水源切换对具不同通水历史管道管垢特征及其微生物群落结构的影响

摘要

采集了北方某市长期通地表水和地下水区域的铸铁管道样品,构建模拟管网系统研究了水源切换对具有不同通水历史管段管垢特征和其模拟管网的铁释放量的影响。利用X射线衍射分析(XRD)、无定形铁含量分析等方法表征了管道内表面的管垢组成特征，探讨了水质化学条件变化对管垢特征的影响。采用焦磷酸测序法测试具有不同通水历史管段管垢中微生物种属特征，水源切换期间管垢中微生物种属的变化情况.研究发现，采集之初铸铁管的腐蚀产物包括Fe3O4(磁铁矿)、α-FeOOH(针铁矿)、γ-FeOOH(纤铁矿)、FeCO3(菱铁矿)、Fe6(OH)12(CO3)(绿锈)和β-FeOOH(四方纤铁矿)；但由于通水历史不同其形貌和组成成分特征不同。原通地表水管段在高硫酸根水中很稳定，铁释放量不高；而原通地下水管段在水源切换期间的铁释放量一直较高。虽然原高地下水管段管垢硬壳层中Fe3O4和α-FeOOH含量不断增加，但是其表面层中Fe3O4和γ-FeOOH含量的增加，内软层中β-FeOOH,FeCO3和绿锈含量的增加可能是铁释放量一直较高的原因。采集之初管段管垢中含有大量的IRB，一些IOB、反硝化菌和产酸菌。水源切换期间，原通地表水管段管垢中微生物群落特征变化不大；而原通地下水管段管垢中IRB锐减，而SOB、SRB、IOB、硝化菌、反硝化菌、固氮菌和产酸菌含量都不同程度的增加。高硫酸根水诱导原通地下水管段管垢生成更加稳定的成分。由于通水历史和采集之初管段管垢形貌和成分特征的差别，水源切换对具有不同通水历史管段管垢中化学成分和微生物种属特征的影响不同。