(硕士论文)臭氧生物活性炭工艺中甲壳类生物控制与灭活技术研究

1、(硕士论文)臭氧生物活性炭工艺中甲壳类生物控制与灭活技术研究 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘 要 针对生物活性炭滤池由于甲壳类无脊椎动物大量孳生造成的生物泄漏带 来的平安性问题及滤池阻塞的问题研究了氯对甲壳类无脊椎动物的灭活效 果并开发了一种快速无二次污染的新型灭活药剂对其效果进行了研究同 时进行了改变滤池反冲洗方式加氯反冲洗和添加砂垫层的中试和生产性实 验对以上工艺优化和工艺改良对甲壳类无脊椎动物的控制效果进行了评估 本文首先建立甲壳类无脊椎动物的实验室培养方法为灭活药剂的开发提 供了必要的条件通过长期的培养及跟踪观察分析确定甲壳类生物的主要食 源为活性炭上的生物膜原生动物动物尸体等通过

2、不同炭层深度生物膜 量和无脊椎动物密度的调查得出活性炭上生物膜的量与无脊椎动物密度具有 明显的相关性 通过比照试验发现用氯做氧化剂灭活水蚤时投量不低于 10mgL 能保证 水蚤的灭活率当浓度高于 30mgL 时杀灭时间能控制在 40min 内用新型 药剂灭活剑水蚤猛水蚤时药剂浓度保持在 1395mgL1656mgL 时可以达 到 5 秒钟之内全部灭活药剂浓度降到 825mgL 时也会在 1 分钟内到达 70 以上的去除效果用新型药剂灭活哲水蚤和枝角类时药剂浓度在 825mgL 以 上会到达接触时间 5 秒钟之内 100的灭活的效果其中哲水蚤对于此新型药 剂非常敏感在浓度降至 115mgL 时5

3、 秒钟灭活率即可到达 50 以上 试验结果显示气冲及气水联合反冲效果明显优于单独水冲对于翻板滤 池两次反冲洗效果明显优于一次反冲洗因此在甲壳类无脊椎动物孳生顶峰 期应采取增加气冲洗和气水联合反冲洗时间两次或两次以上反冲洗的方 法增强对甲壳类无脊椎动物的控制清水反冲洗对无脊椎动物剑水蚤以及 甲壳类无节幼体的去除率为4254 低于含氯水反冲洗去除率 5670砂垫 层对于生物的拦截效果非常显著生物的种群及数量分别下降 429 和 390有无砂垫层的平均出水浊度和颗粒数为 0124NTU 与 0096NTU281 与 242 可见砂垫层对于浊度和颗粒数的影响并不明显 关键词 甲壳类新型药剂活性炭砂垫层

4、评估 IV 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract The inactivate effection of shellfish vertebrates by chlorine is studied due to the security and filter clogging caused by the bio-leaking aiming at the breeding of shellfish vertebrates in BAC filter A new kind of inactivate agent is developed and the effection is stu

5、died Changing backflushing mode of filter chlorination baceflushing and adding sand cushion are also in pilot plant test and productive experiment scaleThe effect of controling shellfish vertebrates by optimization and improvement of process is evaluated The cultivating method in lab of shellfish ve

6、rtebrates is build providing necessary conditions of developing inactivate agent By long-term cultivation and tracking observation the main food of shellfish vertebrates is biofilm on activated carbon protozoa and carcase The biofilm quantity of different depth of carbon and the density of shellfish

7、 vertebrates is investigated and a obvious relationship between the biofilm quantity on activated carbon and the density of shellfish vertebrates is obtained Contrast experimen found that adding quantity should be not less than 10mgL using chlorine as a oxygenate to inactivate daphniathe and the ina

8、ctivate period can be within 40min when the concentration is more than 30 mgLThe agent concentration should between 1395mgL to 1656mgL to inactivate cyclopoida and harpacticoida in 5min when multitype agent is used and 70 removal is achieved in 1 min Calanoida and bosmina is inactivated totally in 5

9、sec when using 825mgL multitype agent Calanoida is very sensitive to this kind of multitype agent Upto 50 of calanoida is inactivated in 5sec even the concentration is 115mgL Experiment revealed that the effect of air blast and the combination of air and water blast is much much better than water al

