Ozonation הפך אבן הפינה של טיפול במים מתקדמים, בשל יכולתו ליזום ספקטרום רחב של פתוגנים ותרכובות אורגניות של פיגור מחדש מבלי להשאיר מאחור חיטוי על ידי מוצרים כמו אלה מן chlorination. אבל ההשלכות המלאות של תהליך חמצן חזק זה מרחיב הרבה מעבר לספירת מוות ביולוגית מיידית.

הכימיה והיישומים של אוזון בטיפול במים

Ozone (O3) הוא תמצית תגובתית מאוד של חמצן, שנוצר על ידי העברת אוויר יבש או חמצן באמצעות פריקה של כלואה גבוהה או באמצעות אור אולטרה סגולה.כאשר מוזרק למים, אוזון במהירות decomposesposesexa במהירות, מייצרת קערה של מינים של חמצן תגובתי, בעיקר hydroxyl רדיקלים (OH) הם בין החמצמות החזק ביותר, הידוע גם חומרים מיקרו-חמצני, כגון חמצן אורגני, כמו חמצן, וחמצן אורגני, כמו חמצן, מתמוסס, כמו חמצן, כמו חמצן, וחמצן מיקרו-חמצני, וחמצן אורגני, כמו גם מופרע, וחמצן אורגני, כמו מופרעת, כמו מתמוסס, כמו גם מחוספס, כמו microgansraclegic.

הפרמטרים התפעוליים של אוזון – מנה של האוזון, זמן מגע, ריכוז חיוור וכימיה מים (pH, alkalinity, טמפרטורה, תוכן חומר אורגני טבעי) – כולם משפיעים הן על יעילות החיטוי המיידי והן על ההשפעות האקולוגיות הבאות.מינונים טיפוסיים של אוזון לחיטוי בטווח שבין 1 ל 5 מ"ג / L, עם זמני מגע של 5 עד 20 דקות, כי ozone Decom מניחה במהירות יחסית, זה לא דורש השפעה כפולה על מערכת דלקת מפרקים, אך לעתים קרובות.

קהילת המיקרוביאל לפני עוץ: מי גר שם?

מקורות מים (בין אם מים על פני השטח (ריכים, אגמים, מאגרים) או מים קרקעיים - קהילות מיקרוביאליות מורכבות הכוללות חיידקים, ארכאה, פטריות, פרוזוזה ווירוסים. במים על פני השטח, חיידקים נפוצים כוללים את ה-FLT:0Proteobacteria: 7FLT2LT2; FLT5vacter;

[ה] לפני ה[[המאה ה-20]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]] ו[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1966]]]]]]]]]]]], [[1966]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1966]], [[1966]]]]]]]], [[1966]], [[1924]], [[[[1966]]]]]]]], [[1966]]]]]], [[1966]]]]]], [[1966]], [[[[1966]]]], [[1966]], [[1924]]]], [[1966]]]]]]]]]] [[[[[[1966]]]]

השפעות מיידיות על זמינות מיקרוביאלית וגיוון

הלם אוקסידטיבי ו- Cell Lysis

כאשר מגעים של אוזון מיקרואורגניזמים, ההתפרצות החמצן גורמת נזק מיידי.המוחות של תאים מאבדים יושרה, DNA הוא מפורש, ואנזימים חיוניים מוזנים.עבור חיידקים צמחוניים, שיעור ההרג הוא מהיר במיוחד - באופן זמני להשיג 2-6 טיפות אלקטרוניות בתוך שניות עד כמה דקות במינונים מתאימים.

התוצאה של תזה תאית המונית זו היא שחרור פתאומי של חומר אורגני בתוך תאי (IOM) למים. IOM כולל נוקלוטידים, חומצות אמינו, פחמימות, ושפתיים, אשר הופך לדופק של פחמן אורגני נשגב (AOC) תופעה זו, המכונה "שחרור תאי", יכול באופן פרדוקסלי את הצמיחה של ⁇ ששרדו בתהליכים אקולוגיים – לעתים קרובות חיטוי מרכזי בתהליכים מטשטשים.

