ביוסרטים יוצרים את עמוד השדרה של טיפול ביולוגי במסננים מסובכים, שבו הם משחתים אבקות אורגניות וסירים חומרים מזינים ממי פסולת.כאשר קהילות מיקרוביאליות אלה מתמודדות עם מתחים, שינויים טמפרטורה או תרכובות רעילות - החוסן שלהם קובע אם המערכת ממשיכה לעמוד בסטנדרטים של ניהול לקוי או קריסת לביצועים עניים.

הבנת גורמי מתח ביוסרטים ב- Depth

לפני יישום אמצעי חוסן-ההההה, חיוני להבין את המתחים הספציפיים שעיוותים ביוסרטונים.אדריכלות ביופילמה - המורכב מתאים המוטבעים במריצה של חומרים פולימרים חוץ-סלוליים (EPS) - ניתן לשבש על ידי מגוון של אתגרים סביבתיים ותפעוליים.

מטען אורגני וטוקסי

(הופנה מהדף ביקוש כימי לחמצן (COD) או נוכחות של חומרים מעכבים כגון מתכות כבדות, פנולנס או פותרים יכולים להציף את הקהילה המיקרוביאלית.המטריקס של ה-EPS עשוי להיות רווי, המוביל לתסיסת תאים ונפיחות.מחקר שפורסם ב-FLT:0 Water ResearchFLT:1 הראה כי מסננים ביו-סרטים חשופים ל- 60% של תפוצה מבנית (FEEFEEF)

טמפרטורה קיצונית

הן טמפרטורות נמוכות וגבוהות להאט את שיעורי חילוף החומרים ולשנות את ייצור ה-EPS. באקלים קר, שיעורי צמיחה ביופיליים יכולים לרדת בחצי, מה שהופך את הקהילה פגיעת יותר לשטוף. verse, טמפרטורות גבוהות יכולות לפוצץ אנזים ולקדם צמיחה חיידקית לא מבוקרת, המוביל לאזורים אנירוביים עבים, המייצרים מסולפי מימן מותמודיים.

אספקת חמצן

מסנני טריקלינג מסתמכים על אוורור טבעי או מאולץ כדי לשמור על תנאים אירוביים ליד פני השטח biofilm. inadequate חמצן diffusion לתוך שכבות עמוקות יותר יכול לשנות את הקהילה לעבר אורגניזמים מותסים או סולפטים, צמצום יעילות הטיפול ואת cohesion biofilm.

זעזועים כימיים ו- pH משתנים

שינויים ב- pH Abrupt (נמוך 6 או מעל 9) או חשיפה לחיטוי כמו כלור יכול לגרום למוות תאים מיידי והשפלה ממטריקס.אפילו זעזועים לטווח קצר יכולים להשאיר את הביו-film החבוי עם ריקות, צמצום שטח הפנים שלה ויכולת הטיפול.

Overload and Shear Stress

שיעורי טעינה הידראוליים מופרזים מגבירים את מהירות הנוזל, ויוצרים כוחות הרעים גבוהים יותר שפוסלים ביופיל מהתקשורת.זה בעייתי במיוחד במהלך אירועי הסערה במערכות ביופר משולבות.

אסטרטגיות לשיפור עמידות Biofilm

האסטרטגיות הבאות מתייחסות לגורמי הלחץ הנפוצים ביותר והן מבוססות על הניסיון התפעולי והן למחקר מדעי.הם יכולים להיות מיושמים באופן אישי או בשילוב לגישה רב-תחומית.

1.אופטימיזציה של תנאי תפעול

שמירה על pH יציב (בדרך כלל 6.5-8.5), הטמפרטורה (20–35 מעלות צלזיוס עבור רוב הקהילות המנוצליות), וממסת חמצן (מעל 2 מ"ג / L בנוזלים גדולים) מספקת בסיס לצמיחה ביופילמית בריאה. ניטור רגיל עם חיישנים מקוונים ומערכות דו-מינג אוטומטיות יכול למנוע בניית מתח הדרגתית.

אינטגרציה עם רובוסט מיקרוביאל תרבות

(ה) ייצוג של זנים מיקרוביאליים סובלניים של מתח - מסביבות טיפול דומות או זמין מסחרית - יכול לחזק את הקהילה המקומית.ביו-הההתווית עם FLT:0autochousFLT:1 (הפיקד האתר) אשר כבר הסתגלו לתנאים מקומיים לעתים קרובות מניב את התוצאות הטובות ביותר.

3. תוספי תזונה

ביוסרטים דורשים יחס פחמן-ל-ניטרוגן-ל-זרחן (C:N:P) עבור חילוף החומרים אופטימלי וייצור EPS. תוספת עם חומצה זרחנית או זרחנית במהלך תקופות תזונה נמוכות יכול למנוע biofilm דקינג. בפועל, יחס של 100:5:1 (BOD:N:P) הוא מטרה נפוצה.

4.הלם טעינה ניהול

הגדלה של עומסים מיותרים (במקום שינויים שלב) מעניקה ל- biofilms זמן כדי לרסן אנזימים detoxification לייצר EPS נוספים עבור מתקנים העוסקים בפסולת תעשייתית משתנה, התקנת אגן שווה או מיכל עקף מאפשר למפעילים לטבול פסגות רעילות פתאומיות.