10、one The effect of twice backflushing is better than once in shutter filter In the peakperiod of shellfish vertebrates breeding adding the period of combination of air and water blast and twice backflushing should be taken to inhence the controling of shellfish vertebrates The removal of vertebrates

11、cyclopoida and shellfish nauplius is 42-54 by rinsing backflushing which is lower than the 5670 removal of water containing chlorine The intercepting effect of living things by sand cushion is notable and the population and quantity are reduced by 429and 390 respectively The average turbidity and pa

12、rticle counts when there is and not sand cushion are 0124NTUand 0096NTU 281and 242 respectively Then the influence of sand cushion to turbidity and particle counts is not so obvious Keyworks crustacean pharmaceutical compound activated carbon Assessment of sand cushion - V - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 目 录 摘 要I

13、V Abstract V 第 1 章 绪 论 2 11 课题来源 2 12 研究目的与意义 3 13 研究现状 3 131 水源及饮用水处理中甲壳类生物 3 132 饮用水中甲壳类动物的危害 8 133 饮用水中甲壳类动物的控制策略 11 14 技术路线 14 第 2 章 甲壳类生物生长机理研究 15 21 甲壳类无脊椎动物检测方法 15 211 前处理 15 212 轮虫的计数 15 213 甲壳动物的计数 15 214 浮游动物活体与死体的区分 15 215 计数方法 15 22 甲壳类无脊椎动物采集方法 16 221 所需设备及仪器 16 222 采集步骤 16 23 甲壳类无脊椎动物培

14、养及纯化方法 17 231 培养条件 17 232 群体培养 17 233 纯化培养 18 234 甲壳类生物虫体生长生殖过程特点 18 24 甲壳类无脊椎动物采集培养流程 19 25 炭池中甲壳类生物的生存环境及分布繁殖情况 20 VI 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 251 炭池环境因子及营养情况 20 252 验证甲壳类生物在活性炭滤池中的食源的初步分析方法 20 253 炭池中生物量及分布情况 21 26 本章小结 23 第 3 章 甲壳类生物药剂灭活及控制技术研究 24 31 液氯对甲壳类生物的灭活效果研究 24 311 灭活机理 24 312 实验方法 24 313 实验结果及讨论

15、 24 32 新型药剂对甲壳类生物的灭活效果研究 28 321 灭活机理和药剂特点 28 322 实验方法 29 323 实验结果及讨论 29 33 本章小结 33 第 4 章 活性炭滤池工艺调控对甲壳类生物孳生控制研究 34 41 反冲洗优化控制研究 34 411 反冲洗水中添加液氯控制技术 34 412 调整反冲方式的控制技术 49 42 炭滤池砂垫层对甲壳类生物控制研究 54 421 主要参数设计 54 422 检测指标及频度 55 43 本章小结 68 结 论 69 参考文献 71 攻读硕士学位期间发表的学术论文 78 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 79 哈尔滨工业大学硕士学位

16、论文使用授权书 79 致 谢 80 - VII - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第1章 绪 论 11 课题来源 珠江下游地区以河流水库等地表水为城市水源水源水质介于 水体 之间由于典型的亚热带气候特征和适宜的水质条件城市水源呈现典型的生 物多样性特征根据对深圳的水源水库为期1周年的调查结果在水库中发现的 微型水生动物多达五十多种属优势种为轮虫枝角类水生动物桡足类水 生动物线虫摇蚊幼虫等每年的3月份开始进入微型动物的生长繁殖期 在原水中的密度呈直线上升趋势6月份左右到达顶峰期个别水库中单是甲壳 类浮游动物的密度即高达200个L 直到11月初微型动物的密度才下降到相对 较低的水平 进入水厂处理

17、系统的微型动物经过常规工艺的优胜劣汰以后进入活性 炭池其中的能够适应炭池环境的微型动物在其中大量繁殖形成绝对优势的 种群主要包括摇蚊幼虫线虫底栖型的轮虫和甲壳类动物等 活性炭滤池中的微生物和有机质为水生动物的孳生繁殖提供了充足的食物 来源臭氧工艺使生物活性炭滤池长期处于富溶解氧状态而有利于促进水生动 物的生长和繁殖因此臭氧-生物活性炭工艺为微型水生动物提供了比常规水 处理工艺更适宜的生长条件活性炭滤池中大量孳生繁殖水生动物并产生穿 透将对饮用水水质产生严重的平安隐患而在高温高湿的珠江下游地区这 类生物问题尤其突出目前已经运行的几个水厂都不同程度存在水生生物平安 风险问题其中在深圳的活性炭滤池中

