Vi sinh vật có thể xâm nhập vào hệ thống phân phối theo nhiều con đƣờng. Một số vi sinh vật tái sinh từ bào tử của các vi sinh vật sau quá trình khử trùng. Một số khác xâm nhập vào nƣớc cấp khi đƣờng ống bị rò rỉ, hoặc qua các mối nối, van của hệ thống, đặc biệt là khi áp suất thủy lực trong hệ thống xuống thấp, xâm nhập khi có sự tiếp xúc của vật liệu phía trong đƣờng ống với môi trƣờng bên ngoài khi có các hoạt động sửa chữa, bào trì hoặc khi đƣờng ống gặp sự cố. Hệ thống bể chứa dân dụng tại các hộ gia đình, đặc biệt là các bể chứa không kín, là môi trƣờng để vi sinh vật phát triển, nƣớc qua đó vào đƣờng ống sẽ mang theo các vi sinh vật và hình thành màng sinh học [8]. Hầu hết các VSV phát triển trong đƣờng ống là các màng sinh học (biofilm) [25]. Màng sinh học là một tập hợp các VSV liên kết với nhau, bám ở những bề mặt tiếp xúc với nƣớc, bao bọc bởi các hợp chất cao phân tử hữu cơ và vô cơ. Nguyên nhân các vi sinh vật trong nƣớc sau phân phối phần lớn phát triển tại các màng sinh học do: (1) màng sinh học bảo vệ các VSV trƣớc chất khử trùng bằng các đặc điểm sinh thái và (2) các tế bào vi sinh khi ở dạng tĩnh trong các biofilms khó bị rửa trôi hơn các tế bào vi sinh vật trôi nổi trong nƣớc. Các hợp chất cao phân tử ngoại bào trong các màng sinh học giúp VSV chống chịu chất khử trùng tốt hơn. Các hợp chất này phản ứng với chất khử trùng làm giảm nồng độ chất khử trùng trong nƣớc và làm giảm tốc độ xâm nhập của chất khử trùng tới VSV nằm sâu trong lớp màng. Các màng sinh học làm tăng lƣợng VSV trôi nổi trong nƣớc cấp, gây ra các vấn đề về màu, mùi, vị của nƣớc [37].
Có rất nhiều yếu tố khác ảnh hƣởng tới sự tái phát triển của VSV trong hệ thống phân phối, bao gồm:
- Các yếu tố môi trƣờng: nhiệt độ nƣớc ảnh hƣởng tới tốc độ tăng trƣởng VSV, hiệu quả khử trùng, tốc độ ăn mòn đƣờng ống, các hiện tƣợng liên quan tới màng sinh học. pH và độ đục cũng ảnh hƣởng tới hoạt tính của chất khử trùng và sự phát triển của VSV [30].
21
- Chất dinh dƣỡng: nitơ, phốtpho và các chất hữu cơ (cacbon) có khả năng phân hủy sinh học (thƣờng đƣợc đo bằng AOC – cacbon hữu cơ có thể tiêu thụ sinh học) cần thiết để các vi sinh vật dị dƣỡng phát triển [19].
- Vật liệu của mạng lƣới phân phối: các chất liệu đƣờng ống khác nhau có tác động khác nhau lên sự hình thành màng sinh học [16]. Hàm lƣợng VSV trong những ống sắt thƣờng cao hơn ống bằng nhựa PVC, ống sắt cũng khiến các màng sinh học hình thành nhanh chóng hơn.
- Chế độ thủy lực khi vận hành hệ thống: các yếu tố nhƣ thời gian lƣu, tốc độ dòng chảy… sẽ gây ảnh hƣởng lên quá trình sinh trƣởng của VSV trong màng sinh học. Tốc độ dòng lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhƣ cách quy hoạch đƣờng ống, điều kiện và kích thƣớc ống, chế độ vận hành bơm [17].
- Loại chất khử trùng và dƣ lƣợng chất khử trùng: sự hình thành của màng sinh học và số lƣợng VSV trong nƣớc chịu ảnh hƣởng trực tiếp bởi dƣ lƣợng chất khử trùng [14]. Sử dụng clo, cloramin và ozon cũng đem lại những hiệu quả khác nhau trong việc ngăn ngừa sự hình thành màng sinh học.