系统有关的水传播病的爆发是由于配水系统维修过程中保护水质措施不当造成的。当干管泄漏或维修后消毒不充分，因严重污染而导致疾病爆发。
　　在某些条件下，配水系统在干管安装之前也许隐藏着特殊物质，如灰尘、土壤颗粒或动物。新装干管或维修过程中进入有机物，使系统中生成的微生物类植物群。这种外来生成的细菌经过再生，将在系统中生存下去，（可能形成生物膜）并可能产生抗消毒作用。

有关干管污染的几个因素

　　Harris对沟槽细菌含量做了调查，以便更好地了解细菌在管道涂层腐蚀中的作用。他发现土壤表层含有的细菌浓度最大。这些数据是从与现有管道相邻的沟槽底部发现的。每克土壤中好氧细菌数目为3.2×10⁵至6.7×10⁷,2.8×10⁴--2.23×10⁶，较高的含水量能显著增加细菌数目。因此，维修过程中靠近漏水干管的潮湿土壤是细菌大量污染的潜在来源。
　　Clark等人利用大肠菌试验来评价新装干管的细菌污染情况，他们发现新装干管含有肠细菌，克雷伯氏菌，埃希氏菌，柠檬酸杆菌和亲水气单胞菌类。肠细菌是经常孤立的菌种，通常存在于土壤中，这表明新装干管污染是相当普遍的。

影响消毒程度的五个因素

　　新干管安装以后，其要求的消毒量大小取决于以下几点：
　　.注入水的消毒需要量；
　　.注入水的氯需求量；
　　.干管安装管事中的污染程度；
　　.与水接触的所有材质的消毒需要量；
　　.与水接触的材质对氯的需要量。
　　注入的水质取决于某种供水的情况，并且很大程度上取决于安装管事中水冲洗干管及注入水中的微生物污染程度，但人们对这种污染程度知道得很少。由于使用的管道材质有限，因此地各种管材的消毒需求量以及氯需示量是可以确定的。

现引用标准摘要

　　对新装干管或旧干管泄漏维修后的消毒，AWWA已制定了相应标准。标准要求新装干管在冲洗后至少用25mg/L的氯消毒。这种标准在原理不是从研究或科学数据推导出来的。本文所说明的研究是AWWA研究基金项目的一个重要组成部分，其目的是（1）卫生条件下，干管安装过程中微生物的含量，（2）评价消毒的必要性。

干管污染和消毒的实验

　　当干管运送到安装现场时，干管的内表面会粘附微生物，从而被污染。微生物污染程度是影响消毒剂量的重要参数。未使用给水干管的原始污染程度，目前尚未有资料可查。但这些污染情况也许会因为干管类型、制造商以及管径各异而有所不同。
　　不同渠道得到的管道和测试材质
　　新的不同管径的延性铁管是从费需运来的。运来的新PVC管管端用无菌牛皮纸密封。使用前，管子一直储存在与环境温度一致的干燥地方，并且用循环水系统中的脱氯自来水冲洗。用异差平板计数（HPCs）分析冲洗水，评价干管内表面初始微生物的污染程度。

设计的冲洗方法可保证准确计算微生物数量

　　先确定冲洗设备和方法，以便在控制条件下测量出不同材质和管径干管的微生物污染程度。见图1的冲洗系统图。

　　钢化玻璃纤维池直径1,067mm，高1,219mm，容积1.04m³，池底配有4英寸法兰，4×3-9离心泵有7英寸直径的叶轮和标准机械密封。模拟流量计提供流速。
　　冲击干管流速保持恒定为0.76m/s。以这样的速度冲洗一条8英寸的干管，要求的流速为0.025m³/s。由Na₂SO₃脱氯的自来水按要求的流速在测试干管内循环。以0.025m³/s流速冲洗8英寸干管所需最大水头12.19m。这是本项研究中所需的最大水头，离心泵也使用这个水头。
　　冲洗较小管径干管时，需要较低的水头和流速，以保证恒定的冲洗速度。较小管径的干管使用一条旁路管线，将部分水流直接分到水池，而不流经测试干管，这样就使用了两个闸阀。回流管上安装流量计，可准确测量干管流速。
　　除了被测试管线外，整个冲系统还包括重量较轻的PVC管。PVC管用法兰连接以方便冲洗运行中的清洗和去除连接。冲洗系统和测试干管之间的连接是为不同管材和管径定做的。连接型式如图2。因干管材质和管径不同，连接结构有所变化。

　　说明：1、带法兰连接的4英寸（100mm）PVC管；
　　　　　2、6×4英寸（150×100mm）机械端；
　　　　　3、6英寸（150mm）延性铸铁管连接三通连接；
　　　　　4、8×6英寸（200×150mm）延性铸铁三通连接；
　　　　　5、8英寸（200mm）堵头或帽；
　　　　　6、测试管线。
　　所有的连接都带有平面和机械接合热圈。

