ביוסרטים מייצגים את אחד האתגרים המתמשכים ביותר בשמירה על איכות המים במערכות הפצה.קהילות בנויות אלה של ⁇ לדבוק משטחים צינורות, ויצרו מריצה מגן שמתנגדת לחיטוי קונבנציונלי ומאפשרת קורוזיה, טעם ובעיות ריח, ואת התפשטות פתוגניות ⁇ , אך יעילות ניהול ביופילם היא חיונית לשימושים חיטוי מים המבקשים לעמוד בסטנדרטים רגולטוריים ולהבטיח בריאות הציבור בין האפשרויות מתקדמות, אך גם עבור טיפול ביו-סרטוני יעיל.

הבנת Biofilms במערכות הפצת מים

(ב) מפתחים כאשר חיידקים פלאקים מייחסים משטחים תת-קרקעיים ומתחילים לזרז חומרים פולימרים פולימרים תאיים (EPS) – ממטריקס רזה דמוי ג'ל המורכב מפוליצרידים, חלבונים, חומצות נוקליות, ושפתיות (DioF) מגנים את התאים לקיר הצינור ומספק יושרה מבנית, תוך יצירת מיקרונוביות שמגנות על נתיבי דם, בין השאר, בין היתר, בין אם הם יכולים ל-DFDViFDValphiFD2;

תהליך היווצרות בדרך כלל עוקב חמישה שלבים: החזקות הפוכה, החזקה בלתי הפיך, היווצרות מיקרו קוליוני, הזדווגות, ופיזור. עובי ביופיל יכול לנוע בין כמה מיקרומטרים למספר מ"מ, ואפילו biofilms דק יכול להגדיל באופן דרמטי את הנוקשות, להפחית את יכולת הידראולית, ולהאיץ קורוזיה באמצעות קורוזיה מושרה מיקרוביאלית (MIC) במערכות שתייה, גם כן, ביו-סרטים, כמו גם כן, כאשר הם רואים מים זורמים, כמו גם כן, כאשר הם רואים מים זורמים.

השפעות בריאותיות ופעולות

ביוסרטים מייצגים נקודת כשלון קריטית לבטיחות המים.הם מגנים פתוגנים מפני שאריות חיטוי, לקדם את הישרדות החיידקים עמידים באנטיביוטיקה, ולתרום להיווצרות של תוצרי לוואי חיטוי כאשר chlorine מגיב עם חומר אורגני בתוך הממטריקס.exeally, biofilms להגדיל את צריכת האנרגיה על ידי העלאת אובדן ראש, להפחית את תוחלת החיים באמצעות קורוזיציה, וסיבוכים דגימה ופעולות ניטור נמוך יותר.

תפקיד אוזנון בשליטה ביוסרט

Ozonation הוא תהליך חמצון כימי שבו גז אוזון (IOFLT:03030303FLT:1) מומס למים.Ozone הוא אחד החמצנים החזקים ביותר המשמשים לטיפול במים, עם פוטנציאל חמצון אדום של 2.07 V, באופן משמעותי יותר מאשר chlorine (1.36 V) ו chloramine (1.18).

עבור בקרה ביו-סרט, אוזון מציע תועלת כפולה: זה הורג ישירות מיקרואורגניזמים בתוך הביופילם, ואולי יותר חשוב, מקטין את ה-EPS המריצה שמגן עליהם.ההשפלה הזו מחלישה את השלמות המבנית של הביופילם, ומאפשרת לכוחות Shear לזרום מים כדי להסיר אותו פיזית.

מכניזם של פעולה

Ozone תוקף ביוסרטונים באמצעות מסלולים מרובים.ראשון, מולקולות האוזון חודרות ל-EPS ולהגיב עם אג"ח כפול וקבוצות פונקציונליות בפוליסאקצ'רידים וחלבונים, מה שגורם לדה-מוניזציה ופירוק של הממטריקס.תהליך זה נקרא "שיבושים סרטניים" שנית, אוזון מגיב עם קירות תאים חיידקיים וממברנות, מה שגורם באופן ישיר באמצעות חמצון ישיר של תאים לא-תיקים יותר לחשיפה לרכיבים.

קצב התגובה של אוזון עם רכיבי ביו-סרט תלוי ריכוז האוזון, זמן מגע, pH וטמפרטורה. at Ordinary drink water Applicationמינונים (0.5 עד 2.0 מ"ג / L), אוזון מגיב בתוך שניות עד דקות, במהירות מחמצן את השכבות החיצוניות של biofilm. עם זאת, ביופילמות עבות יותר עשויים לדרוש יישומים חוזרים או גבוהים יותר כדי להגיע לבסיס של ממטריקס.