18、发现的微型水生动物多达四十多种随 着活性炭滤池运行时间的增加在其中形成了从微生物 原生动物大型无脊 椎动物的完整生物链 饮用水中微型水生动物如红虫水蚤线虫等的存在对水质平安具有以 下几方面的不良影响和潜在风险 由于甲壳类生物的许多种类的个体大小处理肉眼可见范围其在饮用水中 出现对水质的影响首先是美学问题即影响水质的感官指标对用户造成强 烈的感官刺激从而降低其对饮用水水质平安的信心 某些水生动物可能携带病原菌和寄生虫如桡足类中的某些种属是绦 虫麦地拉线虫等多种寄生虫的中间宿主一旦感染将对人体健康产生严重影 响水生动物体内的致病微生物不能与消毒剂有效接触从而降低消毒效果 导致饮用水微生物风险的增加

19、 本课题源自国家十一五水专项珠江下游地区饮用水平安保障技术集 成与综合示范工程中课题南方湿热地区深度处理工艺关键技术与系统化集成 课题编号2021ZX07423-003 2 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 12 研究目的与意义 剑水蚤等无脊椎动物是淡水湖泊水库中常见的水生生物但大量繁殖并 危害饮用水的水质平安那么可能是由于水污染或生态失衡的结果开展对水厂 中甲壳类生物生态特征与防治技术的研究对于保障饮用水水质平安具有非 常重要的意义 本课题确定的研究目标是弄清甲壳类生物的生理生殖特性研究并筛选 适宜的药剂技术和工艺杀灭进入水处理系统中的甲壳类生物优化水处理 工艺提高对甲壳类生物的去除效率保障供

20、水平安 13 研究现状 131 水源及饮用水处理中甲壳类生物 1311 水源中甲壳类动物存在的广泛性 人们对淡水甲壳类动物的研究这里主要指淡水枝角类和桡足类已经有 了数百年的历史它们种类繁多分布广泛在世界各地的湖泊水库等地表 水以及地下水中均能发现在中国动物志节肢动物门甲壳纲淡水桡足类 1 和枝角类中有较详实的记载 早在18世纪在欧洲米勒17761785年先后发表了丹麦及挪威的 切甲类 他首创了剑水蚤Cyclops这个名词自那时开始研究者开始关注这 种存在于各种淡水域中的微型动物20世纪30年代英国德国瑞典及法国等 欧洲国家相继发表和出版了淡水桡足类的专著1967年及1970年法国湖沼学记 淡

21、水桡足类研究者杜塞尔特出版的欧洲内陆水域桡足类的专著中记载了桡足 类达305种及亚种 我国第一篇淡水桡足类的分类报告是1929年李希杰报道的自1959年 起我国开始有方案地对各地的桡足类的种类和分布进行调查和研究种 类有200余种 据统计全世界枝角类总计共有11科约65属440种其中栖息于淡水水 域的计10科约57属410种这些淡水枝角类广泛分布于整个地球上无论寒 带温带还是热带均有不少种类而分布在我国的淡水枝角类共有136种 隶属于9科45属136种约占全世界总数的13 在我国淡水桡足类及枝角类也存在明显的地域特征我国东南丘陵的广 东广西福建三省以及台湾省和南海诸岛是热带和亚热带气候年平均温

22、度 在2025 在该地区共有124种桡足类占我国桡足类总数的60 而枝角类 的南方种为35种北方种为23种 可见淡水甲壳类动物在自然环境中分布广泛种类繁多在我国南方特 3 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 别是珠江下游的湿热地区的湖泊水库等地表水中由于温度适宜它们在食物 充足缺少生存压力的条件下便可大量繁殖 2 在水体中存在着两条典型的食物链关系 1 牧食食物链浮游植物浮 游动物水体鱼类 2 碎屑食物链死亡有机物细菌底栖浮游动物水体 鱼类 这两条食物链彼此交错进而形成食物网 水体中的氮磷等营养物质正是 在这两条食物链及其所形成的食物网中进行着传递与循环而水体中的动植物 也正是靠彼此间的捕食关系与

