マイクロプラスチック汚染は、水質生態系、土壌、そして大気を浸透させる、侵食的な環境汚染物質として出現しました。 排水処理プラント(WWTP)は、環境に入るマイクロプラスチックと介入の潜在的なポイントのための主要な経路として機能します。 さまざまな処理技術の中で、トリリングフィルタ - 古典的なバイオフィルムベースのシステム - 有機性汚染物質を分解するために、堅牢で多様な微生物コミュニティに大きく影響します。 マイクロプラスチックの破壊と微生物のメカニズムは、これらの微生物を最適化し、微生物を最適化する可能性があることを実証します。

排水中のマイクロプラスチックの出典と特徴

マイクロプラスチックは、最も長い次元で5 mm未満のプラスチック粒子として定義されています。 彼らは、洗濯物からの作用的な繊維繊維、パーソナルケア製品(現在、多くの管轄区域で禁止されていますが、レガシーシステムに存在する)、プラスチック包装の劣化からの断片、およびタイヤは、道路の操業offから粒子を磨耗します。 典型的なWTPインフルエントは、数千のマイクロプラスチック粒子を1立方メートルあたり含まることができます。 粒子は、繊維状に変化する(樹脂)、または、ポリマー溶媒、またはポリマー、またはポリマー、またはポリマーなどの溶媒、およびポリマー、およびポリマー、およびポリマー、またはポリマー、またはポリマー、またはポリマー、またはポリマー、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、液体、

トリックフィルタの微生物コミュニティ

トリクライニングフィルターは、排水が分散する媒体(ロック、プラスチック、またはスラグ)の固定ベッドで構成されています。複雑なバイオフィルムは、細菌、考古学者、真菌、プロトゾア、および時々小さなメタゾアで構成されたメディア表面と有酸素層に開発されます。バイオフィルムは、表面や有酸素または有酸素ゾーンの周辺に有酸素層層を増強します。主な機能グループは、有機炭素(BODtrros)、過酸化物(biophy)、および過酸化物(biophy)を酸化する異物および細菌の層に酸化する異質性を含み、細菌および増殖する細菌の増殖器、および増殖器(pronfiacter)を増殖する。

バイオフィルムのコミュニティにおけるマイクロプラスチックの影響のメカニズム

物理的な干渉とバイオフィルムアーキテクチャ

マイクロプラスチック粒子は、バイオフィルムマトリックス内で物理的に埋め込むことができます, その気孔率を変更し、より深い層に酸素と栄養素の拡散を減らす. 繊維, 特に, EPS でエンタングルすることができます, 詰まりやスラッシングにつながる. 硬いの存在, 非劣化粒子は、せん断のストレスを増加させることができます, 特に油圧サージ中にバイオフィルムの早期剥離を引き起こします. 研究は、マイクロプラスチック蓄積が、全体的な代謝能力を低下させることができることを示しました, 全体のバイオフィルムの能力とバイオフィルムの総体力.

化学毒性およびLeachate効果

マイクロオーガニズムに有毒である多くのマイクロプラスチック粒子のleachの添加物の化学薬品。例えば、フタル酸塩およびビスフェノールAは、特に環境汚染物質に敏感であるニトリス菌の増殖そして活動を禁じるために示されていました。さらに、マイクロプラスチックのserbは廃水からの他の汚染物質を、潜在的に重金属またはバイオフィルム細胞に農薬の高いローカル線量を渡すことに集中し、集中します。この化学的ストレスは、免疫学的物質や組織の低下につながり、より少ない物質の種を低下させる可能性があります。

微生物コミュニティ構造と機能の調整

マイクロプラスチックへの曝露は、微生物多様性の低下とバイオフィルム形成またはプラスチック分解のタキサへのシフトをしばしば引き起こします。例えば、一部の研究では、EPSを生成し、特定のプラスチックを劣化させるための研究が認められています。また、過敏症の低減や、その改善に寄与するような機能的な効果が期待されています。この研究では、バイオフィルムの分解および再発性を促進するために、有機性廃棄物の除去を抑制するなどの機能的な効果が期待されています。

治療効率の適合

有機性無光沢除去

バイオフィルムの破壊による異質活性の損失は直接制御と比較して、生化学的酸素要求(BOD)および化学的酸素要求(COD)の除去に影響を及ぼします。 パイロットスケールの研究は、BOD除去効率の10〜30%削減を報告しています。 これは、より高い効果の有機負荷につながることができます。その後の処理段階や受入水体への負担が増えます。

ニトリフィケーションとアンモニア除去の障害

細菌を硝化することは、微生物を増殖し、有害物質に敏感であり、それらが微生物による影響を受けたストレスのためにプライマリターゲットを構成します。窒素化率を削減することは、ラボスケールのバイオフィルム原子炉とフルスケールのトリクライニングフィルターの両方で観察され、アンモニア濃度は、いくつかのケースで最大40%上昇します。これにより、窒素の排出許可を満たす植物の能力が妥協し、オペレータが曝気を増したり、化学物質を増やしたり、コンセンサスを添加したりすることができます。