היתרונות של Ozonation

  • (FLT:0) יעילות גבוהה נגד biofilm EPSFLT: Ozone מקטין את המריצה המבנית, מה שהופך את הביו-סרטונים רגישים יותר להסרת פיזית וחיטוי נוסף.
  • (ב) ויקרא י"א): "[ה]: [ה] [ה]: [ה] [ה], [ה]] [ה], [ה], [ה]]], [ה], [ה], [ה], [ה]], [ה], [ה]] [ה]], [ה'], [ה'], [ה']']']']']']']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה']']']'[ה']']']']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']']']'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה']']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה
  • (FLT:0) ניכוי הביקוש לחיטוי כימי: על ידי שליטה בצמיחה ביו-סרטית, אוזון מאפשר שירותים לשמור על שאריות כלור נמוך יותר או chloramine, צמצום היווצרות לוואי וסיכון קורוזיה.
  • (ב) ⁇ תגובה (בלטינית:0) ⁇ תגובה קינטית (FLT:1): חיטוי האוזון מתרחש בתוך שניות עד דקות, הדורש זמני מגע קצרים יחסית בהשוואה לכלורמינים.
  • (FLT:0) שיפור של פרמטרים איכותיים במים: Ozone oxidizes ברזל, מנגן וטעם - ונפיחות ריח, שיפור איכות אסתטית.
  • (FLT:0) שאריות קבועות מתמשך של ווטרל:1: אוזון מנקה לחמצן, ולא משאיר עקבות כימיים לטווח ארוך, אשר יכול להיות יתרון בסביבות רגישות.

יישום Ozonation במערכות הפצת מים

אוזון מוצלח לשליטה ביופיל דורש תכנון מערכת זהירה.אוזון נוצר בדרך כלל על ידי שחרור כלורה או תאים אלקטרוליטיים באמצעות חמצן או הזנה אווירית.הגז מוזרק לתוך צד הזרם ומתמוסס דרך תא מגע כגון venturi injectors או תאים אלקטרוליטיים דקים עם דיבה דקת דיופי מגע הוא קריטי: טווח מגע טיפוסי מ -20 דקות לחיטוי, אבל עשוי לדרוש חומרים מוקדמים יותר אוקסידיים.

עבור מערכות הפצה קיימות, אוזון משמש לעתים קרובות במפעל הטיפול לפני או לאחר סינון.עם זאת, היישום של אוזון ישירות לתוך רשת ההפצה הוא פחות נפוץ בשל בטיחות גז רעילה קינטיקה דעיכה. במקום, השימושים להשתמש אוזון כדי לייצר מים יציבים ביולוגית כי מגבילים את ה- biofilm in the Network. integrating ozonation עם סינון ביולוגי לאחר טיפול ביולוגי (חומרים מופעלים מתקדמים יותר).

מערכות הדור והמשלוח

גנרטורים מודרניים של האוזון נועדו ליעילות גבוהה ואמינות. גנרטורים של פריצה קורונה להעביר חמצן או אוויר דרך שדה גבוה מתח גבוה, יצירת אוזון. גנרטורים אלקטרוליטיים, אם כי פחות נפוץ, יכול לייצר אוזון ריכוז גבוה ממים. פרמטרים עיצוב מפתח כוללים קצב זרימה גז, קלט, קירור, ומהירות גז להאכיל גז היא קריטית: לחות, חלקיקים, פחמן-1, וחנקן יכול להפחית את צריכת חמצן גבוהה יותר (אונקציה) כדי להפחית את רמת צריכת חמצן גבוהה יותר.

העברת אוזון למים מתבצעת בדרך כלל באמצעות מערכות צדי מוזרק, מערבלים סטטיים או אנשי קשר בעמודה.יעילות העברת הטורפים תלויה בגודל בועה גז, זמן מגע וכימיה מים. ריכוזי אוזון מפוזרים נמצאים במעקב בזמן אמת באמצעות חיישנים אלקטרוכימיים או UV קולטים, המאפשרים שליטה אוטומטית של מינון.

שילוב עם טיפול במים קיים

עוץ משמש לעתים קרובות כצעד טיפול ביניים.זה יכול להיות ממוקם לפני חול או membrane סינון (pre-ozonation) כדי לשפר את הפלסקוזיה ולהקטין את קרום המוח, או לאחר סינון (הפוסט-ozonation) כצעד חיטוי מתמשך של כדור הארץ (a-pine) רק לאחר חיטוי ביולוגי, אך לפני פיזור צלול, להבטיח כי מערכת החיסון מופחתת של הרחם נמוך יותר (OST) יכול לספק הגנה אורגנית).