23、生存竞争压力来实现水体各物种间生物量种群 密度上的合理配比从而到达水体宏观上的动态的平衡与稳定 据杨宇峰龚循矩等人研究随着武汉东湖的富营养化程度的日益严重 浮游动物的多样性指数下降产生明显的次生演替浮游动物的数量随富营养 3 化程度的加剧而急剧增加 水体中哲水蚤的数量下降而剑水蚤的数目增加 特别是适于肥水生殖的桡足类如邻近剑水蚤得到了充分的开展目前已成为东 湖的优势种属45 Brooks J L 在研究美国Crystal 湖滤食性鱼类时指出在鱼种群密度较小 的观察站中的桡足类枝角类浮游动物的数量明显高于种群密度较高的观察站 6 杨宇峰黄祥飞在研究武汉东湖鲢鳙对浮游动物群落结构的影响后指出 7

24、在鲢鳙混养的围圈中桡足类和枝角类的数量与生物量明显低于无鱼的围圈 以水体中存在的两条食物链关系为理论根底加上杨宇峰等人对水体富营 8 养化和鱼类对无脊椎动物捕食情况的研究结论崔福义 等人在水源中水蚤 类浮游动物的孳生与生态控制研究指出一方面水体的富营养化为剑水蚤的大 量繁殖提供生存空间另一方面人类的过度捕渔成为剑水蚤迅猛增长的动 力 当我们采用湖泊水库等的水作为饮用水水源时无脊椎动物将不可防止 的进入到饮用水处理系统中尽管经过水处理工艺后它们中的多数可以和其 它生物一起被去除但还有一些仍能够在水处理构筑物或管网中生存 1312 供水系统中的甲壳类动物 在饮用水中发现无脊椎动物有一个较长的历史并

25、且在整个世界范围内都 有发现 在美国Malloch9第一次在饮用水中发现大型无脊椎动物他报道了美国 爱荷华州布恩市的供水系统中发现了摇蚊幼虫 从那时开始在美国的其他州一些组织和研究者也都相继报道了大型无 脊椎动物在饮用水系统中出现的案例这些州分别是北卡罗来纳州和维吉尼亚 州密歇根州俄亥俄州加利福尼亚州伊利诺斯州和维吉尼亚州印第安 纳州华盛顿州和马萨诸塞州 10-18 在欧洲Floris 19和Kelly 20报道在英国的很多地方的饮用水中发现了大型 4 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 的无脊椎动物20世纪60年代在对英国50个供水系统的调查中发现所有被 调查的系统中均发现了大型无脊椎动物Sma

26、lls Greaves和Ainsworth 21 等人 报道在英国的供水系统中存在大约150种的微型动物并且几乎所有的供水管网 中都存在 H Schreiber 22等人报道在意大利北部的某个省的净水厂活性炭滤池中发 现了无脊椎动物 20世纪90年代在对荷兰36个给水厂的供水系统的调查中发现所有的系统 23 中均存在无脊椎动物 另外自从19世纪后期至21世纪在亚洲的南部东部及非洲的南部的一些 国家无脊椎动物在饮用水中出现的情况也有报道 在我国哈尔滨市某县自来水公司自1995 年至今已发生过多起管网水中 出现剑水蚤的事故有时数量高达34个 L 给用户的用水平安带来威胁24 2004年3月底在石家

27、庄市某地表水厂的滤池反冲洗水中发现大量浮游甲壳 动物经鉴定为桡足类剑水蚤25 另据研究者报道2006年在我国南方某城市采用臭氧-生物活性炭深度处 理工艺的水厂中在常规处理段及活性炭滤池中均发现了甲壳类浮游动物26 27 1313 甲壳类动物的生理特性 饮用水中出现的甲壳类动物可以归结为桡足类 甲壳动物或枝角类甲壳动物 1动物学分类 桡足类隶属于节肢动物门甲壳纲桡足亚纲关于桡足 亚纲的分类目前大多数学者仍采用萨斯Sars19011904的分类系统这 一系统比拟客观的反映了桡足类的系统发育各科之间的亲缘关系以及生态习 性等他将桡足类作为甲壳纲里的一个目下设 7 个目而格尼Gurney 193119

