הקשר בין בושם מדיה פומפוזיות ומגוון הקהילה מיקרוביאלי

הקדמה: למה פורוזיות משנה במדע הפלסטרציה

במערכות טיפול במים מהונדסיות וטבעיות, המבנה הפיזי של תקשורת מסנן שולט הרבה יותר מאשר רק מוליכות הידראולית.היחסים בין נפיחות תקשורתית לבין מגוון קהילתי מיקרוביאלי הוא אבן הפינה של ביוטכנולוגיה סביבתית מודרנית. פורוזיות - השבריר של חלל ריק בתוך ממטריקס מוצק - קובע לא רק כיצד מים זורמים דרך מסנן אלא גם היכן וכיצד חיי מיקרוביאלים מבססים את עצמם הבנה חיונית עבור חוליים מתקדמים, אפילו מנקה, אפילו לא רק על ידי מיקרוביית מתקדמת, מעצבי תאים ביולוגיים.

קהילות מיקרוביאליות במערכות סינון אחראיות על הביו-דהגרדציה, רכיבה על אופניים תזונתית ודיכוי פתוגנית.מגוון הקהילות הללו משפיע ישירות על עמידות הטיפול, עמידות לזעזועים, ואיכות המים הכוללת. מאמר זה חוקר את המנגנונים המדעיים המקשרים מבנה פואר ל האקולוגיה מיקרוביאלית, סוקרים את ממצאי המחקר הנוכחיים ומספק הדרכה מעשית למהנדסים סביבתיים ומחפשים אופטימיזציה לביצועים באמצעות בחירה בתקשורת.

Defining Media Filter Porosity: More Than Empty Space

מפורוסיות (FLT:0) ,0 (FLT:0) מוגדרות כיחס של נפח ריק לנפח הכולל של חומר.זהו ערך ללא ממד בדרך כלל מובע כאחוז או דיסוציאמאל.

(ב) ⁇ (ב"ג): "החלל" (ב)"ב"ה)" (ב"ב)"ב[[1924]]
(ב) ,0) זמן החזרה (FLT:1) - זמן הקשר בין מים וביו-סרטונים מיקרוביאליים
(ב) ◄ [15] שטח ה-[[1924]]
(ב) העברת חומרים מזינים וחמצן: 1) לאזורים עמוקים יותר של הביו-סרטונים

מדיה מסנן ניתן לסווג על ידי porosity לתוך מאקרו ⁇ , meso ⁇ , ו קטגוריות micro ⁇ . חומרים נפוצים כוללים חול, קברל, פחמן מופעל, חרוזים קרמיקה, נשאים פלסטיים, וחומרים אורגניים טבעיים כמו אפונה או קוקוס coir. לכל חומר יש נקבוביות אופיינית שניתן לשנות עוד על ידי התפלגות גודל חלקיקים, צורה, ודחיסות אורז.

מדיה גבוהה-פורוזיות כגון pumice או מרחיבה מצטברים של חימר מספקים חללים גדולים ללא מים שמקדם זרימת מים חינם אבל עשוי להפחית את שטח פני השטח לצמיחה ביו-סרט אם pores הם גדולים מדי.verse, נמוך-porosity מדיה כגון חול עדין מציעים שטח על פני השטח גבוה אבל להגביל את זרימת השטח ויכולה במהירות את זרימת הנפיחות - סחר יכולת-off הוא אתגר מרכזי בעיצוב.

מגוון קהילתי מיקרוביאלי ב-Fetration Systems: A Functionalal Perspective

מגוון קהילתי מיקרוביאלי כולל גם עושר מינים (מספר מסה שונה) ונטיבות (שפע יחסי) A מגוון רחב של אסימונים מיקרוביאליים הוא לעתים קרובות יותר גמיש עבור מתח סביבתי, מסוגל לטבול מגוון רחב יותר של אבקות, ופחות רגיש לפלישה על ידי פתוגנים. בטיפול במים, מגוון גבוה היה קשור להסרת פחמן אורגני, חנקן, חנקן, conminants.