汚泥生産・運用コストの増加

フィルタベッドのマイクロプラスチックの物理的蓄積は、詰まりに貢献することができます, 洗濯頻度とエネルギー消費量を増加. バイオフィルムの脱安定性もより頻繁にスラフイベントにつながる, 二次修飾子により高い固体のローディングをもたらす. 組み合わせられた効果は、メンテナンスのための運用コストの増加, エネルギー, 汚泥処理. さらに, バイオ固体におけるマイクロプラスチックの存在は、農業における有益な再利用を制限します, 処分の課題をポーズ.

病原体および抗生物質の抵抗のためのベクトル

マイクロプラスチックは、病原性細菌によるバイオフィルム形成のための基質として機能し、抗生物質耐性遺伝子を含む水平遺伝子の移動のためのプラットフォームとして機能することができます。これは、抗生物質耐性有機体を運ぶ効果の危険性を高めることができます。, 排水処理が緩和することが期待される成長する公衆衛生上の懸念.

緩和と経営戦略

ソース制御と前処理

最も効果的な戦略は、ソースでマイクロプラスチック入力を減らすことです。 リンスオフ製品でマイクロビーズを禁止する規制、天然繊維衣類の推進、およびタイヤ摩耗粒子のストームウォーター管理の改善が不可欠です。 WWTP内で、ファインスクリーン(≦1 mm)またはヘッドワークの動的ろ過システムをインストールすることで、生物学的治療に達する前に、より大きなマイクロプラスチックの有意な分を削除することができます。 新興技術は、凝固および凝集の使用であり、これらは、空気を溶かすことによって、これらのエネルギーを添加する燃料を燃料化します(FDAF)。

トリックフィルタの操作を最適化

オペレータは、マイクロプラスチックの影響を軽減するために、トリプリングフィルタパラメータを変更することができます。 油圧ローディング率を増加させることは、蓄積された粒子を洗い流すのを助けるかもしれませんが、バイオフィルム保持とのバランスを取る必要があります。 固体のローディングを減らすための前処理を改善することで、粒子の侵入を最小限に抑えることができます。 さらに、適切な溶融酸素レベルと栄養素バランスを確保することで、より健康なバイオフィルムの回復をサポートします。

生体認証と微生物管理

研究は、バイオアグメントのトリプリングフィルタに微生物の緊張を分解するプラスチック分解の使用を探求しています。潜在的には、微生物を分解し、有害物質をより少ない有害物質に分解します。しかし、このアプローチは、初期段階にあり、副産物毒性および生態学的影響に関する質問を提起しています。もう一つの道は、制御された適応を通して、微生物耐性微生物のコミュニティの選択です。しかし、これは完全な機能的な多様性を回復しないかもしれません。

モニタリングと早期警告システム

影響力のあるおよび流暢のマイクロプラスチック集中の規則的な監視は、生物膜の健康の表示器(ATPの内容を、respirometry、またはmetagenomicのプロファイリングのような)と結合しましたり、植物オペレータは問題の早期を検出するのを助けることができます。濁りや粒子の計算のための実時間センサーは、間接的にマイクロプラスチック蓄積を信号できます。性能低下とマイクロプラスチック負荷を相関する予測モデルを開発することは、積極的な管理を可能にします。

今後の方向性・研究ニーズ

成長意識にもかかわらず、重要な知識ギャップは残っています。ほとんどの研究は、現実世界のシナリオを反映していない可能性がある高マイクロプラスチック濃度でラボスケールで行われています。さまざまな気候と排水組成物を渡る長期フィールド研究が必要です。ナノプラスチック(粒子<1 μm)のトリクライニングフィルター性能は、ほとんど完全に非明示的です。さらに、マイクロプラスチック、バイオフィルム、およびプロトゾーンのグラザー間の相互作用は、最終的には、微生物の分析を制御し、マイクロプラスチックの分析を実装する必要があります。

コンテンツ

マイクロプラスチック汚染は、トリプリングフィルタの排水処理を欠損する生物学的プロセスに著しい、認識されていない脅威を表します。 物理的にバイオフィルムを破壊することにより、有毒な化学物質を提供し、微生物のコミュニティ構造を変え、微生物はBODおよびアンモニア除去を阻害し、運用コストを増加させ、抗生物質耐性の広がりを促進することができます。 源の減少、改善された前処理、運用調整、および継続的な研究を組み合わせる多面的なアプローチは、これらの廃棄物の効率性を向上し、これらの廃棄物の効率性を持続するために不可欠です。

さらなる読書については、排水処理のマイクロプラスチックに関する[]、および]の包括的な]の読み方を参照してください。