本研究以西安某再生水厂出水为进水水源,在对模拟管道系统及实际管道采样测定的基础上,研究了回用水管道中氮和磷的转化,并探究了消毒剂对回用水管道生物膜微生物的影响及微生物消毒后的恢复,以期为回用水管道末端用户水质中氮磷预测及回用水管道生物膜控制提供参考。试验所用模拟管道系统为一组串联CDC(Centers for Disease Control)反应器,管道生物膜载体为聚丙烯材料,通过采集和测定反应器沿程水样及生物膜,研究回用水管道中氮磷的转化机理。水质测定结果表明,随着管道的延伸,氨氮和余氯浓度沿程降低,硝酸盐氮及pH沿程增加,亚硝酸盐氮呈先增加后减少的趋势。同时,生物膜测定结果表明,管道中形成的生物膜具有硝化能力、反硝化能力和聚磷能力。通过对同一水源的实际管道回用水水质的测定,证明了回用水管道中确实发生着生物硝化、反硝化及聚磷现象。与此同时,研究还通过PCR-DGGE,DNA测序等分子生物学方法分析了管道沿程生物膜的种群多样性,发现管道中广泛存在硝化菌,反硝化菌和聚磷菌。由于回用水水质复杂,其各种离子的存在和微生物的相互作用以及管网材质等因素均影响着回用水末端用户使用水体中磷的浓度。研究通过烧杯试验及现场序批试验,探讨了回用水中化学作用和管道生物膜的生物作用对磷浓度去除的贡献,以揭示回用水输送过程中磷浓度降低的主要原因。结果表明,铁离子、铝离子和钙离子均会降低回用水中正磷酸盐的浓度,尽管回用水中以上阳离子浓度较低,但这些离子与正磷酸盐的化学作用对磷的去除率高达22.76%;在模拟回用水管道中,管壁生物膜中的微生物与回用水中阳离子的化学协同作用对磷的去除率可达88.71%,说明回用水管道中磷酸盐浓度的减少是管道中生物膜的生物作用和水中存在的各种阳离子化学沉淀作用共同造成的,生物作用大于化学作用。最后,论文还研究了高浓度消毒剂(次氯酸钠)对生物膜的杀灭效果及微生物消毒后的恢复情况。试验发现高浓度次氯酸钠能有效减少再生水管道形成的生物膜中活性微生物的数量,随着消毒时间的延长,微生物的存活率降低,但仍有部分微生物可以存活下来并得到恢复。同时消毒过程对不同状态生物膜的硝化活性和反硝化活性影响不同,恢复阶段各生物膜活性恢复也存在差异。而且生物膜胞外聚合物的含量也受消毒过程的影响,随着消毒的进行,生物膜胞外聚合物含量降低,经过恢复阶段其浓度进一步减少。总体来说,高浓度消毒剂冲击作用不能达到完全杀灭管道生物膜微生物的目的。