获得管道中微生物的方法

　　用Na₂SO₃化学计量投加法，将费城含有一氯胺浓度约2mg/L的自来水脱氯，每升自来水大约加2.6mg的Na₂SO₃，其总氯量1.8mg/L。冲洗管道之前收集已脱氯的水样，进行细菌学测试，证实HPC 浓度。将管道冲洗水做比较，HPC浓度都很低。因此，这种水可不经进一步处理，直接用于冲洗。
　　先向275加化的池子注入脱氯的自来水。泵启支，用闸阀慢慢调节流速，直到流量计显示所要求的流量。当水流经干管流速稳定时，可将水循环30分钟。用高压灭菌瓶收集冲洗水水样5加化，并送到实验室做细菌学检测；检测前水样要冷藏保存。
　　水样收集以后，去除所有连接件，将系统内的水放掉，全部放掉后，再把连接件装好。用新鲜的脱氯水重复循环两次，每次都取水样，进行细菌学测试。当三次冲洗循环完成后，放掉水，所有的冲洗系统管和连接件冲洗并加氯。运行过程中要有充足的经过时间，使余氯扩散。表1对测试进行了总结。每次实验所用的管道都不同。

表1　　　　　　实验概述 管材 直径英寸（mm） 长度英尺（mm） 实验数目（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 带沥青密封外层的水 8(200) 18(5.5) 3 泥衬里延性铁管 3(75) 20(6.1) 3 不带衬里的延性铁管 4(100) 18（5.5) 3

计算的微生物数量

　　用R2A琼脂，在25℃保温培养5天，完成HPCs。每种水样反复计数三次，总大肠菌由膜过滤法检定。快速生长的耐酸性有机物在膜过滤池检定。

研究结果将指导消毒的方法

　　充分详细的研究过程
　　一般来说，三次冲洗就足以能去除管道表面覆盖的HPC有机物。
　　平均来说，第三次冲洗水所含的HPC有机物浓度比总HPC有机物浓度的10%还小。
　　调查参数的结果
　　每单位长度总的微生物含量是用来检验系统中微生物含量，管径、长度和管材间的关系，因此每单位长度的微生物含量可做为一种初始变量。
　　以下为其定律关系式：　　 N=ad^b　　　　 (1)
　　其中N为单位长度含微生物数量，d为管子直径，a和b为常数。这个公式适用于这些数据，并且分别考虑到每种管材。图3表示了异养平板计数与各种管材管径的对比情况。若含量表面积成比例，则b的预计值为1.0。
　　

　　 表2总结出了图3和图4各条线的回归参数。作者发现，从统计来看管材并不是HPC含量的决定因素。

表2 异养平板计数含量的最恰当回归参数 材质 观测数目 最佳估算±标准误差 R2（换算的平方） Ln(a) b PVC管 6 18.618±0.267 1.114±0.279 0.907 所有延性铁管 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

　　换句话说可冲洗进水中的HPC细菌数量，很大程度上取决于新干管的实际尺寸而不是材质。这可以这样解释，除了管材本身的性质以外，还存在着可导致HPC浓度的一些因素，如管子制造。储存和运输。因为不同管道不是由相同材质制成的，所以某些因素而不是材质会影响HPC的含量。
　　例如，有一段新的6英寸管子，其HPC浓度为2.5×10⁹cfu/mL。这样一段管子容纳的液体何种为73升/分，因此与干管接触的水中HPC浓度预计为3.4×10⁴cfu/mL。干管消毒后，如果可以接受的最后HPC浓度为10cfu/mL，就需要用足够的消毒剂达到99.97%的细菌灭活率。
　　由于作者的分析数据没有表明管材的显著作用，则在不考虑新管类的情况下，上述计算结果是确实的。然而考虑到管径的是有益的。当上述计算应用于3英寸的管径时，预计负荷为3.3×10⁸ cfu/mL，每长度的容积为4.56L/min，估计的最初HPC浓度为2.4×10⁴cfu/mL，则需要灭活4.31ogs。从此项分析中可看出，所有其它因素都是恒定的，处理较小管径的干管时，其消毒的程度将会降低。
　　如果根据管材的要求，这些数据可以利用的情况下，就能够估计冲洗的HPC有机物的灵敏度，选定某种药剂的充分剂量及干管消毒过程中水的接触时间等。

结论

　　根据作者所了解的情况，本文是仅有的一篇研究未使用的给水干管中微生物污染浓度的文章。测试的干管没有发现有可检测到的总大肠或耐酸细菌。从测试干管冲洗出的水中发现有相当高浓度的HPC有机物，其浓度大约与干管的内表面成比例。
　　根据此项工作，估算新干管冲洗水中HPC浓度的相关公式已经研究出。这些可以做为初的微生物浓度（No）；结合管材和水质信息，这些将为干管消毒提供合理的指导。

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冯新　译　　刘万福　校
天津市自来水集团有限公司
2000年１月