קבוצות פונקציונליות מפתח ב- Filter Biofilms

סביבות פואר שונות בוחרות לקבוצות פונקציונליות מיקרוביאליות שונות:

(ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ (ב"ה) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) [ה] ב[[המאה ה-20]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) ,DenitrifiersFLT:1 - להפחית את הניטראט לגז חנקן במיקרו-סביבה נמוכה
(ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מפורוסיות משפיעה ישירות על ההפצה המרחבית של קבוצות אלה על ידי שליטה לעומק חמצן, מהירות זרימה ו ⁇ s תזונתיים.לדוגמה, במדיום ⁇ מאוד, חמצן יכול לחדור עמוק יותר, תמיכה פיראטיות אירובית בכל עומק התקשורת.

הקשר בין זוועות: מכניזם וראיות

מחקרים רבים הקימו מתאם חיובי בין נפיחות בתקשורת לבין מגוון מיקרוביאלי, אך הקשר אינו ליניארי.הבנת המנגנונים הבסיסיים מסבירה מדוע קיים חלון פורוזיות אופטימלי.

הטרוגניות של Habitat Heterogeneity ו- Niche Availability

נקבוביות גבוהה יותר מתורגמת בדרך כלל למגוון רחב יותר של גדלים וצורות, יצירת פסיפס של microhabitats. pores גדול לאפשר זרימה מהירה והתחדשות חמצן גבוהה, בעוד פוגרים קטנים יותר ו pores קצה מת ליצור אזורי סטרגנטי עם חמצן מוגבל ומטבוליטים מצטברים. heterogeneity זו תומכת הן מומחים אירוביים ומין אירובי בתוך אותו, מגבירה מעט מאוד, עם מגוון נמוך יותר, עם גס, עם גורדיות, עם מינים נמוכים יותר, עם רמות גבוהות יותר, עם רמות נמוכות יותר, 000 חזק יותר, עם רמות גבוהות יותר, 000.

שטח שטח שטח לכרך Ratio

למרות שנפיחות גבוהה לעתים קרובות פירושה נפח מוצק נמוך יותר, שטח פני השטח הכולל זמין עבור ביופיל החזקות תלוי במבנה pore. בתקשורת granular, חלקיקים קטנים לארוז יחד כדי ליצור שטח משטח גבוה אבל חלקיקים גדולים יותר מניבים פורוזיות גבוהה אבל שטח משטח נמוך יותר נפח ליחידה.אפקט נטו על מגוון מיקרוביאלי הוא מסחר: שטח מספיק חייב להיות נוכח כדי לתמוך ביומסה גדולה, אבל גם שטח חמצן גבוה.

Shear Stress and Biofilm Development

מתח עשבי זרימה הוא כוח מכריע גדול בתקשורת ⁇ . במערכות אפוקליפטיות גבוהות עם שיעורי זרימה גבוהים, מתח Shear יכול להיות גבוה, מעדיף לשעבר biofilm חזקים המייצרים חומרים פולימרים חוץ סלולריים (EPS) לחץ הרהר מתון יכול לעורר צמיחה וגיוון על ידי הסרת biomass עודף וקידום של regrowth, אבל מופרזה עשוי לשטוף מינים איטי יותר גדל.

פעילות תזונתית וחמצן

Porosity שולט התחבורה המודעת של חומרים מזינים וחמצן לתוך פנים ביו-סרטים.במדיה נמוכה, מגבלות דיפוזיה לעתים קרובות ליצור ביופילים עבים, מוגבלים דיפוזיה עם ⁇ ריכוז תלולים. תנאים אלה מעדיפים אורגניזמים גלקסיות גלקסיות פשטיביות ואנאירוביות אבל להפחית את המגוון הכולל כי השכבות החיצוניות הפנימיות עבור משאבים גבוהים יותר פורוזיות, לקיים העברה המונית, לקיים פעילויות מטבוליות מגוונות יותר לאורך כל רחבי biofilm.