הפחתה של מגוון מיקרוביאלי

עוץ אינו מזרז מים, אך הוא מפחית באופן דרסטי את הביומסה והעושר של מינים.הקהילה השורדת היא בדרך כלל תת-קבוצה של המקור, המורכב מאורגניזמים שיש להם מנגנוני התנגדות פנימיים (למשל, מעטפות תאים חזקות, תיקון דנ"א יעיל, פעילות נוגדת חמצון גבוהה) או כובש נישות פיזית (למשל, צ'או סרטנים, פנים ביופיל) אשר ספגו מחסינות גבוהות) אשר השתמשו בהם מ-מדבקות במדד זהה-סיום של 16.

(ב) לדוגמה, מחקר על צמחי טיפול במים במשקאות מלאים מראה כי (FLT:0) השפעות של ספקטרום: 1 (כולל FLT:2PseudomonasFLT 3 spp) ו- 3 splimate (OLT:4FirmicutesFLT:5 לעתים קרובות להיות יותר חשיפה לאחר ⁇ , בעוד LT6 sconactercaulatorive) ו-Facti ulatoric 8) עלולים להיות משקף את הפחתת לחץ על ידי LT 7.

לחץ מספק ועלייה של מיקרובאס

מכניזם של התנגדות

מיקרואורגניזמים התפתחו אסטרטגיות מרובות כדי לעמוד בלחץ חמצון. בהקשר של אוזון, חלק מהחשובים ביותר כוללים:

  • (FLT:0) מערכות נוגדות חמצון של נוגדי חמצון: FLT:1) רמות של דיסגנוזה על-חושית, קטאלז, ו peroxidas כי נטרלו מינים חמצן תגובתיים.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) שינויים במזכרון: FLT:1) הגדלת ריצוף של חומצות שומן או ייצור של חומרים פולימרים פולימריים חוץ-תאיים (EPS) כי scavenge ozone לפני שהוא מגיע התא.
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)ביופיל פנוטיפ: phenotype:FreaLT:1 Cells מוטב ב- EPS ממיסויחות תועלת ממגבלות דיפוזיה וניקוי שיתופי על ידי תאים שכנים.

(ה) נוכחותם של מנגנוני ההתנגדות הללו היא ששבריר קטנה אך חוזרת של הקהילה שורדת את אוזון, אם השבריר הזו כוללת מינים פתוגניים – או אם גנים התנגדות מועברים באופן אופקי לזנים רגישים בעבר – הפוטנציאל לסיכון בריאות הציבור עולה באופן בלתי סביר, מחקרים הראו כי כמה פתוגנים ⁇ סטים כגון FLT:0Pseudos augellairdaphird) ו-FlowiFv5 (מפרק 5) LT5) LT5 (ה-Fv) LT5) לעומת LT5 LT5 LT5 LT5 LT5 LT)

מידע על Full-Scale Systems

(ב) מחקר שנערך על ידי FLT:0Zhang et al. (2019)ראה דינמיקה הקהילה המיקרוביאלית על פני רכבת שכללה טרום ozonation, coagulation, sedimentation, and biofilation.הם ראו כי בעוד מספר חיידקי 16S rRNA ירד על ידי שלושה הזמנות של גודל לאחר הושמדה, השפע היחסי של LTF:2Peusored 3, לעומת 4, 000 000 000 000 000 000 000 גבוה יותר מאשר מקבילות יותר מאשר 3.