השוואה עם שיטות בקרה חלופיות של Biofilm

כמה טכנולוגיות חיטוי משמש לניהול ביו-סרטונים, כל אחד עם יתרונות ומגבלות. Chlorine הוא החיטוי הנפוץ ביותר אבל יש יכולת מוגבלת לחדור EPS ב שאריות טיפוסיות (0.2–1.0 מ"ג / L) זה מגיב עם חומר אורגני כדי ליצור trihalomethanes (THV) וחומצות haloacetic (HA), מוסדר על ידי US EPA, בעוד חומר אורגני פחות ובאופן איטי יותר עם על ידי חומרים נוגדניאוקסואלים (UD) עם חומרים לא יכול להיות פעיל) עם חומרים לא פחות או יותר (לא-אוקסורטיים) עם חומרים לא פחות או יותר (לאיים) עם חומרים נוגדי חמצון) עם חומרים נוגדי חמצון (לא-אופטיים) עם חומרים נוגדי חמצון) ובאופן איטי יותר (APTD) ובאופן איטי יותר (Otraiduald) עם חומרים) עם חומרים נוגדי חמצון) עם חומרים לא פחות או יותר (Otraidviduald) עם חומרים נוגדי חמצון) עם חומרים נוגדי חמצון) עם חומרים נוגדי חמצון (APTSD (Otraidual) ועלולים פחות או יותר (A) עם חומרים לא פחות או יותר) ועלולים פחות או יותר) עם חומרים לא פחות או יותר (A) ואנטי

לעומת זאת, כוח החמצן הגבוה של האוזון מאפשר לו לדרג את ה-EPS ולהרוג ⁇ בשלב אחד.מחקרים הראו כי טיפול באוזון מפחית מסה ביופילם על ידי 80–95% על פני השטח של צינורות, בעוד chlorine מקטין את זה רק 30–50% בתנאים דומים.

יעילות נגד Biofilms

מחקר שפורסם בשנת 2019 ב-FLT:0.50 Water ResearchFLT1 בהשוואה ל-Ozonation for chlorination for biofilm control on PVC and Iron tubes.Ozone at 1.0 מ"ג/L במשך 10 דקות השיגה ירידה של 3לוג בתאי ביו-סרטון בר קיימא והפחתה של EPSaccharide של יותר מ- 70%, בעוד chlorine ב- 2.0 מ"ג"ג/L 30 דקות בלבד השיגו רק 1.5-D.

המונחים:

הדאגה העיקרית של המוצר עם אוזון היא תמצית, סביר כי נגרן אנושי מוסדר 10 μg / L בארצות הברית ו 10 μg / L באיחוד האירופי, טפסים כאשר אוזון חמצון טבעי המתרחשים פיטורים HAromide. או Oromis.הסיכון הוא גבוה ביותר במימים עם ריכוזים גבוהים (>0.1 מ"ג / L Utils יכול למזער היווצרות על ידי pH נמוך יותר, או יותר, 000 מנוהלים, 000 פחות או יותר.

אתגרים ושיקולים

יישום של שליטה ביו-פיל אינו ללא מכשולים. הון גבוה ועלויות תפעול של ההרחבה 1 הם מכשולים משמעותיים. דור האוזון דורש חשמל עבור תפעול וחמצן עבור צריכת אנרגיה יכול לנוע בין 10 ל 25 קילוואט ל- 25 קילו של אוזון המיוצר.תחזוקה של גנרטורים, אנשי קשר, ויחידות הוראה מוסיף עלויות מחזור חיים.

(FLT:0) מורכבות תפעולית של ההרחבה 1 (Uzone) היא גורם אחר.ביקוש אוזון משתנה עם איכות מים, טמפרטורה, עומס אורגני, הדורש מפעילי מיומנים להסתגל בזמן אמת. Overdosing יכול להוביל לתעלומי לוואי מופרזים, בעוד שתחתונים משאיר שליטה ביופילמטית באופן יעיל.