28、33仍根本上同意萨斯的系统只是将桡足类提高为更高一级的分类阶 元作为甲壳纲的一个亚纲下设 7 个目哲水蚤目细尾水蚤目怪水蚤 目猛水蚤目剑水蚤目背囊水蚤目及水虱目而在淡水中自由生活的桡足 类隶属于其中的哲水蚤目猛水蚤木及剑水蚤目 枝角类通称水溞属无脊椎动物隶属于节肢动物门甲壳动物纲鳃足 亚纲双甲目枝角亚目在甲壳类动物中无甲目背甲目以及贝甲亚目都 是种类较少的基源类群枝角亚目的种类相对较多我国在对枝角类的进一步 分类时同意弗勒斯纳1972的意见将枝角类作为亚目并参照前人的研 究将枝角亚目分为2部即单足部和真枝角部共11科其中单足部仅包含1 科即薄皮溞科其余10科均属于真枝角部 5 哈尔滨工业大学工

29、学硕士学位论文 图1-1 剑水蚤形态图 2 形态特征 甲壳动物的体壁坚硬这种硬化的体壁称为甲壳甲壳动物体 表有一层角质膜是一种外骨骼一般可以分为三层上角膜上表皮外角 膜外表皮与内角膜内表皮而内角膜有可分为两层钙化层与非钙化层 正是因为它们具有如此坚硬而且较厚的外外表使他们抵抗水体中的压力同 时对无机酸有较强的抵抗力溶解于水体中的氧化剂不易穿透它们的外外表 很难发挥作用 3 摄食特性 桡足类的食性可以分为滤食型掠食型和从底层外表刮食型 有的种类兼有过滤悬浮颗粒和主动掠食的能力称之为混合型 多数的哲水蚤主要是为滤食动物主要滤食水中的藻类细菌原生动物 以及有机碎屑等悬浮颗粒小局部属于混合型取食可主动

30、掠食轮虫和浮游甲 壳动物 剑水蚤的食性较为丰富包括掠食刮食和混合型三种取食方式白色大 剑水蚤棕色大剑水蚤等肉食动物主要掠食双翅目昆虫摇蚊幼虫寡毛 类枝角类以及桡足类双色小剑水蚤大尾真剑水蚤等的食性是混合型取 食藻类原生动物轮虫和动物尸体闻名大剑水蚤取食碎屑和动物尸体称 之为刮食类 猛水蚤大多数沿着水域底层爬行取食碎屑动物尸体原生动物或轮虫 等 枝角类食性主要是滤食型从水中滤取细小了的食物如酵母菌细菌 单细胞藻类原生动物以及有机腐屑其中以细菌与腐屑为最重要1 6 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 图1-2 哲水蚤形态图 4 运动能力 桡足类的运动方式大体上可以分为三类分别是哲水蚤飘荡 剑水蚤游泳及

31、猛水蚤蠕行所以哲水蚤的运动特性决定了其必须在较为开阔 的水域生存而剑水蚤猛水蚤即可在敞水域中活动亦可在狭窄的环境中存 活 1314 供水系统中甲壳类动物种类和数量 饮用水中甲壳类动物种类繁多其种类组成很大程度上决定于原水刘丽 君等人在对我国南方两个采用臭氧生物活性炭工艺的水厂调查研究中指出无 脊椎动物的根本来源是原水水处理系统没有出现新的甲壳类生物种类27 有关饮用水中细菌病毒原生动物和藻类等生物与对水质的影响已有较 多的报道但关于饮用水中线虫桡足类等无脊椎动物的研究近年来才受到人 们的关注 28-30 饮用水中的无脊椎动物主要包括原生动物轮虫端足类桡足类枝角 类摇蚊幼虫和无节幼体等 31-3

32、4 K Adam 等人在比照新老两种砂滤过程对无脊椎动物去除效果的研究中指 35 出桡足类枝角类以及轮虫是砂滤中占主导地位的甲壳类动物 H SCHREIBER 22等人在颗粒活性炭滤池中无脊椎动物的孳生研究中指 出轮虫是炭池中占主导地位的无脊椎动物占到了总数的97 其次是线虫以 及腹毛类动物他们也在炭池中发现了桡足类寡毛类以及其它节肢动物但 数量相对较少 我国有关淡水无脊椎动物的种类组成研究主要是集中在原水和水源水体 如水库和湖泊关于饮用水中无脊椎动物种类组成及其对饮用水水质影响方面 的研究在近几年才开展起来的 邢宏25等人在对石家庄市某地表水厂中发现了桡足类的剑水蚤以及枝 角类轮虫和原生动物