ממצאי מחקר: ראיות בסיסיות מן הספרות

מטא-אנליזה של מחקרים ביו-פרופילים על ידי FLT:0.Liu et al. (2022)sig-FLT:1 מצא כי התקשורת עם נקבוביות בין 40% ל- 60% תמכו בגיוון החיידקי הגבוה ביותר, כפי שנמדד על ידי שאנון אינדקס וקבוצת מס אוטונומית תפעולית (OTU) מתחת ל-40%, גיוון ירד בחדות עקב הגבלת זרימה ו anoxia; מעל 60%, ערוץ וגרם משטח מופחת להפחתה אפילו להפחתה.

בניסויים מבוקרים באמצעות עמודות זכוכית של פורוזים שונים, (FLT:0.19)Rodriguez-Freire et al. (2020)FLT:1) הראו כי נקבוביות ביניים (0.45–0.55) קידמו את דו-קיום של חיידקים ממאוניה-חמצן, nitrite-חמצן מחמצן, וממריצים, השגת הסרה מלאה של חנקן, מאחר ודלקת ריאות.

מחקרים בשטח ב-Ul שותים ביומטריה מים על ידי FLT:0Pinto et al. (2022)sherFLT:1 אישרו כי אמצעי תקשורת אנתרקיט עם פורוזיות ליד 50% ספגו קהילות חיידקיות מגוונות יותר מאשר אמצעי חול עם פורוזיות בסביבות 35%, תוך חתירה עם הסרת שיפור של פחמן אורגני וגיאושמין.

שיקולים הנדסיים: תכנון לפורוזיות אופטית

תרגומים של הבנה של פורוזיות-מגוון בתכנון מעשי דורש איזון גורמים מרובים.הסעיפים הבאים מכנים פרמטרים הנדסיים מרכזיים.

בחירת מדיה קריטריה

<חזק>Particle התפלגות גודל: הפצת Narrow מניבות גדלים אחידים; התפלגות רחבה משפרת את הטרוגניות.עבור מסננים ביולוגיים, הפצה מעט רחבה (uniformity coefficient < 3) לעתים קרובות משפרת את המגוון.
(ב) [ה]0]: [ה]ב"ה]: [ה], [ה], [ה], [ה],] מבדילים בין חלקיקים ל[[המאה ה-20], ובין אם כן, [המילה] יכולה לחבל.
(ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0Chemical Inertness:FLT:1 Media) לא צריך לטבול תרכובות רעילות או לצרוך חמצן מופרז. פחמן מופעל יכול לפרסם חומרים מעכבי, לפעמים להגביר את המגוון.

ניהול משטר

פורוזיות לבדה אינה קובעת מגוון; קצב זרימה וכיוון אינטראקציה עם מבנה פואר.

(ב) ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]
(ב) ,0) ,5 ,5 ,2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
נחשב ל-FLT:0 פילטרים של מתווכים 1 (למשל, אנתרקיט מעל חול) המשלבים שכבת עליון גבוהה לחוספס ושכבה תחתית נמוכה יותר ללחיצת, יצירת מגוון אנכי בתנאי בית גידול.

פיקוח ובקרה

חיזוי התגובה המיקרוביאלית המדויקת של הפורוזיות בלבד הוא קשה למהנדסים לשלב מעקב אחר:

(ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) פרופילי חמצן פתורים 1 (Falved Oxygen)
(ב) ◄ [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0)ביומסה וגיוון של גלמבייט 1 (באמצעות שיטות מולקולריות כמו 16S rRNA Sequencing) - מאמת הנחות עיצוב

הסתגלות כגון החלפת מדיה, זרימה של ניתוק, או ניקוי כימי יכול לשחזר את הנפיחות האופטימלית אם גיוון יורד.