(FLT:0) תאימות עם חומרים פיזור 1 יש גם להיחשב.Ozone יכול להאיץ את קורוזיה של מתכות מסוימות (למשל, נחושת, פלדה) ו degrade elastomers ופלסטיק המשמשים במחסנים וחותמות.Pipe חומרים עמידים חמצון - כגון נירוסטה, ניקוי מלוטש, ברזל ו PVC - העדיפו במערכות מבוזרות או מבוזרות, עלולים להיות מעורבים עם חומרים פגומים או מבוזרים, או מקודדים, או מקודדים, או מקודדים, או מקודדים, או מקודדים, או מקודדים, או מקודדים, או מקודדים, או מקודדים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודדים, או מקודמים, או מקודדים, או מקודדים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודדים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, עשויים להיות מועדפים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או

מחקר ומקרה

מחקרים רבים הראו את יעילות של אוזון עבור שליטה ביו-סרטים.באוניברסיטת אילינוי אספקת מים בקנה מידה טריטוריאלית, החוקרים הגישו את אוזון (1.5 מ"ג / L) ברציפות במשך שישה חודשים כדי לפשט רשת הפצה.כיסוי ביופילם על קופונים צינורות צינורות צינורות צינורות צינורות מופחת על ידי 88% בהשוואה לולאה שליטה עם 1.0 מ"ג / Llor chine.

ביישום בעולם האמיתי, העיר ציריך, שוויץ, השתמש באוזון מאז שנות ה-60 כחלק מגישה טיפולית מרובה-barrier. Studies של מערכת ההפצה שלהם מצאו כי אוזון-הההתמכה הפיק מים עם פחות מ -10 μg / L-L-ilable פחמן אורגני, ביעילות מגבילה את צמיחת הביו-סרטים אפילו במגמות גדולות.

טייס עדכני יותר בארצות הברית (Tampa Bay Water, פלורידה) העריך את אוזון וכלור דו-חמצני עבור שליטה ביו-סרטים ב- PVC צינורות ברזל.Ozone סיפק את ההפחתה הגבוהה ביותר בספירת הטרוטרופיק (HPC) ומחק את ה-FLT:0Pseudomonas aerugosaFLT:1 ב- biofilm בתוך שבועיים, המחקר המימן אשר ציין כי הוא מייצר יתרון ביניים נוסף של Ooxative detraative de ogation.

כיוונים עתידיים

(ה) תפקידו של אוזון בניהול ביו-פילם צפוי לגדול ככל שהשימוש במים עומד בפני תקנות מחמירות יותר על תוצרי לוואי של חיטוי ותהליכי חמצון מתקדמים (AOPs) המשלבים את האוזון עם מימן לתופח (OFillo) (OFLT:03FLT:1/HFLT:2FLT3R) כולל התפלגות שתן (OLT2F3F3L) באופן קיצוני)

התפתחות מבטיחה נוספת היא השימוש באוזון במערכות חכמות, מונעות חיישן. ניטור בזמן אמת של צמיחה ביו-סרטנית באמצעות חיישנים אופטיים או אלקטרוכימיים יכול לגרום לפעמוני אוזון קצרים, גבוהים – אסטרטגיה שמפחיתה שימוש כימי ויצורי לוואי תוך שמירה על בקרה יעילה. אלגוריתמי למידת מכונה יכולים לחזות הצטברות ביולוגית בהתבסס על נתוני איכות מים היסטוריים ולהתאים את הזיהומים בהתאם.

לבסוף, שילוב עם סינון ביולוגי הופך לפרקטיקה סטנדרטית.AsFLT:0 EPA הנחיות EPA ⁇ 1 ו-FLT:2 WHO המלצות FLT 3 מתפתח, אוזון בשילוב עם ביו-סינון מוכר כפרקטיקה הטובה ביותר לייצור מים יציבים ביולוגית. מחקרים ממשיכים לחדד את ההבנה של איך לאזן מנה עם פעילות ביולוגית לאחר מכן כדי להשיג הפחתה מקסימלית של ביופילם.

מסקנה

Ozonation מציעה כלי רב עוצמה ורב צדדי לשליטה בביופילים במערכות הפצה מים.על ידי חמצון הממטריקס הנוסף סלולרי ופעולה ישירה של מיקרואורגניזמים משובצים, אוזון מפחית את הצטברות ביופיל יותר ביעילות מאשר חיטוי מסורתי.בעוד אתגרים נשארים - כולל עלות, על ידי ניהול המוצר, ומורכבות תפעולית - היתרונות של איכות מים משופרת, מופחתת פוטנציאל קורוזיציה, וירידה על חיטוי כימי, במיוחד עם פוטנציאל משיכה גבוהה, עם תפקוד יעיל יותר ויותר, עם סגסוגת יעילה יותר, עם משיכה גבוהה.