אסטרטגיות להגברת החוסן של מסננים טריקולינג נגד פתוגנים ויראליים בשפכים

מסננים מקרטעים היו עמוד ראשי של טיפול במים ביולוגיים במשך יותר ממאה שנים, להסתמך על ביו-סרטים קבועים כדי להערים עלמזהמים אורגניים.מערכות אלה מוערכות עבור הפשטות שלהם, צריכת אנרגיה נמוכה, וחוסן לעומסים הידראוליים ואורגניים.אבל, אך מאחר שדאגות בריאות הציבור עוברות לעבר מדבקים מתעוררים, פגיעת מסננים לפתים נגיפים, דורשות חמורות, כולל וירוסים, או טיפול תרופתי, או משוחררים, עלולים, תוך כדי שיפור יעיל, או משוחררים, עלולים, עלולים, תוך כדי שיפור יעיל, לגרום לדלקתי דלקת מפרקים, או לדלקתיים, או למניעה, או למניעה, תוך כדי שיפור יעיל של דלקת מפרקים, לגרום לדלקתיים רגישים, או לסינון של מחלות דלקת מפרקים, או למניעה, או למניעה, או למניעה, גורמת למניעה, או לדלקתיים רגישים, או למניעה, תוך כדי שיפור יעיל של דלקת מפרקים, כאשר הם עלולים, גורמת למניעה של דלקת מפרקים, תוך כדי טיפול תרופתית דלקת מפרקים, תוך כדי טיפול תרופתית דלקת מפרקים, תוך כדי טיפול תרופתית דלקת מפרקים, תוך כדי שיפור יעיל של דלקת מפרקים, כאשר הם רק ל

האתגר הוא בעובדה שחלקיקים ויראליים הם קטנים (בדרך כלל 20-300 nm) ולעתים קרובות מתנהגים כמו קולנואידים, eva משקעים והשפלה ביולוגית סטנדרטית. בעוד מסננים מטבוליים קונבנציונליים להשיג קצת הסרה של וירוסים באמצעות מודעות וטרף ביופילם, הסרת יעילות הם משתנים ולעתים רחוקות לעמוד בסטנדרטים החיטוי הגבוהים ביותר ללא טיפול משלים.

הבנה של פתוגנים ויראליים בשפכים

פסולת מים היא מאגר ידוע עבור יותר מ-140 סוגים של וירוסים נכנסים, שרבים מהם גורמים למחלת העיכול, נזק נוירולוגי או תנאים כרוניים. Norovirus לבדו אחראי על 685 מיליון מקרים של גסטרונטריטיס חריפה מדי שנה. פתוגים בולטים אחרים כוללים adenovirus, אסטרו וירוס, נגיף sapovirus, ו- hepatitis אלה נכנסים למערכת הביוב באמצעות חולות אנושיות, שתן ולפעמים לגרום לפסולת של חומר פסולת כרונית.

שיעורי הישרדות במי פסולת משתנים: וירוסים מעופפים כמו SARS-CoV-2 מדרג במהירות יחסית, בעוד וירוסים שאינם מפותחים כגון adenovirus ו- rotavirus יכולים להימשך שבועות ביוב גולמי ו- biofilm matrices. Factors. כגון טמפרטורה, pH, עומס אורגני, נוכחות של מיקרואורגניזם antagonistic להשפיע על כל קוצר רוח ויראלי, מסננים מורכבים יכולים לספק תקופות ארוכות יותר או מלכודות הגנה, או מלכודות, כדי לספק וירוסים, או מלכודות, זמן ארוך יותר, או מלכודות, כדי לספק וירוסים לטווח ארוך יותר, או מלכודות, או מלכודות, או מלכודות, כדי לספק וירוסים לטווח ארוך יותר, או מלכודות, או מלכודות הגנה, או מלכודות, כדי למנוע וירוסים, כדי למנוע וירוסים, כדי לספק וירוסים, כדי לספק וירוסים לטווח ארוך יותר, או יותר, או מלכודות, או מלכודות, או מלכודות הגנה, 000 חמצן atagonistic, 000 חמצן חמצן חמצן חמצן חמצן atagonistic, 000.