חקירה נוספת של [13]:0 [הוואנג] ואל. (2020)היפופל:1 דינמיקה של גנים עמידים אנטיביוטיים (ARGs) על פני מערכת של אוזון-התמדה (Ozone-biofiltration System) מצאו כי אוזון הפחית את השפע המוחלט של רוב ה- ARGS, אך השפע היחסי של ARGS מסוימים (במיוחד אלה משאבות תרופות מרובות) גדל בנוגע לאפקטים של זיהום התרופות, אשר עשוי להעשיר את ההשפעה האורגניזמים.

תצלום: Surface Ecology Changes

ביוסרטים הם קהילות בנויות של מיקרואורגניזמים המחוברים אל פני השטח - פיפס, מדיה מסנן, קירות טנק - שקועים במריצה עצמית של EPS במערכות טיפול במים, ביופילים ממלאים תפקיד כפול: הם תורמים להסרת ביולוגית של חומרים מזינים וחומר אורגני (beneficial in biofilters), אבל הם יכולים גם נתיבים ותורמים לשחיקה וביקוש מכני (מערכות chlorine).

אוזון, כאשר הוא מיושם על מים, יכול לחדור ולשיבוש ביופילות במידה מוגבלת.המין החמצן מדגמי רכיבי EPS (polysaccharides, חלבונים, חומצות גרעין), מחליש את ממטריקס הביופילמטי ושחרור תאים לתוך המים העיקריים.זה יכול להפחית באופן זמני עובי ביופילם וספירת תאים בר קיימא.

יתר על כן, השיבוש של קהילה ביו-פילרית אחת יכול ליצור נישות אקולוגית עבור מיישבים חדשים.אם ההצתה היא לסירוגין (למשל, מוחל רק בזמנים מסוימים של יום או עונתי), הביופיל עשוי להתאושש במהירות, נשלט לעתים קרובות על ידי אורגניזמים בעלי צמיחה מהירה, אוזון-סובלטיביים. במשך חודשים או שנים, קהילת הביו-סרטמה בוגרת במערכת מאומנת עשויה להיות שונה באופן משמעותי מזה של חוסר ozed, עם השפעות פוטנציאליות, עם השפעות מיקרו-דלקתיות, עם השפעות מיקרו-דלקתיות, על גבי מים ואפקטים ואפקטים ואפקטים, על גבי מים פוטנציאליות, על גבי רמות של מחלות מיקרו-דלקתיות.

השפעה על הפליטה הביולוגית

צמחי טיפול רבים משתמשים במסננים ביולוגיים (גרנרים מופעלים פחמן או חול) לאחר אוזון.המטרה היא להסיר חומר אורגני בעל ערך ביולוגי (BOM) המיוצר על ידי אוזון ולייצב את המים באופן ביולוגי, להפחית את הפוטנציאל הregrowth במערכת ההפצה. החיידק שמיישב את הסרטים הביו-סרטים האלה הם המפתח להסרת BOM.

(הופנה מהדף ⁇ ) ⁇ ( ⁇ ) משפיעה על הקהילה הביומטריה מיקרוביאלית בשתי דרכים: (1) היא מבודדת את המסנן עם חיידקים אוזון-מורדים, אשר עשויים להיות בעלי יכולות מטבוליות שונות מהקהילה אשר היו מקוטעים ממים גולמיים; ו-(2) היא משנה את הסוג והריכוז של חומרים אורגניים (גבוהים יותר AOC, כולל של תרכובות ביולוגית).

השלכות על איכות המים והבריאות הציבורית

המונחים: pathogen Removal

היתרון הישיר ביותר של אוזון משופר של בטיחות מיקרוביולוגית.אוזון יעיל מאוד נגד (FLT:0)CryptosporidiumFLT:1 ו FLT:2GiardiaFLT 3: 3, טפילים שגורמים למחלות כבדות מים והינם כלורונין-resistant. במדינות רבות, אוזון נדרש על פני השטח אספקה כי פני המים הם מפני סיכון מיידי של המחלה היא מגוגן.

