游泳池水处理系统中生物膜的危害和防治

2018-12-09 来源：消毒设备网浏览量:1280

游泳池水处理系统中生物膜的危害和防治

游泳池水处理系统中生物膜的危害和防治

——游泳池可以这样设计和维护之八

文刘春生

1. 游泳池的水质和水质安全

游泳池初次充水、重新换水和日常的补充水都应采用城市给水管网的生活饮用水，如果采用了井水、泉水、地热水、河水或水库水作为游泳池的初次充水，应对这些水进行必要的预净化处理，使其水质标准达到饮用水标准。游泳池的水质标准要求很高，除去化学含量和浊度等指标外，它应接近能够饮用的水质。因为在游泳时，人体浸泡在水中，皮肤会排出汗液、油脂等体液，同时也在吸收池水，人的体液与池水之间就发生交换，清洁的池水才能保证游泳者的健康。

人们在游泳池里游泳时，使人体携带的真菌、细菌、病毒、人体分泌物和其它脏污污染池水，由于不同人群会带进不同的污染，使游泳池的水质十分复杂，游泳池里有充足的养料和适宜的温度，很适合微生物的生长和繁殖，这样就在游泳池水环境里存有交叉感染的风险，所以必须对游泳池池水进行严格的净化和消毒。

如果严格的按照游泳池水处理有关的标准、规范和技术手册，池水的卫生指标就可以得到安全的保障，但是在有些情况下，池水的污染极其复杂,在管道、阀门、平衡/均衡水箱、石英砂滤料等等存在着生物膜（biofilm，Bacterial biofilm，BF 细菌生物被膜、生物被膜等）,由于生物膜的存在，很难采用一般的消毒方式杀灭，这样一来对水质的污染和菌毒的传播存在很大的风险。即使是在饮用水的水场已达到直接饮用的水质标准，在自来水输送到用户的过程中，由于管网中生物膜的存在，“细菌在给水管网中繁殖，会导致供水水质恶化”。游泳池的循环、过滤、消毒、加热系统中的水污染情况更复杂，比自来水给水系统更易于生物膜的滋生和繁殖，所以游泳池只有在循环设计、物理过滤和化学处理中，都对生物被膜引起关注，才能保证其水质的安全。

2. 生物膜（生物被膜、细菌生物被膜）

在1901年，惠普尔（Whipple）指出了在粘附的表面上水生微生物的细菌的活动性是如何增强的，从那时起，许多研究已经认识到关注其表面微生物活动的重要性。与水体接触的表面的微生物的活动和定植，就会形成生物膜，微生物包括嗜肺军团菌，形成了生物膜这种机制是微生物用以抵御不利的条件，如有限的营养素或极端温度等，这是细菌为适应自然环境有利于生存的一种生命现象。
生物膜是一种肉眼看不见的约50微米厚的薄膜表面，那里有很多细菌聚集，它由微生物及其分泌物积聚而形成。细菌粘附于接触表面，分泌多糖基质、纤维蛋白、脂质蛋白等，将其自身包绕其中，形成了大量细菌聚集的膜状物，它通常由多糖蛋白复合物，也包括由周边沉淀的有机物和无机物等。除了水和细菌外，生物被膜还可含有细菌分泌的大分子多聚物、吸附的营养物质和代谢产物及细菌裂解产物等，大分子多聚物如蛋白质、多糖、D N A、R N A、肽聚糖、脂和磷脂等物质。在特定的条件下，细菌可以形成生物被膜，它无论在形态结构、生理生化特性、致病性还是对环境因子的敏感性等都与浮游细菌有显著的不同，它们具有很强的耐药性，可以忍耐自由氯含量高达50mg/L的高浓度的消毒剂。

细菌在有利的环境里生长十分迅猛，有资料显示：20万个细菌可以在8小时内从1个细菌生长衍生。由于游泳池池水有充足的养料、合适的温度，如果过滤和消毒不充分，就易于在管阀、溢水槽、平衡/均衡水箱和游泳池内壁积聚细菌而形成生物膜。一旦生物膜形成，就很难去除，但是如果生物膜被去除，只要能保证合理的池水消毒，那么细菌重新迅速繁衍就困难得多。

3. 游泳池水处理系统中的有害微生物及危害

游泳池池水里含有的有害微生物有真菌、细菌、病毒等，以下是资料上的一些案例：

1996 美*佐治亚州的一家游泳池爆发18例大肠埃希氏菌感染事件

1998 澳大利亚，游泳池隐孢子虫有1000例

2003 美*阿肯萨斯州，游泳池隐孢子虫致病约600例

2004 香港九龙公园和其它30多个公共游泳池里发现红虫，并有些泳池大肠埃希氏菌超标

2005 美*纽约州水上乐园隐孢子虫致病4076例

2006 美*伊利诺州的一个酒店游泳池45例感染军团菌

2011 美*阿拉巴马州的一所水上乐园爆发15例大肠埃希氏菌感染的事件。

在英*的公众泳池每年有3500案例是因隐孢子虫和蓝氏贾第鞭毛虫引起，有约10％的游泳池可发现这两个虫子。主要症状是呕吐和腹泻，病死率约1/400。

在美*有定义为 RWIs （Recreation Water Illness）的症状，就是人们在休闲性水上活动后的发病。它多是假单胞菌绿脓杆菌所致。它会导致尿路感染、呼吸道感染、皮炎皮疹、骨关节感染、胃肠道感染和各种全身性感染，包括耳部感染。