דאגה מסוימת היא העובדה כי וירוסים רבים שנולדו במים יש מינונים זיהומיים נמוכים - פחות מ -100 חלקיקים של וירוסים יכולים לגרום למחלה.לכן, אפילו הפחתה קטנה של יעילות הסרת יעילות יכול להיות השלכות בריאותיות לא פרופורציונליות.פגיש הנחיות לשימוש במים מודרניים, כגון אלה שנקבעו על ידי ארה"ב EPA או ארגון הבריאות העולמי, לעתים קרובות דורש כי הסרת וירוסים הכוללת להגיע ל-4log (99.99%) או גבוה יותר, מטרה כי הרבה טריקים קונבנציונליים לא יכולים להשיג מחסומים נוספים ללא מחסומים נוספים ללא מחסומים נוספים.

מכניזם של וירוס נשלל במסננים

תכנון אסטרטגיות הקטנת יעילות מתחיל בהבנה כיצד מסננים מסובכים כיום להסיר וירוסים.שלוש מנגנונים עיקריים שולטים על גורל ויראלי במערכות אלה:

מודעות ל- Biofilm ו- Media

וירוסים נושאים האשמות פני השטח המאפשרים להם לצרף פולימרים ביו-פיל ופילטר מדיה באמצעות אינטראקציות אלקטרוסטטי וכוחות הידרופוביים. החומר הפולימריא הפטריקאי הנוסף (EPS) המופרש על ידי חיידקים ביו-סרטים פועל כמתקל, ללכוד חלקיקים ויראליים כמו זרמי מים זורמים על פני התקשורת.הקצב והיקף של מודעות דיפרגן תלויות על הסוג, כוח איטוני של מי הפסולת, ו- pH של פעילות ביולוגית עבה עשוי להיות מצורף; ייתכן שניתנת לנגיף.

הערכה ופעולה של מיקרואורגניזמים

Protozoa, במיוחד ciliates ו הדגלellates, באופן טבעי מטושטש על biofilm ויכול חלקיקים ויראליים ביותר. חלק חיידקים לייצר אנזימים תאיים או תרכובות אנטי-ויראליות (למשל, bacteriocins, proteases) כי degrade capsids ויראליים מתעוררים או חומצות קצביות.זה inactivation ביולוגיים הוא יתרון מרכזי של מערכות ביופילמטיות על תהליכים ביוטיים, אבל יעילות מיקרו-תזונה אלה היא מיקרו-מנטלית.

הסרת פיזית ודי-Off

כמה וירוסים פשוט מנופחים בחללים הריקים של מדיום המסנן, שבו הם עשויים להיות הוסר במהלך שטיפת גב או החלפת מדיה.בנוסף, מוות טבעי מתרחש כמו וירוסים נחשפים לשמש (במסננים פתוחים), מתיחת, קיצוניות טמפרטורה, ומטבולטים רעילים מן הביופילם.

אסטרטגיות ל- Enhancing Resilience Against Viral Pathogens

האסטרטגיות הבאות מטפלות בכל מנגנון של הסרת וירוסים וניתן ליישם באופן אישי או בשילוב כדי להעלות את הביצועים של מסננים מסובכים.עדיפות עדיפות יש לתת לאלה שהם יעילים, קלים להשתלב, ולתואמים עם תשתיות קיימות.

אופטימיזציה מוקדמת

הקטנת העומס הגלום לתוך מסנן הטריק היא האסטרטגיה הפשוטה ביותר של עמידות טיפול ראשוני - סינון, הסרת גרפיט, וחילודה ראשונית - יכול להסיר כמה וירוסים הקשורים מוצקות, אבל ההשפעה היא צנועה.יותר השפעה היא השימוש של coagulation כימי ו flocculation על זרם מים נמוך יותר.