מחקרים: אופטימיזציה ליעילות

פילטרים איטיים לאספקת מים קהילתית

מסנני חול איטיים מסורתיים משתמשים בחול דק (porosity -35–40%) ומסתמך על schmutzdecke ביולוגיים.מחקר הראה כי החלפת השכבה העליונה עם חול קוארזה (porosity 45–50%) יכולה להגדיל את המגוון המיקרובי באזור ההזדווגות ללא שיפור איכות המופרעת, כפי שדווח על ידי FLT:0ig al.

Bed Biofilm Reactors (MBBRs)

ב MBBRs, נשאי פלסטיק עם שטח הפנים הפנים יש porosity מוגדר על ידי הגיאומטריה שלהם.נשאים עם נפח ריק גבוה יותר (למשל, 60% רִיק) לקדם צמיחה ביופילם על פני השטח החיצוני והפנימי, אבל עלול לסבול ממגבלות העברת המונים בתוך הנקבוביות. A מחקר על ידי FLT:0de Aquino et al.) מצא כי נושאת עם 85% חשיבות גבוהה יותר של שטח זה עם microviross (פחות עם שטח זה עם נפחים ספציפיים של פחמן מוגבל יותר מאשר microred) עם שטח זה עם נפחים ספציפיים של פחמן מוגבל יותר מאשר פחמן מוגבל יותר מאשר microviross.

Wetlands

בזרימת תת-קרקעיות, הנפיחות התקשורתית החמורה נעה בדרך כלל בין 30% ל- 55%. מחקר השווה את החצץ (40% פורוזיות) עם חומר מורחב (2% פורוזיות) הראה כי התקשורת הגבוהה יותר תמכו בגיוון חיידקי גדול יותר ושיפור הסרת מוחלט של זרחן וחנקן FLT:0(Vymazal, 2021) LT עם זאת, 1:1, כלומר, אמצעי התקשורת הסגנית הנדרשת כדי למנוע קיבולת גבוהה יותר.

מגבלות ושפלי ידע

בעוד שהמגמה הכללית המקשרת את הירוכיות לגיוון ברורה, כמה ניואנסים נותרו בלתי פתורים:

(FLT:0) השפעות לא-לינאריות: 1 (FLT:1) טווח הנפיחות האופטימלי המדויק משתנה עם סוג מדיה, קצב זרימה, וכימיה של מים משפיעים משוואות עיצוב אוניברסלי חסר.
(FLT:0 דינמיקה של זמן: היררכיה 1: ; התאספות הקהילה מיקרוביאלית היא תהליך רצף. מוקדם סיבולת עשוי לטובת הגנרלים, בעוד שלבים מאוחר יותר לפתח מומחים.
(FLT:0) אפקטים של סקרל: עמודות מעבדה 1:1 לעתים קרובות להשתמש מדיה אחידה; מערכות בקנה מידה שדה יש heterogeneity מיישב, גידול ביופילם, ו clogging שמשנה פורוזיות יעילה לאורך זמן.
(FLT:0) נקבוביות פסיכורית עבור anammox או methanogens:BuildFLT:1 ; Anaerobic guilds דורש אזורי נמוך אוקסגנים יציבים, אשר עשוי להיות יותר מסופק על ידי תקשורת נמוכה, מדיה עתיר קנס.

מחקר העוסק בדמיית דימות ברזולוציה גבוהה (למשל, סריקה מיקרו-CT) בשילוב עם metagenomics נדרש כדי לדמיין באופן ישיר כיצד הגיאומטריה יוצרת כתמים מיקרוביאליים.