5.אופטימיזציה של מדיה עיצוב והדרכה

בחירת אמצעי סינון עם שטח פני השטח גבוה, שטח ריק גבוה, מבנה יציב (למשל, זרימה חוצה זרם corrated פלסטיק או אריזה מובנה) תומך בקובץ ביופיל ולהפחית ריצוף.FLT:0Enhanced ventilationFLT:1 באמצעות מערכות אוויר מאולץ או מגדלי גבוה יותר להבטיח אספקת חמצן רציפה לתוך biofilm הפנים, למנוע את אזורי anaerobic כי נחלשים.

ביקורת Biofilm Thickness

יתר על כן, biofilms עבה לפתח מגבלות דיפוזיה ולהיות נוטה לשטיפת גב תקופתית או פלוש הידראולי יכול להסיר ביומסה עודף תוך שמירה על שכבה קיימא. משככי זמנים אוטומטיים או חיישנים לחץ שונה יכול לגרום מחזורים אלה על בסיס אובדן ראש על פני המסנן.

גישות מתקדמות לתנאי Marginal

כאשר אסטרטגיות קונבנציונליות אינן מספיקות - כגון במהלך חשיפה מתמשכת של רעל או תנאי אקלים קיצוניים - ניתן לקבוע יותר התערבות מתקדמת.שיטות אלה דורשות לעיתים קרובות אימות בקנה מידה טייס לפני פריסה בקנה מידה מלא, אך יכולות להציע רווחי חוסן משמעותיים.

המונחים: shape Manipulation

(התקשורת המיקרוביאלית באמצעות מולקולות אוטונפורות מווסתתת תגובות ייצור וסטרס של EPS. החוקרים הראו כי הוספת quorum-sensing agonists (למשל, acyl-homoserine lactones) יכול להגדיל את ה-EPS סינתזה ו- biofilm תחת לחץ רעיל.converse, quorum-queing תרכובות (n-of-Q) ניתן להוכיח אותות ביולוגיים של LT2Funancedance) ל-Funancedine DUSD) של 2D)

Bioaugmentation with Engineersed Strains

אורגניזמים מהונדסים גנטית (GMOs) המסוגלים להדיח תרכובות מסוימות של סטיות או overproduction EPS ניתן להשתמש, אם כי מכשולים רגולטוריים קיימים.עבור חלופות non-GMO, העשרה סלקטיבית של זנים מקומיים באתר באמצעות מחזורי בידוד מתח (למשל, חשיפה חוזרת לרמות נמוכות של רעלן עקב תקופות התאוששות) יכול לייצר עצירות.

שימוש ב- Biocarriers ו- Protective Coatings

Immobilizing biofilms על נושאים מיוחדים (למשל, גרנורי מופעל פחמן, אגן חימר, או קצף פוליאורטן) מספק מיקרו-סביבון מוגן. מקלינגס כגון הידרוג'ינאטה יכול גם להיות מיושם על התקשורת כדי buffer pH שינויים ופרסומות רעילות לפני שהם מגיעים ל- biofilm.

ניהול והתאמה

עמידות לא יכולה להיות מוגברת אם מפעילי אינם מודעים לסימנים מוקדמים של אזהרה.תוכנית ניטור חזקה צריכה לכלול:

  • (ב) ,0) ,Online respirometryFLT:1 כדי למדוד את שיעור הפחתת חמצן מיקרוביאלי (במסגרת), אשר יורד במהירות תחת לחץ רעיל.
  • (FLT:0)Confocal לייזר סריקה microscopy (CLSM)אנדרופט 1:1 או הדמיה אחרת כדי לעקוב אחר עובי ביופילם, נקבוביות, לחיות / dad התא.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] ,0) , אנליזה איכותית (ב') ל'בOD, אמוניה ומתכות כבדות, עם סף אזעקה לסטיה.

סקירה רגילה של נתונים מאפשרת למפעילים להתאים את שיעורי הטעינה, הצתה או תוספת לפני נזקי ביופיל הופך בלתי הפיך.

מחקרים ב- Biofilm Resilience Enhancement

(היישומים בעולם האמיתי ממחישים את יעילותן של אסטרטגיות אלה.בצמח עירוני במערב התיכון (ארה"ב), מפעילי שילוב תוספי תזונה עם מינון של quorum-sensing במהלך חודשי הישיבות הקרים.ביופיל גדל ב-25% ויעילות ההוצאה לאור נותר מעל 90% גם כאשר טמפרטורות הפסולת ירדו ל-6 מעלות צלזיוס.

מסקנה

עידוד biofilm לסינון מסננים תחת תנאי מתח הוא לא אחד בגודל אחד מתאים - כל משימה.זה דורש הבנה אבחון של מתח ספציפי לאתר, קבוצה שכבתית של אסטרטגיות תפעוליות ומיקרוביאליות, ומחויבות ניטור רציף.מ אופטימיזציה פרמטרים בסיסיים כגון pH וחמצן לשימוש בטכניקות מתקדמות כגון quorums-ensing Modulation ו- הנדסה זמין כיום, אפילו תמיכה יעילה של כלי דם תפעוליים, יכול לשפר באופן דרמטי של מערכת החיסון שלהם.