4 游泳池水处理系统中的生物膜的防治

4.1 循环系统

要保证池水的充分循环，不得有死区和死水，就必须确保水面回水和池底回水，这样才能使整个水体及水里污染物循环流动，以便在过滤中去除，在臭氧消毒和化学投加中氧化、杀毒灭菌、絮凝和除藻。见图1世界卫生组织WHO泳池流程图中的水面回水和池底回水。

在游泳池的循环系统里多用平衡/均衡水箱，它们始终都是臭氧消毒够不到的地方，也是氯等消毒剂*薄弱的地方，有害真菌、细菌、病毒、红虫加上藻类很容易在里面滋生，在内壁和水箱底部会产生和存有大量的生物膜，它们是游泳池水质污染和卫生安全隐患的一大源头。关于平衡/均衡水箱的结构和维护，请参见本刊2012年2月《游泳池物理处理的循环方式》一文和2012年第2期《游泳》杂志。

在生物膜还没形成时，水质的浊度、硬度、总固溶和菌落个数，特别是消毒方式和消毒的有效性很重要，但是如果生物膜已经形成，物理去除就特别重要。

4.2 过滤系统

过滤介质里也是生物膜易于滋生地方，举个与水质有关的轶闻如下：

2004年9月8日下午4时，中*奥运金牌运动员在九龙公园跳水示范表演。在这之前香港多个公众泳池发现红虫，有的泳池细菌含量也超标，当然九龙公园泳池也在其中，特区政府决定清洗康文署辖下的三十多个公众泳池，但是有的泳池换了新水后的水质还是不合格，其主要原因就是没有清除过滤介质和管阀内壁的生物膜的原因，经过了进一步的整改后，水质才全部达标。一场不大不小的事件，提醒了人们对游泳池水质的关注和对生物膜的顽固性的认识，与此同时，九龙公园跳水示范表演也促成了一对姻缘。“霍启刚便借父亲是香港奥委会主席之便，频频出现在任何有郭晶晶出席的活动中。”以上这两件事是媒体的报道。

4.3 消毒系统

传统的消毒剂投加点往往是在过滤、加热之后，但是在循环过滤的管件内壁，特别是在石英砂过滤器内壁和砂层里，生物膜很容易形成和滋生，所以世界卫生组织（WHO）泳池流程图的消毒剂投加点的示意图中，粗箭头指在过滤前，细箭头在过滤后，由此说明在过滤之前投药更加重要，这样才可以杀灭砂层里的细菌，并摧毁形成生物膜的条件。在实际维护中，可在每隔2-3周的时间里，可把一定量的消毒剂（药丸）放在撇沫器的滤篮里，若有平衡/均衡水箱，要根据其容量大小向其水中投入一定量的消毒剂。

图2 世界卫生组织WHO泳池流程图

5结论

游泳池池水提供给微生物充足的养分和适宜的温度，水流动的不均匀和不稳定性使得一些微生物贴附在与水接触的表面。显然，表面粗糙或污染严重就容易让微生物形成一个立足之地。在这里，微生物粘附在一起迅速繁殖并形成了生物膜，这里提供了很多有害细菌的培育、繁殖和生长的理想区域，它们也会伴随水垢、污物和其他有机及无机物粘附在一起。这些生长的微生物有细菌、真菌、原生动物和病毒，有些是致病性，这种生物膜还给军团菌的生长提供了一个理想的环境，从而使其大量释放入池水中，会爆发军团菌威胁生命的风险。这些微生物是肉眼看不到的，有些甚至采用专门检验的方法也难以查验。

人类能见度极限大约是40微米

一个人的头发是介于70到140微米

血细胞是10微米

多数细菌约小于3微米

多数病毒约小于1微米

采用正常的过滤介质很难有效去除有害微生物，只有超滤才能有限的实现，但是对于拦截出来的有害细菌、真菌、原生动物和病毒还要杀灭以后才能排放，由反冲洗随便排放而引起的菌毒感染而爆发疾病的案例在资料上也不乏其例。当然正常的过滤可以有效去除污染的杂物，消灭了微生物和生物膜寄居的场所，也断绝了其生长的养料，所以有效的过滤对生物膜的形成和生长具有阻碍和抑制作用。

臭氧和氯等消毒方式，对一些有害微生物都具有杀灭和抑制作用，但是正常的消毒方式，不能有效地对生物膜发生作用。而用物理的方法如定期清刷泳池四周和底部，改变平衡/均衡水池的结构，使之易于吸污和清刷处理（请见本刊2012年2月《游泳池物理处理的循环方式》和3月刊《游泳池物理处理的混流式循环方式》）才能有效清除生物膜。所以对游泳池池水的有害微生物的有效控制必须是物理过滤、化学消毒、人工清理三结合的方法才*有效。但是由于平衡/均衡水池多设计在机房里，其结构和空间都不具备经常清刷的条件，要解决经常清除平衡/均衡水池生物膜的问题，就只有交给高科技产品：机器人自动清洁机去完成。当然游泳池的清刷更适于采用机器人自动清洁机，只要它有精滤、冲洗、清刷和爬墙的功能，就可自动的有效控制和去除游泳池、平衡/均衡水池的生物膜、生物膜滋生地和其它污物，保证游泳者免受有害菌毒的侵染。