שם הסרטון: Opportunistic Pathogens

(ה) השפעות סלקטיבית המתוארות לעיל יכולות לעלות ל- post-ozone regrowth של פתוגנים ⁇ unistic, במיוחד בהנחה שצנרת או חלקי זרימה נמוכים של מערכת ההפצה.לדוגמה, FLT:0Legionella pneumophilaFLT 1 יכול לשרוד ב amoebae וביופילים, וכמה מחקרים המציעים כי opuadation עשויה להגדיל את ה-Flowi5i) בהשוואה ל-FallowiFallowercd.

תוצאות של Antibiotic Resistance

ההעשרה של חיידקים עמידים לתרופות לאחר אוזון היא תחום של דאגה פעילה. בעוד אוזון עצמו אינו יוצר גנים התנגדות, הלחץ החמצן שהוא מטיל יכול לשתף פעולה עם זנים נושאים משאבות efflux או מנגנונים אחרים אשר גם מספקים התנגדות אנטיביוטיקה, יתר על כן, שחרור DNA מתאים מעוותים עשוי להקל על העברת גנים אופקית באמצעות טרנספורמציה טבעית, התפשטות פוטנציאליות לגנים אוקלהומיים של אינסולין, אשר זיהו בחיידקים מלאים של אינסולין, ו-אוקסנטיבות.

ניהול השפעות אקולוגיות מיקרוביאליות של Ozonation

אופטימיזציה של Ozone Dose ו- Contact Time

(הפחתת ההשלכות האקולוגיות השליליות של אוזון מתחיל בתכנון תהליך הטיפול. Overdosing ozone יכול להגדיל את שחרור AOC ואת תזה התא, קידום regrowth מוגזמת במסננים ותפוצה.conversely, underdosing עשוי לעזוב את פתוגנים קיימא.

יישום יכולת ביולוגית פוסט-אוזון

האסטרטגיה היעילה ביותר למנוע את התפשטותם של מיקרובים עמידים באוזון היא לשלב אוזון עם שלב טיפול ביולוגי חזק - פחמן מופעל ביולוגי (BAC) סינון הוא תקן הזהב.הביופיל פעיל ב- BAC מוגן היטב צורכת את AOC המיוצר על ידי אוזון, צמצום האנרגיה הזמין עבור regth במערכת הדם, יתר על כן, לעתים קרובות מופעלת על ידי מסננים BAC מתאים, הוא יעיל יותר עבור משאבים פגומים, 000 BAC מופעלים עם פילטרים, 000, בדרך כלל, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 טיפול עצמי.

שימוש ב-IIary Disinfectant

מכיוון שאוזון אינו נמשך, חיטוי משני (כלור, כלורמין, או כלור דו-חמצני) הוא הכרחי לשמור על שאריות במערכת ההפצה.בחירה של חיטוי משני יכול לשנות את ההרכב המיקרוביאלי. Chloramine, למשל, יציב יותר מאשר חינם chlorine אבל פחות biocidal, המאפשר כמה חיידקים עמידים על-ידי האוזון (כמו חיידקים מסוימים:0cLTs: ⁇ ) כדי לעזור להחליף כמה מקרים ספציפיים כדי להשיג את החיידקים).

עקבו אחרי Microbial Ecology

(הקדמה במיקרוביולוגיה מולקולרית - במיוחד 16S rRNA amplicon sequencing, metagenomics, ו- PCR כמותית עבור פתוגנים ספציפיים וגנים התנגדות - הם מוחלים יותר ויותר בצמחים לטיפול במים עבור תובנות תפעוליות. ניטור רגיל של הקהילה המיקרוביקלית (גם מים גדולים וסרטים) לפני ואחרי אומדן יכול לזהות שינויים מוקדמים לעבר דומיננטיות (למשל, עלייה בסימן זה, כלומר, כלומר, בדרגה של חומר), כלומר, כלומר, כלומר, אם זה מאפשר לדרגה 1DFregermeFermetexermetexercretextextextextextextexerme).

