ההשפעה של עומס תזונתי על תכונת הקהילה של פילטר מיקרוביאלית

מבוא לפילטרים וקהילות מיקרוביאליות

מסננים טריקו הם טכנולוגיה קלאסית בשימוש נרחב לטיפול ביולוגי במפעלי טיפול עירוניים ותעשייתיים של מים.מערכות אלה מסתמכות על מיטה קבועה של אמצעי תקשורת, כגון סלעים, פלסטיק או חומרים סינתטיים, אשר מעליהם מים פסולת מופץ. כמו שפכים מתפזרים דרך המדיה, ביופיל המכיל מיקרוביאליים מורכבים מתפתח.ביופיל זה אחראי בעיקר על ההשפלה של חומר אורגני, כמו גם חומרים מזינים כגון פעילות סינון ותהליכי ניקוי של הקהילה.

קהילות מיקרוביאליות במסננים מסובכים הן מגוונות, הכוללות חיידקים, פטריות, פרוטוזוה, ולעתים אורגניזמים גבוהים יותר. Bacteria הם הנהגים העיקריים של חמצון פחמן ורכיבה תזונתית.יכולות המטבוליות שלהם להשתנות באופן נרחב, עם קבוצות שונות המתמחה בהתמוטטות של תרכובות ספציפיות. גורמים כגון בהרכב, טמפרטורה, pH, חמצן מתמוסס, וזמינות אשר התפתחו מיקרואורגניזמים שונים, כמו חנקן-חומרים קריטי, כמו חנקן, כמו חנקן, יש השפעה של חנקן, ואפקטים קריטי, כמו חנקן, כמו חנקן, ואפקטים קריטי, כמו חנקן, יש שינוי חנקן, כמו חנקן, כמו חנקן, ואפקטיביים קריטי, כמו חנקן, ואפקטים קריטי, כמו חנקן, כמו חנקן, ואפקטים, יש שינוי חנקן, ואפקטים קריטי, כמו חנקן, כמו חנקן, כמו חנקן, כמו חנקן, חנקן, כמו חנקן, כמו חנקן, כמו חנקן, כמו חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן,

הבנה של עומס תזונתי בפילטרים

טעינה תזונתית בהקשר של מסננים מסובכים מתייחסת לשיעור שבו חומרים מזינים (בעיקר חנקן ו זרחן, אבל גם אלמנטים עקבות) מוחלים על הביופילם לכל אזור או נפח של מדיה.זה בדרך כלל בא לידי ביטוי במונחים של ק"ג למ"ק ליום (kg / m3d) עבור עומס אורגני (BOD או COD) או לכל מטר ליום (g / m) עבור חומרים מזינים חיוניים לחנקן אחר, כי הם דורשים חומרים מזינים אחרים של פחמן וחנקן (מ"מ"מ"מ) ו- 2) עבור פעילות פחמן אורגניים).

בפועל, טעינה תזונתית יכולה להשתנות עקב שינויים עונתיים בהרכב מים פסולת, פריקות תעשייתיות, או התאמות מכוונת על ידי מפעילי הצמח.לדוגמה, פסולת עירונית לעתים קרובות יש פרופיל תזונתי עקבי יחסית, אבל משככי תעשייתיים עלולים להיות לקוי חנקן או זרחן עבור טיפול ביולוגי, הדורש תוספת מסובבת או פסולת מזון יכול להכיל השפעות מופרזות על רמות ייצור חומרים מזינים הראשון, על פני רמות טיפול ביולוגי, הדורשות, הדורשות מיותרות, על פני רמות טיפול ביולוגיות, ומניעה, על פני רמות גבוהות יותר, ואפקטים, ואפקטים חומרים מזינים ראשוניות, על פני רמות גבוהות יותר, ורמות מאי-תזונה, על פני רמות גבוהות יותר, על פני רמות גבוהות יותר, על פני רמות גבוהות יותר, ומניעה של טיפול ביולוגיות, ומניעה, על פני רמות נמוכות יותר, על פני רמות גבוהות יותר, ואפקטים של טיפול ביולוגיות, על פני רמות נמוכות יותר, ורמות מאי-תזונה, על פני רמות נמוכות יותר, הדורשות, על פני רמות נמוכות יותר, על פני רמות נמוכות יותר, על פני רמות גבוהות יותר, הדורשות, הדורשות, על פני רמות נמוכות יותר, על פני רמות גבוהות יותר, על פני רמות גבוהות יותר, ורמות מאי-תזונה

טעינה תזונתית כוללת דגימה שגרתית וניתוח של השפעה על פרמטרים כגון חנקן מוחלט (TN), אמוניה (NH3-N), nitrate (NO3-N), זרחן הכולל (TP), אותפוספט (PO4-P), ועובי חמצן ביוכימיים (CBOD) הם גם בשילוב עם שיעורי זרימה ומדיקים את החיישנים אלה לא מתאימים תמיד לנטרקציניאקציה מיקרו-פרימית, אך ורק על חומרים אלה אינם מתאימים לנטראקטיבית חומרים אלה.

