北极星水处理网讯:“污水管道生物膜是污水管道生态系统的重要组成部分，其结构、影响因素以及物质迁移转化功能的研究对于丰富污水管道认知、优化污水管道管理具有重要意义，亦可为科学研究和政府决策提供支撑。”污水管道生物膜的环境功能
有利功能：预处理污水，去除污水中部分COD和总氮，降低污水厂负荷。
不利功能：产生CH4和H2S等代谢产物，危害管道安全和人体健康；加速管道腐蚀，增加管道运维成本。
污水管道生物膜结构
物质结构：一般而言，污水管道生物膜的厚度在1mm左右。污水管道生物膜由无机物（水、无机盐）和有机物（微生物、胞外聚合物）组成。有机物中主要为胞外聚合物，以蛋白质为主，而微生物仅占有机物总量15%，每克干重生物膜含约-个微生物。
群落结构：污水管道生物膜群落结构复杂，目前研究较多的是细菌和古菌。从分类的角度讲，细菌以变形菌门为优势菌，拟杆菌门、厚壁菌门以及放线菌门亦有大量分布。从功能菌的角度讲，发酵细菌主要有Trichococcus和Cloacibacterium，产氢产乙酸菌主要有Veillonella和Anaerolinea，反硝化细菌主要有Rhodobacter和Dechloromonas，硫酸盐还原菌主要有Desulfomicrobium和Desulfobacter，硫氧化菌主要有Sphingomonas和Acidiphilium，产甲烷古菌主要有Methanosaeta和Methanothrix。
污水管道生物膜的影响因素
a)污水管道运行模式
运行模式对污水管道生物膜的影响，其核心是污水溶解氧的影响。以最为常见的重力流管道和压力流管道为例进行分析（图1）。通风良好的重力流管道由于污水上方存在空气，污水溶解氧相对较高，管道生物膜表层以好氧菌为主，里层以缺氧菌和厌氧菌为主。通风不良的重力流管道由于复氧过程较弱，污水溶解氧的长期低于0.5mg/L，形成的管道生物膜主要以缺氧菌和厌氧菌为主。压力流管道由于管道被污水充满，没有空气进行复氧过程，管道环境基本处于厌氧状态，形成的生物膜基本为厌氧菌。
b)污水水质污水在管道输送的过程中，由于管道生物膜和悬浮微生物的降解作用，水质逐渐发生变化，进而改变管道生物膜的群落结构。在通风不良的管道中，随着管道长度的增加，污水中的溶解氧逐渐降低，管道环境逐渐向缺氧和厌氧方向发展，生物膜中产甲烷古菌和硫酸盐还原菌的丰度逐渐升高。在通风良好的管道中，溶解氧在管道沿程方向变化相对较小，生物膜纵向厚度上的溶解氧变化导致的生物膜群落结构差异显著。污水pH整体相对变化不大，但是在局部微环境中的pH变化会显著改变局部生物膜群落结构，相关的研究在管道腐蚀领域较多。
c)剪切应力
污水在管道流动的过程中，管壁处的流体剪切应力对生物膜具有显著影响。重力流污水管道为防止管道淤积，一般需要保持0.6-0.75m/s的污水流速，对应的剪切应力约为1-2N/m2。一般而言，低剪切应力的环境容易形成管道沉积物，促进生物膜的形成；高剪切应力的环境容易降低生物膜中的微生物多样性并减缓生物膜的生长过程。
d)其他
管材对生物膜也有重要影响。一般而言，世界上的污水管道应用最为广泛的是混凝土管道和塑料管道。塑料管道由于在耐腐蚀性和运输安装成本方面明显优于混凝土管道，其应用越来越广泛。但是，混凝土管道内生物膜的H2S氧化速率大约高于塑料管道两个数量级，将混凝土管道替换为塑料管道可能会增加管道中H2S的浓度，改变生物膜群落结构。这种管材替换虽然降低了管道运输安装的建设成本和管道腐蚀方面的运维成本，但是可能增加管道H2S的积累。污水停留时间和A/V(润湿面积/污水体积)对硫酸盐还原菌和产甲烷古菌有一定的影响。物质迁移转化
a)有机物
污水中的有机物在管道生物膜和悬浮微生物的作用下，可以被逐渐降解为挥发性脂肪酸、CH4和CO2。其中，管道生物膜产甲烷过程是非常值得