מבוא

מסננים טריקו כבר כטיפול עיקרי במים עירוניים ותעשייתיים במשך עשרות שנים.בי ביולוגיים סרטניים קבועים אלה מסתמכים על קהילה של מיקרואורגניזמים המחוברים למדיום מוצק כדי לפרק את המזהמים האורגניים, להמיר אמוניה, ולהסיר חומרים מזינים משפכים.הביצועים של מסנן טריקו קשור ישירות לבריאות, למבנה ולפעילות הביו-סרטמטית שמתפתחת על פני השטח של המהנדסים, ומניעה יעילה של מערכת מדעית זו, אינה רק את ההשפעות הביולוגיות של פעילותו של פעילות גופנית של פעילות גופנית, היא יעילה, היא יעילה, והיא מנהלת את שיעורי הפיתוח של המעבדה, אלא רק כדי למנוע את המעבדה של ביולוגיה מעשית של ביולוגיה של פעילות גופנית, והיא מנהלת באופן יעיל, והיא מנהלת את שיעורי המעבדה, והיא רק כדי למנוע את שיעורי המעבדה של חומרת תפקודה של ביולוגיה יעילה, והיא מנהלת באופן יעיל, והיא מנהלת באופן יעיל, והיא מנהלת באופן יעיל, והיא מנהלת באופן יעיל, והיא מנהלת באופן יעיל, והיא מנהלת באופן יעיל, והיא מנהלת באופן יעיל, והיא מנהלת את שיעורי הפיתוח הביולוגית של מיפוי של מערכת הפעלה ביולוגית של אנליזה יעילה, והיא מנהלת באופן יעיל, והיא מנהלת את שיעורי המעבדה של הנדסת חומרים ביולוגיה של הנדסת תפקוד

הטבע והמבנה של Biofilm

Biofilm הוא קונסורציום מובנה של microorganisms encased בתוך מריצה עצמית של חומרים פולימרים פולימריים חוץ סלולריים (EPS) במסנן מסובך, הביופיל טפסים על פני השטח של התקשורת המסנן - בין אם סלע מסורתי, slag, או אריזה פלסטיק מודרנית - ותפקידים כמכשול חי באמצעותו פסולת חייב לזרום.

קהילת מיקרוביאלי Dynamics

האוכלוסייה המיקרוביאלית בתוך ביופיל מסנן הוא מגוון.חיידקים אירוביים שולטים בשכבות העליונות, העשירות בחמצן, בעוד חיידקים גלקטיים ואנירוביים מאכלסים אזורים עמוקים יותר שבהם החמצן הוא בקושי. פטריות, פרוזוזה, ואפילו מטאזוה קטנה כמו נמטודות ורוטבים גם מאכלסים את הביופילם.כל קבוצה ממלאת תפקיד ייחודי בטיפול.

גורמים כגון שפכים, טעינה הידראולית, טמפרטורה, רמות חמצן מבוזר לעצב את המבנה הקהילתי. A מחקר שפורסם ב- FLT:0 Water ResearchFLT:1 הוכיחו כי סינון מסננים מטבוליים טיפול במי שפכים תעשייתיים גבוהים הראה שיעור גבוה יותר של חיידקים המייצרים EPS, אשר שיפר את יציבות הביופילם, אך גם הגדילה את הסיכון של clogging מהיר:2 (ראו יומן מחקר)

חומרים פולימרים נוספים (EPS)

(הדבק שמחזיק את הביו-סרטונים יחד.פולימרים האלה - הנחשקים בעיקר של פוליסקאנים, חלבונים, חומצות גרעין ושפתיים - מספקים יציבות מכנית, להגן על תאים מפני זיהומים מזיקים וכימיקלים רעילים, ומאפשרים את שמירת מים וחומרים מזינים. in Tricksives, יחס של רכיבי EPS משפיע על ההתנגדות ההידראולית של הביו-סרטים ועל רגישותו לקידוד של הסוכנות האמריקאית יכול להיות מודע באופן טבעי לסינון חומרים אלה של הגנה ידנית (CDC) כאשר הם יכולים לנבאת ביצועים מדויקים יותר טוב יותר טוב יותר מאשר ל-EPS.

