Giriş: Mikrobial Toplulukların Psikolama Filtrelerindeki Eleştirel Rolü

Trickling filtreler, bir yüzyıldan fazla biyolojik atık su arıtmasında temel teknoloji olarak hizmet vermektedir. Bu sabit film reaktörleri operasyonel basitliği, düşük enerji gereksinimleri ve hidrolik ve organik yüklere dayanabilme yeteneği. Bir hile filtresi, paketlenmiş bir yataktan oluşur - kaya, ya da özel olarak tasarlanmış plastik şekiller - atık suları aşağı yukarı doğru dağıtılır.

Bir hileli filtrenin performansı ve istikrarı neredeyse tamamen bir ekstra polimerik maddeler (EPS) ile etkileşime girer. Bu biyofilm, biyokimyasal oksijen talebinin yüksek seviyeleri ilerleyici bir konsorsiyumdur (B) ve toplam askıya alınması ve metazoa, tüm ekstra hücreli polimerler arasında etkileşim kurar.

Trickling Filter Ekosystem: Kompozisyon ve Fonksiyonlar

Biofilm Yapısı ve Medya Türü

Bir hileli filtredeki fiziksel medya, biyofilm eki için yüzey alanı sağlar. Geleneksel kaya medyası düşük yüzeysel oranlara sahiptir, ancak oksijen transferini, atık dağıtımını ve biyofilm kalınlığını etkileyen sağlam bir yapı sağlar.

Biyofilmin kendisi bir tabakalı yapıdır. Dış tabakalar, doğrudan halkalı sıvı ve hava ile temas halindedir (kesici bir aerasyon), ağırlıklı olarak aerobikdir.Burada, facultative ve okuzal heteroseksüel heteroseksüeller hızla biyolojik filmdeki sinirsel ve önlenmeyi korur ve organik molekülleri kırar.

Mikrobial Konsortia ve Nutrient Bisiklet

Sağlıklı bir hile filtresi, mikroorganizmaların muazzam bir çeşitlilikine sahiptir. [DÜDÜSÜŞÜNÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜK:2.Zoogloea)))))[Üye ait olan LÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜye ait olan (DÜye) ve çeşitli filamentli bakteriler, biyofilmin sırt kemiğini oluşturan, özellikle de yüksek asitli sistemlerde ve asitli sistemlerde kritiktir.

[FONT:0]Protozoa[DÜDÜT:1) ve [[Dönetici:2))))[Üye Olmayanlar, nematodlar ve böcek Lare) dağınık bakteriler ve biyofilmde otlatma ile ilgili düzenleyici bir rol oynamaktadır. Bu grating aktivite biyofilm kalınlığına yardımcı olur, bakteri gelişimini teşvik eder ve bakteri gelişimini teşvik eden besinleri de genişletir.

Nitrojenin kaldırılması nitrification and denitrification. Ammonia-o oksiting Archaea (AOA) ve bakteriler (AOB) gibi:0)Nitrosomonas) nitrit-o oksiting bakterilere (NOB) benzer şekilde dönüştürülür, bu karmaşık yapıyı tam olarak zorlayan bu karmaşık yapıyı tamamen zorlayan bu karmaşık yapıyı tamamen zorlayan bir yapıya dönüştürür.

Biyofilmlerdeki Ağır Metal Toksikitenin Mekanikleri

Yaygın Ağır Metaller ve Onların Kaynağı

Ağır metaller çeşitli endüstriyel, ticari ve konut kaynaklardan atık sulara girerler. Elektroplating, metal bitirme, pil üretimi, madencilik operasyonları ve hatta su tesisatı gibi metallerin önemli yüklerine katkıda bulunur (Pb), paracury (Hg), chromium (Cr), bakır (Cu), nikel (Ni), ve çinko (Zn) bazı kronik ve çinko, izoleksiyon gibi, mikrontrientler gibi, yüksek seviyelerde çok toksik olurlar.

Inhibition'ın moleküler mekanizmaları

Birkaç iyi tanımlanmış yol yoluyla uygulanan ağır metal toksisitesi:

Enzyme Inhibition ve Protein Denaturation

Birçok ağır metal, özellikle Cd, Pb ve Hg, profesyonellik için yüksek bir ilgisi var. Örneğin, nitrik bakterilerdeki elektron taşıma proteinlerinin aktivitesi metal bağlayıcıya bağlı olarak, bu yüzden nitrikasyon genellikle toksik bir olay sırasında başarısız olmak için ilk işlemdir.