33、并指出枝角类的优势种属为象鼻溞僧帽溞在滤池 反冲洗水中剑水蚤活体数量约为150个L 在水中作跳跃式游动后在配水井也 7 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 发现有剑水蚤数量较反冲洗滤池少约为78个L 而未反冲洗的滤池中接近 滤砂外表水中活体约为50个L 刘丽君27等人在对我国南方地区的两个水厂的调查研究中发现原水中 主要的甲壳类生物是以象鼻溞为主的多种枝角类其次是桡足类的哲水蚤无 节幼体以及少量的剑水蚤和猛水蚤而在水处理工艺流程中枝角类以及无节 幼体也占有较大的比例主要的桡足类为剑水蚤和猛水蚤 以上组织和研究人员对水厂无脊椎动物的调查结果可以看出从进水到常 规处理再到后续深度处理的活性炭过滤的整个

34、水厂流程中在各工艺段的处 理构筑物和管道中无脊椎动物均有发现但是他们往往是针对某一个构筑物 进行调查并没有人对整个工艺流程中个工艺段中无脊椎动物的种群分布以 及其在各工艺段中的角色给出系统的调查和研究所以无脊椎动物在水厂中随 流程消长迁移的规律以及它们在水厂构筑物中孳生的原因还有待于进一步研 究 132 饮用水中甲壳类动物的危害 甲壳类动物在维持自然生态系统的稳定和物质平衡等方面是不可或缺的 36但WHO规定饮用水中不允许无脊椎动物的存在37因为无脊椎动物可能对 饮用水的感观味觉嗅觉及生物平安性产生影响38 可能的危害有1 一些 无脊椎动物个体较大会影响感观如摇蚊幼虫剑水蚤寡毛类等种类 39

35、2 剑水蚤等无脊椎动物可成为某些病原性寄生虫或真菌的中间寄主3940 由于 体壁坚硬抗氧化能力强即使经过消毒工艺它们仍能存活并保护其体内 的细菌等免于消毒剂的影响它们的尸体可以成为细菌滋生的场所成为细菌 等微生物在管网中再次繁殖的温床 1321 感官及肉眼可见问题 在温带国家管网中动物的存在很大程度上被供水单位看作是 美学问 题 如果较大的动物出现在水龙头中用户可能看到并引发反感而且动物可 能与黄水的发生相关这些动物一般生活在管网中低流量的地方这些地方是 沉淀物积累的地方比方管网末端或严重结垢的管道区检查黄水样本不时 会发现这些颗粒物质大局部由动物残片组成如枝角类动物脱下的壳它们可 以被铁质染

36、色 动物的腐烂和粪便可能引发潜在的嗅和味的问题同时另一方面动物也 可能产生好的影响通过进食颗粒有机物质它们可以限制管网中微生物例如 放射菌的生长潜力这些放射菌通常导致嗅和味的问题不过这些看法都是推 测考虑到微生物的数量比动物多得多以及微生物与嗅和味问题的以知联 系所以在嗅和味的问题上动物存在的益处可能更大 肉眼可见物主要指水中存在的能以肉眼观察到的颗粒或其他悬浮物质 8 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 既是一项物理外观要求又是一项生物要求更是一项卫生学要求我国?生 活饮用水卫生标准?规定饮用水不应含有沉淀物肉眼可见的水生生物及令人 厌恶的物质即不得含有肉眼可见物管网中的桡足类动物有可能成为龙头

37、水 中肉眼可见物的来源 一般来说人眼的分辨力很有限在最适宜的条件下能够区分的二点间 的最小距离是一根头发的宽度约是01mm也就是说直径100m 以内的动物人 类无法用肉眼看到而桡足类动物成虫体长在3mm 以内幼虫更小属于人类 肉眼刚刚能看到的物体即便能看到肉眼也很难认出是动物体很可能被看 为某些杂质碎屑再者从前面的数据看管网中桡足动物密度约为0-50个 100L 这么低的密度下被用户注意到的几率是很低的从这个意义上讲管道 老化锈蚀造成的影响更大 从感观角度看大型无脊椎动物肉眼可见会导致消费者的投诉或降低饮用 水的水质 38 1322 平安性风险 1寄生虫风险 在温带国家配水系统中尚未发现病原动