השפעה של עומס תזונתי על הרכב הקהילתי מיקרוביאלי

התגובה של קהילות מיקרוביאליות לעומסים תזונתיים שונים היא מורכבת ורבת פנים. מחקרים רבים באמצעות טכניקות מולקולריות כמו 16S rRNA גן ריצוף, metagenomics, ו פלואורסנס בהיברידיזציה (FISH) הראו כי עומס תזונתי מניע משמרות בשכבת החיידקים הדומיננטית וגנירה.

שינויים בDominant Bacterial Phyla

(ב) בתנאים של טעינה אורגנית ותזונה, חיידקים מהירים צומחים פולימרים הופכים דומיננטיים.האורגניזמים האלה מותאמים לריכוזים גבוהים ויכולים לצרוך במהירות פחמן וחומרים מזינים זמינים.

(בהשוואה) כאשר עומס תזונתי נמוך, חיידקים אוליגוטרופיים – אלה המסוגלים לשרוד בסביבות מזון-חומרי-תזונה – עלייה ברווח תחרותי, כמו Phyla כגון FLT:0Actinobacteria (FLT:1), אשר בדרך כלל תורמים ל- 9VloroflexiFLT 3, ו-FLTDVLTdulerias: 7) הם לעתים קרובות יותר חומרים כימיים ו-Ferto-Ferto-Ferto-Ferto-Ferto-FLTerto-FLTerto-FLTerto-FLT.

השלכות פונקציונליות עבור חומרים מזינים

(הופנה מהדף אורגניזמים בקהילה משפיעים ישירות על פונקציות טיפול תזונתיות.נטרופין, למשל, על שני ניטטורים של ניטרמטור (למשל, FLT:0 NitrosomonasFLT:1, אשר תלוי גם ב- Nitroacterciner (למשל, ניטראטים חשמליים) עלולים להגביר את רמת החמצן שלהם, ולכן הם עלולים להגביר את רמת הפחתת החמצן האורגנית והפחתת החמצן באופן טבעי.

בנוסף, הייצור של אנזימים חוץ-תאיים כימזהמים מורכבים הידרוליטיז מושפע מזמינות תזונתית. בתנאים המוגבלים תזונתית, חיידקים רבים מבססים גנים עבור תאולהes, מהירויות, ו-phosphatases, שיפור ההתמוטטות של תרכובות קשות להורדת משקל.זה יכול להיות יתרון לטיפול בשפכים תעשייתיים המכילים חומרים תאונאליים, אם כי הם בעלי רמות נמוכות מדי, או טיפול תזונתי, או טיפול תזונתי, או טיפול יעיל מדי.

מגוון מיקרוביאלי, יציבות וחוסנות

התיאוריה האקולוגית מראה כי קהילות מגוונות יותר הן בדרך כלל יותר יעילות להפרעות.בפילטרים מסובכים, מגוון מיקרוביאלי גבוה תחת עומס תזונתי מתון יכול לטבול את המערכת נגד זעזועים של תרכובות רעילות, תנודות הידראוליות, או שינויי טמפרטורה.converse, עומסים מיקרו-תזונה מתמשך לעתים קרובות מוביל לירידה באפילויות ולהגדיל את הדומיננטיות על ידי כמה מינים בעלי צמיחה מהירה זה יכול לגרום להפחתה משמעותית של חומרים כימיים, אם כי אם כן, אם כי הם עלולים באופן טבעי, אם כי הם עלולים להיות פגיעים יותר, אם כי הם עלולים להיות מושפעים יותר, אם כי הם עלולים להפחתה משמעותית יותר, אם כיעילום, אם כי הם עלולים, אם כי הם עלולים להיות פגיעים, אם כיעילום, אם כי הם עלולים, אם כיעילום, אם כיעילום, אם כיעילום, אם כיעילום, אם כיעילום, אם כיעילים להיות מושפע יותר, אם כיעילום, אם כיעילום, אם כיעילום, אם כיעילום, אם כיעילום, אם כיעילום, אם כי הוא עלולים, אם כיעילום, אם כיעילום, אם כי הוא עלולים, אם כן, אם

