水处理系统里的微生物怎么控？——工业给水、污水与回用水的菌藻与生物膜治理

上海虎敖·2024-08-16

无论是工业生产用的给水，还是生产过程中产生的污水、以及处理后再利用的回用水，“水”在这些系统里往往不是一次性流过，而是要经过取水、沉淀、过滤、储存等一系列环节，停留相当长的时间。水里只要含有一定的有机物和营养，又有敞口、见光、静止的空间，微生物就会迅速繁殖：池壁长出滑腻的膜和青苔、滤层被黏泥堵塞、清水池里的细菌出现二次回升、出水还可能带着土腥味。这些问题看似是“水质”问题，根子却在微生物。这一篇，我们就来讲讲水处理系统中的微生物危害，以及如何通过加药和清洗把它们稳定控制住。

一、微生物，主要在哪些环节滋生

一套典型的水处理流程，通常包括原水取水、混凝沉淀、过滤、消毒与清水池储存，最后回用或达标排放。把这几个环节逐一对照就会发现，微生物并不是均匀地存在于水流中，而是集中滋生在三类位置：

• 敞口水池和池壁：沉淀池、清水池多为敞口、见光，池壁和液面容易附着藻类、积存生物膜；

• 滤料和填料层：滤池和各类生物填料会截留水中的有机物，菌膜在此不断增厚，产生黏泥和异味；

• 清水池和管网末端：水在这里停留时间长、残余药效逐渐衰减，细菌可能二次繁殖，导致已经达标的水质再次回落。

归纳起来，这些易发部位有一个共同特点——敞口、富营养、停留时间长。越是“静止又有营养”的地方，微生物越容易站稳脚跟。这也决定了水处理的控制目标：不仅要处理游离的菌藻，更要盯住附着在壁面和滤层里的生物膜。

图1 水处理流程与微生物易发部位

图1 水处理各环节，以及敞口水池、滤料层、清水池等微生物集中滋生的部位

二、从浮游菌到生物膜：微生物怎样“站稳脚跟”

理解水处理中的微生物，关键是理解生物膜。整个过程大致分四步：最初，水中只是游离的细菌和藻类孢子；随后，它们吸附、定殖到池壁和滤料表面；接着，微生物分泌胞外聚合物，把自己和同伴包裹、黏连起来，形成一层黏滑的生物膜；膜层成熟后不断增厚，又会有一部分脱落、扩散回水体，形成新的污染。

生物膜之所以难对付，是因为它内部营养富集、多种菌群互助共生，而且这层基质还能阻挡一部分杀菌剂的渗透，让躲在膜里的细菌难以被彻底杀灭。很多现场都遇到过“加了药、当时有效，过段时间又复发”的情况，根源往往就在于只处理了水里的游离菌、却没有清除壁面和滤层里的生物膜。因此，水处理的微生物控制必须把“杀菌”和“清洗剥膜”结合起来。

图2 生物膜的形成机理

图2 微生物从浮游、附着到分泌基质形成生物膜、再成熟脱落的过程

三、水处理中常见的几类微生物及其危害

水处理系统里常见的微生物，主要有以下几类，它们造成的问题各有侧重：

• 异养菌、腐生菌：利用水中的有机物大量繁殖，是形成生物膜和黏泥的主力，还会消耗药剂、产生异味；

• 藻类：在见光的敞口池中生长，通过光合作用产氧，附着池壁、影响观感，大量繁殖时还会堵塞滤层；

• 大肠菌群等卫生指示菌及条件致病菌：在回用水、景观水中尤其需要重点控制，直接关系到卫生和安全指标，消毒不彻底存在风险；

• 真菌、放线菌：在潮湿环境中繁殖，产生土腥味等异味，形成膜状、絮状污染。

把这些危害集中起来，就是四类表现：生物膜和黏泥堵塞、藻类附着、异味以及卫生指标超标。需要特别注意的是，敞口系统里常常出现“菌—藻交替”的现象——只抑藻不处理生物膜，或者只做消毒而不清洗，问题都容易反复。

图3 水处理中常见的菌藻与危害

图3 异养菌、藻类、卫生指示菌及真菌等的特点与各自造成的危害

四、控制方案与效果验证

针对上述特点，水处理微生物控制应采取“抑菌、抑藻与清洗剥离相结合”的思路：

• 源头消毒、连续抑菌：在进水或关键点位投加杀菌剂，维持有效浓度，压制微生物的日常繁殖；

• 敞口池抑藻：对见光的池壁和液面进行抑藻处理，减少藻类附着和滤层堵塞；

• 定期清洗剥离：定期清洗池壁、反冲洗滤料，清除生物膜，破坏微生物的“保护所”，这一步是防止复发的关键，杀菌剂替代不了物理清洗。

方案是否有效，要靠一组指标持续验证：菌落总数、异养菌数量（个/毫升）、总大肠菌群等卫生指标、藻类密度和叶绿素、浊度和悬浮物、余药或有效成分残留、生物膜与滤层压差，以及土腥味等异味。在药剂使用上，还要保证杀菌剂与系统中的混凝剂、阻垢剂、缓蚀剂等相容，并兼顾最终排放和回用的安全要求。所有结论都应以现场取样和检测数据为准，据此动态调整加药量和清洗周期。