Hücre Membranları ve Transport Sistemlerinin Depresyonu

Metaller hücre membranının bütünlüğüne müdahale edebilir. Temel divalent cations (örneğin Ca2+ ve Mg2+ gibi) ki, membran yapısını stabilize eden, permeability ve hücre içeriği kaybına yol açabilirler. Ayrıca ion gradients bezginlik ve pH homeostasis, etkili bir şekilde hücreyi açabiliyorlar veya içsel asitleşmeye neden olabilirler.

Oxidative Stres ve Reaktif Oksijen Türleri

bakır (Cu) ve demir (Fe) gibi bazı metaller, hücredeki kırmızıox bisiklet (Fenton kimyası) ile hücrede yüksek reaktif hidroxyl radikalleri (•OH) Bu oksidatif stres hasar DNA, lipidler ve proteinler. Hücrenin doğal savunma mekanizmaları, süperoksiz dismutaz ve katalaz gibi, hızlı hücre ölümüne yol açan. Biofilmler genellikle ağır metallere maruz kalanlar, bu oksidatif hasar oranlarının önemli ölçüde daha yüksek oranda arttı.

Toplum-Level Selection ve Direniş

Ağır metallere maruz kalma, tüm topluluğun ortadan kaldırılması gerekmez. Bunun yerine, güçlü bir seçici güç olarak hareket eder, metale dayanıklı mikroorganizmalar sağlar.Bu dirençli sular genellikle plazzyum veya transposonlar metal efflux pompalar, metal-binding proteinleri (örneğin, metal-bineler), veya enzimsel detoxification sistemleri (örneğin, recury redüktöre) daha az fonksiyonel direnç sağlar.

Sistem İstikrarlı Organik bileşiklerin Sistemdeki Etkisi

Öncekilik Kirliler ve Gelişen Kirmenler

Mantıklı organik bileşiklerin hileli filtrelere girmesi çok geniş ve sürekli gelişmektedir.Demekli farmasötikler (PCB), poli Çevrimsel aromatik hidrokarbonlar (PAHs), ve klorital pestisitler gibi çeşitli kirleticiler içerir.

Zehirlilik Mechanisms of Toxicity: Narcosis ve Özel Eylem

Toksik organik bileşikler genellikle iki birincil mekanizma yoluyla mikrobiyal aktiviteyi engeller: nonpolar narkozis ve spesifik toksisite.

Nonpolar Narcosis

Birçok hidrofobik organik bileşikler, narkozis olarak bilinen bir temel toksisite seviyesini uyguluyorlar. Hücre membranının lipid bikatına bölünürler, sıvılığını ve işlevini bozarlar. Bu özel olmayan mekanizma tüm mikroorganizmaları bir dereceye kadar etkiler ve büyük ölçüde geri dönüşümlüdür. Ancak, yüksek konsantrasyonlarda, biyofilmin büyük ölçüde tıkanıklığa ve tıkanıklığına yol açabilir.

Özel Zehir

Bazı bileşikler belirli biyokimyasal yollar hedef alır. Örneğin, nitrification inhibitörleri thiourea, dicyandiamid (DCD), ve özellikle de toksik monooksijenaz (AMO) enzimi hassas sinfsiyonlar içinde bozabilir ve sonraki immünariptasyon veya tedavi gibi süreçlerin geri çekilmesine yol açabilir.

Şok Yükler Versus Kronik Exposure

Bir toksik bileşik bitkiye girilmesi, biyolojik yanıtın doğasını belirler. Aurock yükü) (ani, yüksek bir toksik maruziyet konsantrasyonu) genellikle haftalar veya aylar boyunca keskin bir artış, effluent TSS'de keskin bir artış ve akut nitrification başarısızlığı. Biyofilm fiziksel olarak dengesiz hale gelir.

Tedavi Performansı ve Operasyonları için Sonuçları

Nitrification Inhibition ve Ammonia Breakthrough

Nitrating bakteriler (AOB ve NOB) genellikle hileli filtre topluluğunun en hassas üyeleri olarak kabul edilir. Tüm BOD kaldırma oranları ve yüksek hassasiyetleri kabul edilebilir olsa bile, su yaşamlarında ve sıkı izin limitlerine tabidir.