מחקר שנערך על ידי FLT:0 ואגנר et al. (2013) ,ראה בפילטר מודל כי אפילו שינויים בינוניים ביחס פחמן-ל-ניטרוגן (C:N) יכול לשחזר את הקהילה המיקרוביאלית בתוך ימים, עם השפעה בולטת על קצב חנקן נוסף;2 על ידי קרן מחקר מחקר מים 3FLT 3, מעקב אחר פילטרים בעלי נפח גבוה יותר, אשר נמצאו פילטרים בעלי ערך נמוך יותר, וספק גבוה יותר של פילטרים של נטיות גבוהה יותר, אשר נמצאו בעלי ערך גבוה יותר.

מחקרים ומחקרים

מחקרים וניסויים במעבדה סיפקו תובנות רבות להשפעות ספציפיות של טעינה תזונתית.אחד המחקרים הבולטים בדק צמח מסנן עירוני שהוספת את חוסר ההשפעה שלו עם אמוניה כדי להגביר את ההחנקה במהלך מזג אוויר קר.התוספת של חנקן נוסף הובילה לעלייה מהירה של חיידקים חד-חמצני (FLT:0NitrosososLTFreatrated 1) וגרם לדימום חד-חמצני (Flaster) אך גם כן, אך גורם לחמצן חלקיקטורגומטרד (Fidertulation) ו-חמצן (Flastertulation) ו-חמצן) ו-חמצן (FLTertphertphtphtulation) ו-חמצן (Flastertating) וגרם גם כן, אך גורם גם כן, אך גורם לחמצן (FLT2FLTertphtulation)

במחקר אחר התמקד במסננים תעשייתיים העוסקים בשפכים של יין, המאופיין בפחמן אורגני גבוה אך חנקן נמוך, המפעילים הוסיפו urea כדי לשפר את יחס C:N. התערבות זו שינתה את הקהילה מפטריות-דו-דו-דו-לימי, הגדלת יעילות הסרת BODmas מ-75% ל- 92%, עם זאת, השינוי גם הגדילה את הייצור והצורך בניקוי תכוף תכוף תכופים יותר, בסופו של דבר, מפעילי הקהילה, רק סביב טיפול נמרץ, בתנאי טיפול תרופתי, רק בתנאי טיפול תרופתי: C5- C5-DIDIDGATIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDYDYDIQ.

השלכות על טיפול במים וניהול אסטרטגיות

הבנת הקשר בין טעינה תזונתית לבין הרכב הקהילתי מיקרוביאלי מאפשרת למפעילי צמחים ומהנדסים לפתח אסטרטגיות ממוקדות יותר עבור אופטימיזציה של ביצועי סינון מסובכים. להלן הן גישות ניתנות פעולה המשלבות ידע ביולוגי עם שיטות תפעוליות.

טכניקות ניטור ואבחון

ניטור קבוע של קהילת הביופילם צריך להיות חלק של נהלים סטנדרטיים תפעוליים.בדיקה מיקרוסקופית מסורתית יכולה להצביע על נוכחות של אורגניזמים filamentous, אבל כלים מולקולריים מספקים תובנה עמוקה יותר.שיטות כמו PCR (qPCR) מיקוד גנים פונקציונליים (למשל, FLT:0amoAFLT:1 עבור מעבורת חמצן, FLT2nirKirreas) לדגימות מוקדם של ספקטרום (C) או לדגימות של קרינת impcret) עלולים של קרינת CART (Creditate) או לדגמימים מוקדמים של ®FR.

מחוונים ביצועי מפתח (KPIs) המשלבים פרמטרים ביולוגיים וכימיקליים כוללים את שיעור הפחתת החמצן הספציפי (SOUR) של הביופילם, אשר משקף פעילות heterotrophic, ואת קצב ההקצאה, אשר מציין את הבריאות של נוגדנים אוטומטי (Tolstrc Nitrifiers) הפחתה ביעילות ניטראטציה לעתים קרובות precedes גלויה שינויים בקהילה ומציע כי התאמות חומרים מזינים נדרשים על ידי הקמת בסיס נתונים עבור מפעילי הצמח שלהם, כדי לשמור על מנת לשמור על גבולות ספציפיים, כדי לשלוט במבנה מסוים, כדי לשלוט מבנה הקהילה.