Biofilm Development Stages in Trickling Filters

היווצרות ביוסרטים על מדיה סינון מתקדמת באמצעות שלבים מטופחים היטב: החזקות, סיבולת, צמיחה והתבגרות, ו detachment.כל שלב מושפע מפרמטרים תפעוליים ומאפייני מים פסולת.

נספח וראשון

הצעד הראשון הוא התחבורה של ⁇ פלאקוניים מן הנוזל הגדול אל פני השטח התקשורתי.זה יכול להתרחש באמצעות סידמנטציה, דיפוזיה, או זרימה אחידה.שטח תכונות של התקשורת - חולשות, הידרופוביות, וטעון - משחק תפקיד מפתח. משטחים קשיחים מספקים יותר אתרים עבור קבצים מצורפים ראשוניים ולהגן על מתנחלים מוקדם של כוחות Shear.

צמיחה ו Maturation

לאחר ההחזקה הראשונית, הביופילם נכנס לשלב צמיחה שבו תאים משכפלים ו- EPS גדלות.הביו-film סמיך, יצירת מיקרו-סביבונים עם פעילויות מטבוליות שונות.בפילטר מטבוליות, השכבות החיצוניות של הביופילם הן אירוביות מאוד וצריכה במהירות לצרוך חמצן מומס, מה שמפחית את השכבות הפנימיות של החמצן, זה מאפשר oxidation בו זמנית של חומר אורגני באזור החיצוני של תאים אפורים ומעבדים כמו סוללות מתקדמות כמו סוללות.

מידת ההבשלה תלויה בזמן שמירת הידראולי, קצב טעינה אורגני וטמפרטורה.לדוגמה, מסנן מזרז שפועל בקצב טעינה אורגני גבוה עשוי לפתח ביופיל עבה, גדל במהירות כי מזחלות לעתים קרובות, בעוד שיעור טעינה נמוך מוביל לדיאטה דקה ויציבה.המדריך הסביבתי של הפדרציה על תהליכי סרט-סרט קבוע ממליץ לפקח על ביופילם קבוע כדי לשמור אותו בטווח אופטימלי של 1 מ"מ ל 3 מ"מ"מ"מ:0 (F) 1 לפרסומים 1v1 (F: 1.10:1.

חתיכה ובושה

Detachment הוא אובדן ביומסה biofilm בשל שחיקה, שחיקה, או ריצוף. Erosion מתייחס להסרת רציפה של אשכולות קטנים של תאים, בעוד שנפיחות היא אובדן פתאומי של חלקים גדולים של biofilm. in סינון מסובכים, כי מזחלות יכול להיות מופעל על ידי שינויים בטעינה תקופתית, מחיקת חומרים מזינים, או הגבלה מסוימת.

השפעות על biofilm על ביצועים מסנן

נוכחותו של ביופיל פעיל חיונית להסרת אבקה, אך השפעתה משתרעת על כל היבט של ניתוח סינון, החל מיעילות הידראולית להעברת חמצן.

חומר אורגני

הפונקציה העיקרית של biofilm היא לצרוך חומר אורגני כלולים וחלקיים.כפי ששפכים מטריקים על biofilm, תרכובות אורגניות diffuse לתוך biofilm והם מטבוליים על ידי חיידקים.יעילות ההסרה היא פונקציה של אזור פני השטח של biofilm, פעילות מטבולית שלה, ואת זמן מגע בריא יכול להשיג הביקוש הביוכימי (BOD) של 80-95% בהתאם לעומס פנימי, 000, 000, 000, 000, 000 000, 000 חומר חמצן יעיל מדי, 000, 000, 000 000 000 000 000 000 000 000 000, 000, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000, 000 000 000 000 000 000, 000 000 000 000 000 000 כדי להפחית את הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הנקה, 000 חומר לתוך הנקה, 000 לתוך הנקה, 000 000 000 לתוך החמצן חזק מדי, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