בעוד שניתן, לפני-הבחנה עם כלור, אוזון, אור אולטרה סגול (UV) יכול ליזום וירוסים לפני שהם מגיעים לסנן הביולוגי.עם זאת, יש לקחת טיפול כדי למנוע חומרים מחטאים מופרזים שעלולים לפגוע באורגניזמים ביו-סרטים.נמוך-נמוך (למשל, 20 מ"ג/2) על ידי טיפול ביולוגי הראה השפעות סינרגיות - UV לאחר מכן, כדי לגרום נזקי HIV.

שליטה על Robust Biofilm

ביופילם גמיש הוא הלב של מסנן יעיל. פרמטרים תפעוליים צריך להיות מכוון לתמוך בקהילה מיקרוביאלית מגוונת, פעילה מבחינה מטבולית שיכול להתחרות עם וירוסים עבור משאבים לייצר חומרים אנטי-ויראליים.

(FLT:0) Hydraulic ו-Oric Loading Rate:cioFLT ( 1 2) טעינה נכונה מונעת צמיחה ביופילרית מוגזמת ונפיחות, אשר יכול לשחרר וירוסים לכודים.פילטרים סטנדרטיים לפעול בעומס אורגני של 0.3–1.0 ק"ג BOD / m3d; לטעון כי הוא גבוה מדי מוביל לאזורים עבים, אנירוביים כי הוא להפחית את פני כוכב נמוך מדי, נגד פתוגן, להפחית את פתוגן הביו-מול.
(FLT:0Dissolved Oxygen (DO): ההרחבה 1 (Deveph: 1) שמירה על רמות DO מעל 2 מ"ג / L בעומק המסנן מקדם חילוף חומרים אירובי ותומכת ב- protozoan grazers. ניתן לייעל באמצעות או ביטול כפוי או שחזור של יעילות אשר כבר מגובש מחדש.
(FLT:0) טמפרture ו- pH:FLT:1 רוב הביו-סרטים לתפקד בצורה הטובה ביותר ב- pH 6.5-8.5 וטמפרטורות בין 15-30 מעלות צלזיוס, טמפרטורה נמוכה איטית פעילות ביולוגית, הרחבת הישרדות הנגיף.באקלים קר, בידוד המסנן או באמצעות לולאות החלמה יכול לשמור על טמפרטורות בטווח האופטימלי.
(FLT:0) Recirculation Ratio: FLT:1 Recirculating ®enleting ®upent בחזרה לפילטר משפר חמצן, מלוטש רעלים נכנסים, וחושף וירוסים לחולפים מרובים דרך הביופילם, הגדלת הזדמנויות לפרסומות וטורף. חולדות של 1:1 עד 3:1 הן נפוצות; יחס גבוה יותר עשוי לשפר את הנגיף אבל להגדיל את עלויות המשאבה.

ביו-אגרציה עם מיקרואורגניזמים אנטי-ויראליים

(ב) ב[[1924]], [[המאה ה-20]], [[המאה ה-20]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[[[[[[[1924]] [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[

גישות מעשיות כוללות:

עושה קונסורציום של חיידקים אנטי-ויראליים ופרוטוזוה במהלך סינון סטארט-אפ או לאחר אירוע זעזוע רעיל.
שילוב מולקולות של quorum-sensing כדי לעורר היווצרות ביו-סרטים וייצור EPS, אשר משפר את המודעות לוירוס.
באמצעות מוצרי ביו-אגרציה מסחריים המיועדים במיוחד לשליטה ויראלית – למרות שעדיין מתעוררים, קיימים כמה ניסויים בתחום מוצלח.

חשוב לציין כי ביו-הכיגציה חייבת להיות מלווה בתנאים תפעוליים יציבים; אחרת, האורגניזמים המוצגים עשויים להיות מטופחים על ידי זנים מקומיים.

רשתות מתקדמות עם Antiviral Properties

הצבת או הוספת כלי רוק מסורתיים או פלסטיק עם חומרים אשר באופן פעיל וירוסים הוא אזור מבטיח של מחקר.