המלצות מעשיות למהנדסים ולאופרות

בהתבסס על ראיות נוכחיות, ההנחיות הבאות יכולות לעזור לייעל את הנפיחות התקשורתית של מגוון מיקרוביאלי משופר:

(FLT:0) נפיחות של טוארטט בין 40% ל- 55%03FLT:1 עבור רוב הביו-filters טיפול במים.טווח זה מאזן שטח פני השטח, זרימה, וכבדות ביתית.
(FLT:0Select Media with multimodal pore Size DistributionFLT) 1:1 שבו ניתן.בלות של דגנים דקים וקורקטה או מדיה מורכבת (למשל, חול עם עדשות כבדות) יכול להגדיל את המגוון הנישה.
(FLT:0)Afree Extremesure: 1FLT:1 פורוזיות מתחת 30% סיכונים clogging ותנאים oxic המגדירים את המגוון; נקבוביות מעל 60% עלולה להוביל לתקשור ולצמצם את יעילות הקשר.
(FLT:0) עיצוב להתחדשות תקופתית: FLT:1 backwashing או תחליף מדיה עוזר לשמור על נקבוביות בפני הצטברות ביו-סרט, למנוע סחף לעבר פורוזיות יעילה נמוכה יותר.
(FLT:0) מגוון מוניטור כאינדיקטור של חוסן FLT ( 1:1) לצד פרמטרים סטנדרטיים איכות מים.ירידה פתאומית בגיוון לעתים קרובות מנבאת ירידה בביצועי הטיפול.
(FLT:0) להעריך את היעד contaminants.BuildFLT:1 עבור מערכות טיפול עומסי אמוניום גבוהים, פורוזיות נמוכה יותר (35-45%) עשויה יותר לקיים ניטטורים; עבור הסרת חומר אורגני, פורוזיות גבוהה יותר (45-55%) תומכת בקהילה heteroc רחבה יותר.

כיוונים עתידיים: Smart Media and Adaptive control

טכנולוגיות מתפתחות נועדו להתאים דינמיות או את ההשפעות שלה.מדיה אחראית שמשנה גודל pore בתגובה לטעון הידראולי או עובי ביופיל הם בפיתוח מוקדם.לדוגמה, ספקים מבוססי הידרוגל יכולים לנפח או לכווץ, שינוי הנפיחות המקומית ודפוסי זרימה ספציפיים.בנוסף, חיישני בזמן אמת ללחץ וחמצן יכולים להאכיל לתוך אלגוריתמים שליטה אשר יכולים להתאים את שערי זרימה כדי לשמור על רמות הרדאר האופטימליות ומכשירי למידה אופטימנטליים.

עוד שדרה מבטיחה היא השימוש ב- 3D-printed lattices עם גיאומטריה נשלטת בדיוק.מדיה מלאכותית זו יכולה להיות מעוצבת עם נקבוביות היררכיות - macropores לזרימה ומיקרו-פוחיות עבור החזקות מיקרוביאליות - מקסימום ביצועים הידראוליים ומורכבות בית גידול.

מסקנה

הקשר בין נפיחות תקשורתית לבין מגוון קהילתי מיקרוביאלי הוא מושג בסיסי של ביצועי טיפול במים ביולוגיים. Porosity מעצב את התבנית הפיזית שבה מערכות אקולוגיות מיקרוביאליות להרכיב, המשפיעות על גישה תזונתית, זמינות חמצן, לחץ על הירר, ואת הטרוגניות של בית הגידול. גוף חזק של מחקר מאשר כי טווח נקבוביות ביניים - באופן -40% ל -55% - חיידקים גבוהים, אשר חייב להיות שיפור יעילות אופטימלית של המערכת האנדרוגנית.

על ידי שילוב עקרונות של אקולוגיה מיקרוביאלית הידרודינמיקה של מדיה ⁇ , מהנדסים יכולים לעצב מסננים כי לא רק לטפל במים ביעילות, אלא גם לשמור על כוח עבודה מיקרוביאלי משתנה מגוון רחב. כמו כלים לניטור ומניפולציה סביבות בקנה מידה מראש, היכולת מהנדס קהילות מיקרוביאלי באמצעות פורוזיות מדיה יהפכו לפרקטיקה מדויקת יותר ויותר, המוביל ל הדור הבא של מערכות סינון כי הם יעילים ויעילים.