חומרים מזינים

(הההעברה של אמוניה לניטראט, היא פונקציה קריטית של מסננים מקרטעים המשמשים להסרת חנקן. Nitrifying חיידקים, כגון FLT:0 NitrosomonasFLT:1 ו-FLT:2 Nitrobacterph 3, הם גדלים איטיים ודורשים סביבה ביופילרית יציבה.

אתגרים: Clogging וחמצן מגביל

בעוד צורך, גידול ביופיל יכול גם לגרום לבעיות תפעוליות.צטברות ביופילרית מוגזמת מפחיתה את החלל הריק בתקשורת המסנן, הגבלת מים וזרימת אוויר.זה מוביל לתפוצה לא אחידה, אזורי מת ובסופו של דבר לטשטש מסנן Cloggeds דורש ניקוי אינטנסיבי - לעתים עם מים בלחץ גבוה או טיפול כימי - אשר יכול לשבש ביצועים טיפול חמצן הוא אתגר קריטי נוסף.

אסטרטגיות לאופטימיזציה של Biofilm

אופטימיזציה של פיתוח ביופילם פירושה מציאת המקום המתוק שבו הביופילם פעיל מספיק כדי להשיג את שיעורי ההסרה הנדרשים, אך לא כל כך עבה שהוא גורם לבעיות תפעוליות.

בחירת מדיה וידוי

הבחירה של מדיה מסנן משפיעה על כמה ביו-סרט ניתן לשמור וכמה בקלות זה שפך.מדיה פלסטיק מודרנית, כגון גליונות מחוסנים או אריזה אקראיות, להציע אזורי משטח ספציפיים גבוה (100–300 m2 / m3) ולקדם אפילו הפצה של מים ואוויר חלק מדיה נועדו עם ערוצים אנכיים כדי למזער עומק cfilm.

טעינה וחלוקת

קצב טעינה הידרוקולי (HLR) קובע את זרימת ליחידת שטח של משטח מסנן. A גבוה יותר HLR מגביר את כוחות הרהר, אשר יכול דקר את הביופיל ולשפר את החיתוך, בעוד HLR נמוך יותר מאפשר צמיחה ביופילרית עבה יותר. HLR אופטימלי תלוי מטרות טיפול המטרה - עבור יעילות גבוהה להסרת דם נמוך יותר (למשל, 0.5-1.0 / h) הם נפוצים, אבל הם סיכון גבוה יותר לסינון דם גבוה יותר (כלומר, אם הם לא ניתן ל-HDR) על פני שטח גבוה יותר.

תזונה וניהול חמצן

פעילות ביו-פיל תלויה באספקת פחמן, חנקן, זרחן ומיקרו-תזונה (בחלק מהפסולת התעשייתית), מחסור תזונתי מגביל את הצמיחה; הוספת חומרים מזינים משלימים יכול להגביר את הביצועים.בדרך כלל, קלטות תזונתיות מופרזות, במיוחד פחמן, יכול לגרום להפחתה מהירה של biofilm וניהול חמצן כולל הבטחת פיזור טבעי או, בעיצובים מסוימים, הפסקת חום וטמפרטורה של HIV- 0.

