管材和流速对供水管道生物膜形成的影响

针对供水管网中不断变换的管材和水力条件,运用异养菌计数和PCR-DGGE技术研究了特定余氯质量浓度下管材和流速对水质和管道生物膜形成的影响．结果表明:管材对主体水余氯、TOC、细菌总数和生物膜群落结构影响均较大,而流速只对主体水余氯和生物膜细菌总数影响较大;同一时期,PE管道附着细菌总数显著大于不锈钢;同类管材中0.2和0.4 m／s流速下生长的生物膜细菌总数差异不显著,但均显著大于0.8 m／s流速下生长的生物膜细菌总数;生物膜成熟时鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)占优势且广泛存在,而某些疏水性细菌则较难在不锈钢管材上聚集,特别是在流速增大时更难聚集．     

适用于第2代测序技术的宏基因组DNA提取方法

为快速、高效、大量地获得城市污水处理厂活性污泥中的宏基因组DNA,将3种不同的基因组DNA提取方式进行对比．结果显示,采用液氮研磨+基因组提取试剂盒相结合的方法获得的宏基因组DNA信息量最大,质量好,D(260／280 nm)在169~172．在进行高通量测序前的样品制备过程中,样品经过初步处理后宏基因组D（260／280 nm）达183,满足文库构建要求．利用Solexa Genome Analyzer System测序结果显示,两个样品正向测序结果良好,可用于序列拼接的高质量数据条数占908％．     

臭氧对管道生物膜净水效能的影响

采用稳定运行的环状生物膜反应器(biofilms annularreactor,BAR)模拟原水长距离输水管道水质净化过程,研究臭氧对管壁生物膜净水效能与生物净水功能恢复的影响.结果表明:臭氧处理后生物膜中异养菌数量迅速降低,氨氧化菌达到100%灭活,臭氧在水中分解生成氧气有利于生物膜更新,使生物膜迅速恢复.臭氧冲击明显降低了生物膜对氨氮的去除效果,臭氧自身的氧化能力也使氨氮略有增加,臭氧质量浓度为0.7、1.5、3.2 mg/L的反应器对氨氮去除率由对照组的81.85%分别降至38.49%、17.60%和-5.50%,并出现亚硝酸盐氮积累现象.生物膜对氨氮去除效能的恢复较亚硝酸盐氮快,分别在第5天和第8天恢复;臭氧对生物膜的氧化作用导致出水总有机碳高于进水,运行6 d之后生物膜恢复净水效果.     

针对家族遗传病高通量测序数据的个性化全基因组分析

遗传病是由于遗传物质的改变或者亲代所遗传的致病基因导致的,通过基因检测可以确诊遗传病.目前对于遗传病的治疗只有后天通过手术或者药物改善,但是这些方式无法从根本上治愈疾病,且可能存在伦理道德的问题.随着生物医疗技术的飞速发展,通过高通量测序(High-throughput sequencing)技术从患者的全基因组中找到致病变异的位置,用基因编辑(Gene Editor)技术修复变异基因从而治愈遗传病已经成为可能.但从庞大的基因组数据中找到遗传病的致病变异是一个繁琐复杂的问题.作者设计了一个针对遗传病样本全基因组数据的分析流程,该流程高效、针对性强、简单易于操作,得到的结果实用性强,将其应用于一例遗传病,迅速找到了这例遗传病的致病突变.该流程具有较强的通用性,可应用于大多数的遗传病诊断分析.     

给水管道材质对供水水质的影响

详细探讨了给水管网中金属管、石棉水泥管、水泥管、以及管道内壁沥青涂层、水泥沙浆衬里等供水水质的影响;这些影响因素包括管材的腐蚀、细菌的再生长、化学物质的渗入,等等,结合实验室及现场测试研究了供水水质在管道输送过程中所发生的变化等问题,指出采用经过严格毒物学及微生物学测试的管网材料才是解决管网水质污染的有效途径。     

吸附-生物膜理论对生物法净化气态污染物的研究

通过实验,开展了对生物膜填料塔净化甲苯、苯乙烯、CS2、甲醛、NOx等5种气态污染物的模拟研究。结果表明,除甲醛外,吸附-生物膜理论及其动力学模型对于描述生物膜填料塔对低浓度甲苯、苯乙烯、CS2、NOx等4种气态污染物的净化过程具有良好的适用性。对于随入口气体浓度变化模拟计算的各净化效率、出口浓度和生化去除量的模拟计算值与实验值之间具有良好的相关性,相关系数达到了0.92—0.99。     