38、物存在因此配 水系统中动物的存在大多被认为是感官问题或影响水的微生物学质量没有 证据说明在温带地区配水系统中发现的任何后生动物直接危害人类 在热带或亚热带国家水生动物的某些种类是寄生虫的第二宿主如小的 甲壳动物剑水蚤是麦地那龙线虫的中间宿主这种线虫是我们所知道的唯 一的只通过饮水传播的寄生虫在麦地那龙线虫病流行的地区原水必须经过 充分地处理去除剑水蚤后才能使用不过尚没有任何证据麦地那龙线虫存在于 经过处理的管道供水中 剑水蚤科和镖水蚤科中的许多种类是绦虫吸虫和线虫等蠕虫的中间宿 主其相关报道很多查阅了多种人类主要的食源性寄生虫资料后我们发现 与剑水蚤镖水蚤相关的且可能通过饮水传播的人类寄生虫有

39、阔节裂头绦虫 Diphyllobothrium latum Linnaeus 曼 氏 迭 宫 绦 虫 Spirometra mansoni Cobbole1883 麦地那龙线虫 Dracunculus medinensis Linnaeus 2 病原菌或潜在病原菌风险 在自然水体中无脊椎动物的肠道系统及外表 普遍存在着细菌这让我们不禁想到如果在供水系统中发现的甲壳类体内或表 面同样存在着细菌那是否会对供水的卫生平安性带来隐患如果这些细菌中 包含病原菌人们就更会关注 Levy等人 16 在美国的一个供水系统的水样中中采到了片脚类动物昆虫 幼体和桡足类动物并对这些动物进行了纯化和显微荧光测定尽管没

40、有发现 肠道病原菌或大肠杆菌但发现了一些潜在的病原菌气单胞菌属假单胞菌 属沙雷氏菌属和葡萄状球菌 9 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Lupi39等人对取给水处理系统及原水中的线虫的肠道内含物进行显微荧光 测定后发现在各取样点的线虫中均检出了肠道细菌尽管这些细菌中并没有 病原菌 Czeczuga B41研究发现在浮游甲壳类生物的尸体上孳生了29种真菌 WHO 42 指出没有证据显示Levy等人提到的无脊椎动物会引起肠胃病菌 感染 但是它们存在可以认为是一种平安的风险和隐患EWolmarans 42 等人 在进行与无脊椎动物相关的细菌水平和密度的研究中指出一个无脊椎动物携 带细菌总数达10400

41、0他们对水厂各处理构筑物及出厂水进行取样发现在所 有检测到的无脊椎动物上均发现了细菌通过进一步调查发现了116种细菌 其中革兰氏阳性菌55种革兰氏阴性菌61种其中有数个菌种为致病菌或是潜 在的致病菌可引起痢疾脑膜炎败血病和皮肤感染 43 M Schallenberg44等人在模拟自然环境条件并有水藻作为食物源的情 况下对浮游甲壳类水蚤对细菌的掠食率和清滤率进行了研究发现水蚤对空 肠弯曲杆菌摄食率为7ind-1 h-1 而空肠弯曲杆菌为一种人类病源菌 饮用水中无脊椎动物也有可能是致病性和病原性生物由如隐孢子虫贾 第虫等原生动物引起的致病案例 45 因此研究饮用水中无脊椎动物的群落组 成并对其控制

42、具有重要的现实意义 无脊椎动物可为水处理工艺和管网中某些真菌和细菌提供基质破坏管网 的生物稳定性28 3 使消毒剂无法直接作用于无脊椎动物体内的微生物 一些研究说明无脊 椎动物能够保护体内的微生物免于受到消毒剂的影响影响饮用水的消毒效 果 Wolmarans et al46 and Thomas et al47证实在水处理中阿米巴变形虫可 作为中间宿主携带病原菌 Chang 46-48等从饮用水中别离出两种线虫并将其置于微生物悬浮液中 证实线虫能吞食沙门氏菌Salmonella 和志贺氏菌Shigella 在48h后线虫 肠道中还有1的微生物存活这些线虫高度耐氯在其肠道中别离出的111种 微生