(ב) ⁇ :0 (התקשורת המתפשטת: ⁇ ⁇ :1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) חלקיקים:0silver ננו-חלקיקים: FIRLT:1) Silver יש פעילות אנטי-ויראלית רחבה.מדיה בזאולית נבדקה במסננים מסובכים, המציגה אי-פעולה של וירוסים מתמשכת גם לאחר חודשים של שימוש.עם זאת, העלות והפוטנציאל לשחרור כסף לתוך יעילות דורש ניהול זהיר.
(FLT:0)Biochar:FLT:1 מופעל ביושר המיוצר מביומסה פסולת מספק שטח על פני השטח גבוה עבור מודעות וירוס וניתן לתפקוד עם סוכנים אנטימיקרוביאליים. ביושר תומך גם בצמיחה ביולוגית חזקה, שילוב של הסרת פיזית ביולוגית ביולוגית.
(FLT:0)Zeolite ו-קרמיקה: FLT:1 לחומרים אלה יש תכונות שינוי טבעי שיכול למשוך ולשמור וירוסים. בשילוב עם שכבות ביו-סרט דק, הם מציעים הן מודעות והן אי התאמה ביולוגית.

בחירת אמצעי תקשורת מתקדמים צריכה לשקול עלות, יכולת מחדש, והתאמה עם יכולות underdrains קיימות ותחזוקתיות. בדיקות טייס מומלץ להעריך ביצועים ספציפיים באתר.

מעקב ותחזוקה לאיתור מוקדם

חוסן אינו תיקון חד פעמי – הוא דורש מודעות מתמדת ותגובה מהירה לטיולים ויראליים. אסטרטגיית ניטור צריכה לכלול:

(FLT:0 אינדיקטורים ו-Viral:FLT:1 Coliphages (F- ספציפית RNA phages ו coliphages) הם אינדיקטורים זולים, קלים לתרבות התואמים עם רמות וירוסים נכנס. Routine coliphage ניטור יכול תקופות דגל של ביצועים מסונן מופחת.
(FLT:0) שיטות מולקולריות: 1.FLT:1 Quantitative PCR (qPCR) ו- metagenomic ריצוף מציעים זיהוי מהיר, ספציפי של וירוסים מטרה, בעוד יקר יותר, כלים אלה הם בעלי ערך עבור חקירות ואימות תהליך.
(FLT:0) חיישנים של Online:FLT:1 Turbidity, מוליכות וחיישנים פלואורסנט יכולים לספק נתונים בזמן אמת על שינויים באיכות המים שעשויים לסמן פריצת דרך ויראלית.
בדיקה גופנית:0 (PLT) בדיקה תקופתית של אמצעי התקשורת עבור clogging, הפצה ללא אחידה, או אזורי מתים מסייע לשמור על זמן מגע אופטימלי ומפחיתה קצרי-מחזור, אשר יכול לאפשר וירוסים לעבור דרך ללא טיפול.

כאשר ניטור מגלה ירידה בהסרה של וירוסים (למשל, ירידה במשקל טיפות מתחת 2log), פעולות תיקון יכולות לכלול זעזועים של חיטוי (למשל מימן peroxide), הגדלת החלמה, או הוספת תרבויות ביו-אורגציה טריות.

טכנולוגיות מתפתחות ודרכים מחקר

כמה גישות חדשניות נחקרות כדי לדחוף להסרת וירוסים מסונן מעבר לגבולות הנוכחיים:

(FLT:0) מימברנה-הסרטים המוערכים (MABRs): ההרחבה:1FreaLT על ידי אספקת חמצן ישירות לביופיל באמצעות מזכרות גז, MABRs לשמור על שכבה חיצונית פעילה מאוד שיכולה לשפר באופן תיאורטי טרף ויראלי. מחקרים מוקדמים להראות שיפור של וירוסים כמו MS2 בהשוואה לפילטרים מורכבים קונבנציונליים.
(FLT:0) ציפויי פוטו-קטליטי:FLT:1 Dohilping filter Media with titanium דו-חמצני (TiO2) מאפשר הפעלה של וירוסים תחת אור UV. בשילוב עם מנורות UV, מסננים אלה של phocatalytic יכול להשיג 4log העברה יחיד.
(FLT:0) ביומטריה אלקטרונית: FLT:1 החל זרם חשמלי נמוך על פני הביופיל יוצר מינים חמצן תגובתיים אשר לא מפעילים וירוסים מבלי לפגוע בסרט.טכניקה זו עדיין בקנה מידה מעבדה, אבל מראה הבטחה להסרת קצב גבוה.
(FLT:0) טיפול בשפכים פרוביוטיים: FLT:1המחשה של שימוש בחיידקים פרוביוטיים (כמו אלה שנמצאו במזונות מותסים) כדי למנוע פתוגנים ביו-סרטונים צוברת מערכתיות. מחקרים ראשוניים מציעים כי הצגתם של (FLT:2LactobacillusFLT:3 זנים לתוך מסננים מורכבים יכול להפחית את הוירוסים על ידי מתחרים ומפיקים חומצה נמוכה יותר.

בעוד טכנולוגיות אלה עדיין לא פרוסות באופן נרחב, הן מייצגות את הכיוון של חדשנות בתחום.אופרות של מתקנים גדולים צריכות לשקול השתתפות בניסויים בתחום כדי להאיץ את אימוץ.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

כמה שירותים יישמו בהצלחה אסטרטגיות שילוב כדי להגביר את החוסן הגלום במסננים הטריקים.לדוגמה, ה-Boulder Water Resource Recovery Facility (Colorado, USA) , רטרופוץ את המסננים המטועים שלה עם לולאות החלמה והוסיף תוכנית ביו-אידוי עונתית פעמיים.בתקופת שנתיים, המתקן דיווח על ירידה עקבית של 3.5-משפטים כל כךמטיים בחורף, ו-1.8 חודשים לאחר מכן, במהלך פעילות ביו-סרטון קר, התוספת של 11.8 חודשים.

באירופה, האמזנכרנגנסן בגרמניה ניתח אמצעי פלסטיק שנחושים בטריק טריטרי מסנן מלוטש צעד.גם עם זמני מגע קצרים (20 דקות), התקשורת הנחושת השיגה ירידה נוספת של 2.0-log של נגיף נורו טבעי, כפי שנמדד על ידי RT-qPCR. ניתוח עלות מחזור חיים הראה כי העלות מוגברת של התקשורת הייתה מתבטלת על ידי חיסול של חיטוי משני בחודשים בקיץ.

דוגמאות אלה ממחישות כי עם גישה שיטתית, מסננים קיימים יכולים להיות משודרגים כדי לעמוד בסטנדרטים של הסרת וירוסים מודרניים ללא החלפת כל רכבת הטיפול.

מסקנה

הגדלת החוסן של מסננים מסובכים נגד פתוגנים ויראליים אינה מאמץ חד-פעולה; היא דורשת הגנה שכבתית המשלבת את ההסרה הזרםפית, תפעול אופטימיזציה, ניהול מיקרוביאלי, חומרים מתקדמים, ו ניטור ערני.האסטרטגיות המתוארות כאן - משיפורים טרום-טק נמוך ועד לחיתוך ביו-הכישור וחדשנות מדיה חדשניים - לספק כלי מעשי עבור מהנדסים ומפעילים.

בהתחשב בדגש הגלובלי ההולך וגובר על שימוש במים והמודעות המוגברת של וירוסים שנולדו במים בעקבות מגפת COVID-19, השקעה בחוסן ויראלי היא גם חובה בריאות הציבור וחילוריות רגולטורית.על ידי אימוץ שיטות אלה הטובות ביותר, מתקני פסולת יכולים להבטיח כי מסננים המטועים שלהם נשארים חסימים אמינים נגד האיום הבלתי נראה של וירוסים, הגנה על קהילות הזרם ועשרות שנים עד שיבואו.