שיטות של חומרים מזינים ו Recirculation

עבור צמחים המקבלים מים פסולת עם פרופילים תזונתיים לא מאוזנים, מינון מבוקר יכול להיות מיושם.אם המים פסולת הוא חסר חנקן, מפעילי יכול להוסיף אמוניה או urea בקצב מבוקר כדי להשיג יעד C: יחס (בהשוואה בין 100:5 ו -100:10 עבור חמצון פחמן, או גבוה יותר עבור denitrification אם אזורי חמצן קיים P:N) יכול גם טיפול מופחתת של oxy / פחות טיפול תרופתי.

מערכות בקרה מתקדמות יכולות להתאים באופן אוטומטי את משאבות המשאבה ואת שערי השיקום באמצעות משוב מחיישנים מזינים.לדוגמה, אם אמוניה בהתעלות המופרכת, המערכת עשויה להפחית את עומס ההחנקה או להגדיל את אספקת החמצן. כמה צמחים יישמו בהצלחה שליטה מועדפת מודל המשתמשת בנתונים היסטוריים כדי לצפות ספיציפי מזון והתאמה יעילה של פעולות.

שיקולים וגמישות תפעולית

אפשרויות עיצוב גם להשפיע על האופן שבו טעינה תזונתית משפיעה על הקהילה המיקרוביאלית.מדיה (למשל, מדיה פלסטית אקראית, מדיה גיליון מובנה, slag) משפיע על שטח פני השטח של ביופיל, זמן שימור, ועברת חמצן.מדיה עם שטח משטח ספציפי יותר יכול לתמוך בהוראות שונות של נימוסים ביולוגיים, אבל יכול גם להיות נוטה לכריתת תחת עומס כבד (עד 10) או באופן טבעי ליצור סטיות חמצן שונות, אולי, כמו גם על מנת למנוע סגסוגת גבוהה יותר של קבוצות חמצן.

במקרים מסוימים, יישום מערכת סינון שני שלבים עם הבהרה ביניים יכול להפריד חמצון פחמן ואת שלבי ניטרינג.השלב הראשון מופעל על טעינה אורגנית גבוהה יותר כדי לקדם צמיחה heterotrophic, בעוד השלב השני, עם טעינה נמוכה יותר ותיקון מוגבר, מוקדש ל nitrification.זה עיצוב זה יוצר בכוונה משטרי טעינה תזונתית חד-תזונה שונים בכל שלב, ומאפשר למפעילים לנהל כל קהילה בנפרד.

אחריות לטווח ארוך ומערכת חוסן

(הפעלת פילטרים מסובכים) דורשת גישה הוליסטית שמשנה את ביצועי הטיפול בשימוש באנרגיה, ניהול סלדג' ועלויות תפעוליות. קהילה מיקרוביאלית אשר מקודמת היטב למשטר הטעינה התזונתית תדרוש פחות התערבות ותפיק חיידק עקבי יותר: לדוגמה, שמירה על צפיפות ביומסה מתונה באמצעות עומסים מבוקרים, תפחית את הצורך בשיטיפת מזון או ניקוי כימי, להאריך את החיים המשתנים יותר:

כיוונים עתידיים עשויים לכלול את השימוש של למידת מכונה כדי לחזות עומס תזונתי אופטימלי המבוסס על נתונים קהילתיים כבר, כמה צוותי מחקר חוקרים את השימוש בנתונים metagenomic בשילוב עם רשתות עצביות כדי לחזות כיצד ההרכב הקהילתי ישתנה תחת תרחישים שונים של טעינה, בעוד עדיין ניסיוני, כלים אלה יכולים בסופו של דבר לספק מפעילים עם בדיקות מרשם במינונים בזמן אמת.

מסקנה

הקהילה המיקרוביאלית בתוך מסנן מסבך הוא גם תוצר של ונהג של ביצועי טיפול.טעינה תזונתית מפעילה השפעה עמוקה על ההרכב, המגוון, הפעילות המטבולית של הקהילה הזאת.עומסים תזונתיים גבוהים לעתים קרובות לקדם פונדקאות מהירה ולהפחית את המגוון, בעוד עומסים נמוכים לטפח חיידקים אוליגוטרופיים ורמות גבוהות יותר.

על ידי אימוץ גישה יזום הכוללת ניטור מיקרוביאלי קבוע, אסטרטגיות שליטה, החלמה ועיצוב מתחשב, מפעילי הצמח יכולים לנווט את הקהילה המיקרוביאלית כלפי מדינה יעילה יותר ויעילה יותר. כמו תקני טיפול והצורך לשיקום משאבים גדל, היכולת לתפעל את המערכת האקולוגית המיקרוביאלית באמצעות ניהול תזונתי יהפכו כלי אבן ערך יותר ויותר.