43、物在氯消毒过程中存活下来 尽管Chang等证实在线虫的排泄物中没有发现病原菌但 Smerda47-49 等指出在线虫排泄物中检出了沙门氏菌 Levy10 等把端足类动物amphipods 置于大肠埃希氏菌Escherichia coli 和阴沟肠杆菌Enterobacter cloacae 悬浮物中并使用1mgL氯消毒 60min后发现其中两种细菌存活率分别降为2和15然而对照实验没有 端足类的细菌悬浮液在同样浓度下的氯作用1min后存活率均降为1 10 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 以上的研究说明无脊椎动物可以保护微生物使其难以被灭活尽管他 们没有对这种现象带来的风险进行定量的评价有学者认

44、为在水处理系统及 供水管网中没有发现病原菌的证据所以存在风险较大的是那些能够穿过整个 水处理工艺的无脊椎动物而不是在供水管网中孳生的动物一个可能的理论 是那些在原水中即存在又可以穿过水处理工艺的无脊椎动物有时机将来自 于原水中的病原菌带入水处理工艺中并进入供水管网因而那些对水处 理工艺有较强抵抗力的无脊椎物种比方摇蚊幼虫线虫类及桡足类应该成为 关注的焦点 133 饮用水中甲壳类动物的控制策略 随着饮用水水源的富营养化水源生态系统原有的稳定性受到破坏导致 某些无脊椎动物过度繁衍如剑水蚤摇蚊幼虫等这些无脊椎动物一方面在 常规水处理工艺很难完全去除另一方面由于其生命力强经过水处理工艺后 仍能生长繁殖

45、 50等一些大型无脊椎动物在用户饮用水中出现不仅违反了生 活饮用水卫生标准中对感官性状指标的规定给用户带来了不良的感官感受 肉 眼可见 很多种类还是血吸虫线虫的中间寄主成为传播病害的重要媒介 对剑水蚤的防治给研究人员提出了新的挑战 为了有效抑制甲壳类动物数量的增长长期的控制方法值得推荐对供水 系统中的无脊椎动物数量进行定期的监测可以得到它们在系统中不同局部的 相对数量以及数量变化的信息这样可以让供水单位提前采取有效地措施从 而防止无脊椎动物数量过高而引起的一些问题但是具体采取什么措施来控 制还要针对水厂出现孳生的甲壳类动物的种类 对于饮用水中甲壳类动物的防治目前现有的控制方法主要是采用改良和

46、优化水处理工艺药剂氧化杀灭等技术措施 1331 水源中甲壳类生物的控制 生物操纵技术是利用生物之间相互作用来到达控制目标生物生长的方法 这些相互作用包括捕食寄生等通过上行及下行效应得以实现通过围隔实 验发现鲢鳙鱼对浮游生物有很好的摄食作用放养鲢鳙能够到达控制蓝藻水 华的效果鲢鱼主要摄食浮游植物鳙鱼主要是摄食浮游动物鲢鳙鱼可以促 7 3 进浮游动物向小型化方向开展 林涛等认为在 30gm 放养生物量下鲢鳙鱼 的混养不但可以有效抑制剑水蚤的孳生而且可能利用内源性营养物质净化 水质51-52 有学者发现在沉淀池放养鲤鱼摄食摇蚊幼虫的方法对控制摇蚊幼虫 的滋生有很好的效果可以大大减少氧化剂的使用量减少

47、三氯甲烷等副产物 的产生53 研究人员利用苏云芽孢杆菌等寄生病原微生物专性寄生于摇蚊幼虫 体内创造了生物杀蚊幼虫 BTI 制剂控制效果良好53 利用生物控制无脊椎动物的方法较化学防治更环保对饮用水水质的影响 11 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 小受到研究人员的青睐但生物间相互作用的关系复杂实际使用效果通常 不理想易受外界环境的影响还需要深入研究 1332 工艺改良与优化 1 常规水处理工艺的改良 最适宜的去除无脊椎动物的方法是1降低滤 料的粒径 015mm 2 通过滤料的调整降低滤料间的空隙以及产生外表过滤 的效果3 使无脊椎动物失去活性更为可行性的方法是在生物不能生存的水 层取水54 通过絮凝和过滤工艺去除较难处理的无脊椎动物是国内外较常见 的方法55 所采用的措施包括无脊椎动物的失活强化絮凝快速砂滤以及 通过对滤料的调整降低滤料间的空隙体积到达外表过滤的目的等 2 生物活性炭滤池无脊椎生物的控制措施 研究者对活性炭滤池生物方面的 研究多集中在活性炭上生物膜的研究生物膜的组成56 活性5758 对水中物 质的去除59 活性炭滤池