溶解氧对输水管道生物膜微生物群落结构及出水水质影响

为提高微污染原水输水安全性,采用生物膜环状反应器(biofilm annular reactor,BAR)模拟原水输水管网,研究溶解氧(DO)对出水水质及生物膜微生物的影响,运用454-高通量测序技术对生物膜的微生物多样性和丰度进行分析.结果表明:随着溶解氧浓度的提高,反应器出水浊度、总铁、氨氮大幅度下降,该过程对总氮和CODMn去除的影响并不明显;生物膜中的铁细菌、硫酸盐还原菌的量均随溶解氧浓度的提高而降低,而微生物多样性和丰度(如硝化细菌)随溶解氧质量浓度的提高而升高.提高溶解氧能够缓解管道腐蚀,提高管壁生物膜的净水作用.     

原水水质对输水管道生物膜中异养菌生长情况的影响

为了研究原水水质对输水管道生物膜中异养菌 (heterotrophic, HPC) 生长情况的影响, 采用配制水样来模拟Ⅱ、Ⅲ和劣Ⅴ类地表水, 利用管道模拟反应器对其进行分析.结果表明:反应器运行45 d后, 分别采用Ⅱ、Ⅲ和劣Ⅴ类地表水作为进水的各模拟反应器生物膜中HPC数量均高于出水HPC数量, 且其生物膜中HPC数量分别稳定在1.1×10⁵、2.8×10⁵和5.9×105CFU/cm²;原水UV₂₅₄、正磷酸盐 (PO₄^3-) 质量浓度和浊度均与生物膜中HPC数量呈正相关关系, 其相关性系数r分别为0.506、0.552和0.272.     

户内供水管道特殊水力工况对微生物生长的影响

户内供水管道存在长时间滞留和间歇性用水的特殊工况,为此,以HZ市某小区内1 100户的时用水量数据为背景条件,搭建户内非循环管道模拟平台,设置高变化流量(HIG)、中等变化流量(MED)、低变化流量(LOW)、恒定流量(SS)和滞留168 h(RET)5种水力工况,探究户内供水管道特殊水力工况对管道微生物群落结构和条件致病菌的影响。运行3个月后收集33组生物膜样品和水样,开展实时荧光定量(real time qPCR)和16S rRNA基因测序分析,对样本中铜绿假单胞菌的绝对丰度进行定量并分析微生物群落结构组成和多样性。结果表明：RET水样细菌总数最大,且生物膜中活菌比例最高;间歇式用水工况下水样中含条件致病菌的菌属数量和丰度更高;HIG生物膜中细菌总数最大且含条件致病菌的菌属相对丰度最高为78.38%,HIG生物膜中铜绿假单胞菌拷贝数为4 798.81/cm²,是RET生物膜的7.59倍。RDA结果显示,浊度和pH分别是假单胞菌属和铜绿假单胞菌的主要环境影响因素。     

ATP生物发光法快速检测食源性致病菌的研究

由于微生物在特定的生长阶段ATP含量稳定,因此可通过测定食品内微生物ATP总含量进行活菌计数。通过平板计数法与ATP生物发光法,建立了7种常见食源性致病菌菌落浓度与相应发光强度的数学模型,并通过SAS软件分析了菌种间ATP含量的差异,进而评价生物发光法进行菌落计数的可靠性。结果显示:7种食源性致病菌数学模型的线性相关系数中有6种均大于0.93,P0.05;肠致病性大肠埃希氏菌为0.861 2,P0.05,相关性均显著。当发光值相同时不同菌种所含菌落总数无显著差异,当菌落浓度相同时各菌种所含ATP总含量无显著差异。综合试验结果得出:ATP生物发光法可定量检测7种食源性致病菌的数量,而且不同种类致病菌对计数结果影响不显著,这为ATP生物发光在食品质量安全的应用提供了理论支撑。     

配水管网管段改造排序的PageRank算法

针对城市配水管网管段改造比选排序问题,提出了基于PageRank的改进的MPR-Pipe算法,实现了对管网节点和管段多种水力属性的PR值求解.利用经济流量和管段单位水力坡降PR值,定义了管段改造的重要性度量,并以此作为改造比选排序的依据.理论计算表明该算法求解效率较高,工程应用案例表明该算法提出的管段改造比选排序方案有效、可行.     