דרישות מחקר ודרכים לעתיד

למרות עשרות שנים של שימוש מוצלח, האקולוגיה המיקרוביאלית של מערכות מים מאוזנים אינה מובנת לחלוטין. פערי מחקר מרכזיים כוללים:

  • (FLT:0) רצף קהילתי ארוך טווח: 1.10.1 מחקרים מתמקדים בהשפעות קצרות טווח (ימים עד שבועות) כיצד קהילות מיקרוביאליות במערכות הפצה מתפתחות במשך חודשים או שנים של חשיפה חוזרת לאוזון?
  • (FLT:0 השוואות עם שלבים אחרים לטיפול:FreaLT:1) ההשפעות המשולבות של אוזון עם UV, סינון membrane, או תהליכי חמצון מתקדמים (למשל, O3 / H2O2) על אקולוגיה מיקרוביאלית רק מתחילים לחקור.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) מודלים אקולוגיים: FLT:1 integrating מודלים קינטיים של חיטוי האוזון עם מודלים של צמיחה מיקרוביאלית תחרות יכול לעזור לחזות את התוצאה של אסטרטגיות שונות של אוזון על מבנה הקהילה.

בעוד ששימוש במים עומדים בפני איומים גוברים מפני שינויי האקלים, ההשפלה של מים מקור, ומזהמים מתעוררים, אוזון ימשיך להיות כלי חיוני.האתגר הוא ברתום את כוח החיטוי שלו ללא הנדסה בלתי נמנעת של קהילה מיקרוביאלית המרעירה את היתרונות שלה. גישה מנוד, מודעת אקולוגית לאוזון – אחד מכבד את המורכבות של העולם המיקרובי בפילטרים ופילטרים של המאה ה-21.

מסקנה

אוזנון מפעיל השפעה עמוקה על האקולוגיה המיקרוביאלית של מערכות טיפול במים, המשתרעת הרבה מעבר להפעלה פשוטה של פתוגן.זה מפחית מגוון מיקרוביאלי, מטיל לחץ סלקטיבית שיכול לסייע לזנים עמידים של האוזון, ומשחררת דומונים של פחמן אורגני כי דלק regrowth בתהליכים מטה הזרם. בעוד השפעות אלה יכולות לשפר את איכות המים הכוללת כאשר הם מצליחים כראוי, הם גם מציגים סיכונים אפשריים: אינטגרציה של נוגדנים עצמיים, לא יכול להיות מודע, אך לא מודע לשילוב נוגדנים עצמיים, אך לא יכול להיות מודע, עם אינטגרציה קוגניטיביים, אך לאותם של נוגדנים עצמיים, אך לא יכול להיות מודע, אך ורק עם הדבקה של נוגדנים עצמיים, אך ורק עם הדבקה קוגניטיביים מתקדמים, אך לא יכול להיות מודע, עם סיבוכים ביולוגיים, עם הדבקה של נוגדנים עצמיים, אך יעיל של נוגדנים עצמיים, אך לא יכול להיות מודע, עם הדבקה של מחלות נוגדת, עם הדבקה של נוגדנים עצמיים, עם זיהום נוגדנים עצמיים, אך יעיל של נוגדנים עצמיים, עם הדבקה יעילה, אך לא יכול להיות מודע, אך לא יכול להיות מודע, עם הדבקה קוגניטיביים, אך ורק עם הדבקה קוגניטיבית, אך יעיל של נוגדנים עצמיים, אך

לקריאה נוספת על שיטות עבודה הטובות ביותר ליישום האוזון בטיפול במים לשתייה, ראה את ה-FLT:0U.S. Environmental Protection Agency's ozone Guide PageevolveFLT:1 ואת FLT:2 WHO Guidelines for drink-water QualityFLT 3: הכולל דיון מקיף של חיטוי האוזון וההשלכות האקולוגיות שלו.