תחזוקה רגילה ו ניטור

ניקוי מוקרן יכול למנוע clogging תוך שמירה על ביופיל בריא.שיטות כוללות הגדלת קצב השיקום באופן זמני, באמצעות תרסיסי מים בלחץ גבוה, או אפילו להציג אורגניזמים טורפים כמו פרוזוזה מסוימת כי זעזוע על ביופיל עודף.תדירות ניקוי צריך להיות מבוסס על ניטור נתונים, לא לוח זמנים קבוע. אופרות אשר עוקב אחר לחץ שונה על מסנן, קדחתני, וניתן לצפות חיישנים אמיתיים עם חיישנים, כאשר הם יכולים להיות מכווץ, 000, 000, 000, 000, 000, כאשר הם מסוגלים לנקות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חיישנים מודרניים, 000 חיישנים בפועל, 000 חיישנים מודרניים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חיישנים אינטנסיבי, 000.

עקבו אחרי Biofilm Health

ניהול יעיל דורש לדעת את מצב הביופילם. טכניקות ניטור חלקיות זמינות, החל בדיקות חזותיות פשוטות ועד שיטות מולקולריות מתקדמות.

בדיקה חזותית

שמירה על הצבע, המרקם והריחות של הביופילם יכולים לספק רמזים מיידיים. a biofilm בריא, אוקסגן היטב נראה חום בהיר ל-Tit, ויש לו עקביות ג'לאטנית אך מוצקה. כהה או שחור מציין תנאים אנאירוביים, לעתים קרובות בשל עובי מופרז או או או ventilation גרוע. a Skinnyy עשוי להציע שליטה על חומרים מזינים או עניים.

מדדי Biomass Measurement

קביעת כמות הביו-סרטונים בתקשורת יכולה להיעשות על ידי הסרת דגימה של מדיה ומשקלו אותה לפני ואחרי הייבוש, או על ידי מדידה מוצקות תנודתיות.זה מספק הערכה ישירה של צפיפות ביומסה. שיטות מתוחכמות יותר כוללות מדידת תוכן ה- adenosine הכולל (ATP) אשר מתואם עם פעילות תא חי.

פעילות Assays

כמות הביומסה אינה שווה פעילות ביומסה. Respirometry - כלומר, העלאת רמת החמצן של דגימה ביופיל - יכול להצביע על כמה פעיל המיקרואורגניזמים הם מטבוליט חומר אורגני. בדומה, שיעור החנקן יכול להיות מוערך על ידי מעקב אחר הסרת אמוניה מעבר לפילטר.

כיוונים עתידיים במחקר ביוסרט

המחקר ממשיך לחדד את ההבנה שלנו של דינמיקת ביו-סרטים במסננים מורכבים.דינמיקה של נוזל Computational (CFD) מודלים עכשיו מאפשר למהנדסים לדמות הפצה וצמיחה ביו-סרטומית על פני טכניקות הדמיה מתקדמות, כגון מיקרוסקופ סריקה לייזר confocal מיקרוסקופית, לספק תובנות תלת-ממדיות של מבנה ביו-סרטמי ללא הפרעה זה, סינון עתידי עשוי לשלב ביו-תזונה עם חיישנים ספציפיים של אופטימיזציה של גירוי לייזר, בנוסף לסינון נתונים, כדי לשפר את הפחתת חיישנים מתקדמים, או מוטציות-תזונה, אשר עשוי להתאים חיישנים מתקדמים, או חיישנים מתקדמים, בנוסף לסינון אוטומטי.

מסקנה

פיתוח ביופיל הוא אבן הפינה של ביצועים מסנן טריקו.מ מההחזקה הראשונית של מיקרואורגניזמים לקהילות בוגר מורכבות כי degrade חומר אורגני, nitrify ammonia, ומניע מחזורי תזונה, הביופיל קובע אם מסנן עומד מטרות הטיפול שלו או הופך נטל תפעולי.על ידי הבנה של השלבים של היווצרות ביופילמה, הגורמים המשפיעים על הצמיחה שלה, ואת האסטרטגיות לנהל את הפעילות שלה, מהנדסים ומפעילים יכולים למקסם את היעילות של הגוף, כמו גם את היכולת שלהם, כמו גם כדי לשפר את החומרים הדרושים כדי לשפר את יעילותם של חומרים גמישה.