给水管网双向流管段水力计算分析

管网水力模型的准确性是管网设计的基础。通常传统均匀配水模型认为模型管段内仅存在单一流向,这与实际情况不符,会造成管段水头损失计算误差。针对传统均匀配水模型中的单一流向和双向流管段的水力计算做了对比研究,论证了双向流计算方法的必要性,并推导出了给水管网管段水头损失计算的通式。     

管幕预筑法顶管施工顺序对地表沉降的影响

以太原火车站管幕预筑法（PPM）大直径顶管群施工为背景,采用有限差分软件FLAC^3D对优选的8种有代表性的顶管群施工顺序进行数值模拟,研究不同大直径顶管群施工顺序下的地表变形特征. 试验结果表明：先施工管幕上排顶管的方案所引起的地表沉降量小于其他方案,与先施工管幕下排顶管的施工方案相比,其所引起的地表沉降要小1 cm;管幕上排顶管与周围土体之间形成管间微型土拱,并在管幕上方密排顶管之间形成组合土拱效应. 该组合土拱效应不仅可以承担一部分管幕上覆荷载,而且可以减小管幕下排顶管施工对地表的扰动,有效减小了管幕预筑法密排顶管群施工所引起的地表沉降.     

管材和水力条件对三卤甲烷形成的影响

针对管材和水力条件对氯消毒副产物（DisinfectionBy—Products,DBPs）产生过程的影响,研究了管材和水力条件对供水管网中典型的消毒副产物——三卤甲烷（Trihalomethanes,THMs）形成的影响情况,其中,管材对THMs生成的影响研究采用静态管段反应器来完成,水力条件对THMs生成的影响研究...     

供水管网内生物膜与余氯衰减交互作用

为研究生物膜与余氯衰减之间的交互作用,通过静态试验、动态试验相结合的模拟方式,在自制供水管网模拟装置内进行实验.选择铸铁、PE、不锈钢3种管材及1,3,4 mg/L 3个投氯量,多角度研究不同质量浓度余氯存在条件下生物膜的形成和发展差异,以及生物膜作用下的余氯衰减情况,探讨管网内余氯和生物膜的相互影响.结果表明:余氯质量浓度对生物膜的形成和发展具有较显著的影响,另一方面,在生物膜作用下,余氯衰减呈现不同的规律,二者之间交互作用,具体表现为:投氯量升高,PE和不锈钢管内生物量均逐渐降低,而铸铁管内生物量反而升高;在生物膜作用下,余氯衰减分为快速消耗阶段(0~30 min)和稳定消耗阶段(30 min之后);铸铁管内生物膜对余氯衰减状况影响较大,PE管次之,不锈钢管对余氯衰减影响最小;生物膜的生物多样性对余氯衰减影响不大,而生物量与余氯衰减之间关系密切;流速和初始氯质量浓度对余氯衰减影响较大.本研究结果可为供水管网氯消毒的控制以及氯衰减模型的建立提供必要的理论支撑,强化管网水质安全的保障.     

城市供水管道更新时间预测模型

目的 建立城市供水管道更新时间预测模型,通过经济有效的管网修复和更新策略,减少爆管事故的发生率,提高供水系统安全性.方法 利用Shamir和Howard提出的爆管预测发生率模型和极限爆管发生率方程,建立换管时间预测模型,并对模型中计算参数进行分析.结果 在预定服务期内,可以管道修复和更新总费用最小来确定最优更换时间.计算结果 表明:最优更换时间t值对管道折旧率γ值的变化不敏感,而对爆管发生率增长的系数A值的变化非常敏感.结论 爆管发生率增长的系数A值减少可延缓管道更新时间,对于不同材质、管径、管龄、压力和土壤腐蚀性的管道应取不同的A值.     

装设延时自闭阀管道的水力计算探讨

通过对安装延时自闭阀管道和装设冲洗水箱浮球阀管道水力计算的比较 ,得出在设定的流速范围内自闭阀管道的管径和水表的口径为满足使用要求而需要的室内外干管水压 ,以保证自闭阀发挥正常功效     

给水管网生物膜变形细菌变化及其影响

为研究饮用水系统的生物稳定性和微生物的控制策略,基于南方某市的实际给水管网,利用分子生物学方法对管壁生物膜中的3类变形细菌进行研究,探讨管壁生物膜特性和生物膜细菌数量与水中细菌再生长潜力(BRP)的相互关系.结果表明,随着管网水质的提高,以γ-变形细菌为主(所占比例分别为52.14%~77.34%、51.02%~77.45%、51.86%~65.99%)的变形细菌组成向以α-变形细菌为主(所占比例分别达62.56%~91.36%、75.27%~96.20%、73.08%~96.76%)的组成转变,致病威胁降低,生物稳定性得到提高.此外,管壁生物膜的脱落,使得管网水的营养物质浓度升高,促进细菌的再生长,其与BRP存在一定的相关性.