Yoktu BOD / COD Yokluğu ve Sloughing

Ağır metaller ve toksik organikler, karbon kaldırılmasından sorumlu heterotrofik bakterileri engeller.Bu, effluent BOD ve COD'de bir artış gösterir.Ayrıca, birçok toksik bileşik doğrudan EPS matrisine zarar verir veya filamenter arka kemiği organizmalara zarar verir.Bu sonuçlar sağlandığında sağlam bir artış (TSS) ve fiziksel olarak alt malzeme veya altlama işlemlerinin alt üst düzeye çıkar.

Odors ve Deterioration of Effluent Quality

Biyofilm içinde hassas oksijen dengesini bozabilir.Akustik organizmalar öldürüldiğinde veya engellenir, organik madde yeterince bozulmaksızın daha derin anaerobik tabakalara girer. Bu, toksisiteye neden olan bakterileri uyarır, bu da yüksek relfatebe (H2S), yüksek relfentiteye ve iyi bir şekilde bağlı olarak, iyileştirici bir şekilde sağlam bir şekilde ortaya çıkarır.

İzleme, Tanı ve Dava Stratejileri

Erken Uyarı ve Tanı Araçları

Proaktif izleme, en iyi savunma sağlar. Anahtar tanı araçları şunları içerir:

  • [FONT:0)Chemical Analysis:[Dönetici:[Dönetici:0)[FONT-MS) ve belirli organik bileşikler (örneğin GC-MS) operatörlerinin kirletici yüklemeyi ve problemli kaynakları takip etmesini sağlar.
  • [FONT:0)Molecular Biyoloji: [DDDDÜT:1] 16S rRNA gen amplicon sequencing ve nicel PCR (qPCR) mikro-tolerant genra'ya doğru doğrudan pencere sağlar veya nitrik bolluğun erken uyarıları olarak hizmet eder, genellikle haftalar süren performans geri çekilmeden önce periyodik olarak fark edilir.
  • [FONT=0)Online Respirometri: [Dönetici: [Dönetici:0)) Oksijen alımı oranını (OUR) bir biyofilm örneği, influent atıksu artışına yanıt olarak gerçek zamanlı bir değerlendirme sağlar.Bir gerileme, metabolik engelleyicinin doğrudan göstergesidir.
  • [FONT:0)Mikroscopy:[Dönetici: [Dönetici:0) Biyofilmin düzenli mikroskobik inceleme yapısında ve anahtar gösterge organizmalarının bolluğu gibi değişiklikler ortaya çıkarabilir.

Operasyonel ve Tasarım Mitigation Measures

Hile filtre mikrobiyal topluluğunu korumak çok-barrier bir yaklaşım gerektirir:

Kaynak Kontrolü ve Endüstri Preted

En temel ve maliyet etkin strateji, tedavi tesisine girmekten toksik bileşiklerin önlenmesidir. Sağlam bir şekilde:0) Endüstriyel pretedavi programı) gereklidir. Yerel sınırlar, tedavi tesisinin duyarlılığına göre öncelikli metaller ve özel organik bileşikler için kurulmalıdır.

Biyoaugmentasyon ve Adaptasyon Kültürü

Toksik bir olay gerçekleştiğinde, nitrik nüfusun doğal iyileşmesi, yavaş büyüme oranı nedeniyle hafta sürebilir. Kurtarmayı hızlandırmayı hızlandırabilir, tesisler arsa yükünü takip eden kurtarma penceresini önemli ölçüde kısaltabilir.[DÜT:1).

Operasyonel Optimizasyon

Sağlıklı, dayanıklı bir biyofilm de faaliyette bulunduğu ortamı optimize etmeyi içerir. Yeterli oksijen transferi (sağ havalandırma ve organik yükleme), doğru besin dengesini korumak (BOD:N:P oranı), ve hidrolik aşırı miktarda mikrop mikropiyal bir topluluğun desteklenmesinden kaçınır. İyi bir şekilde, sağlıklı biyofilm stresli veya besleyici-kanıklanmış bir kişiden daha dirençli ve dirençlidir.

Sonuç: Biyolojik Vakfı Korumak

Mikrobiyal bir filtre içinde mikroplak topluluk, kritik bir çevresel hizmet sağlayan yüksek verimli, kendi kendini korumak ekosistemidir. Ancak, ağır metallere ve toksik organik bileşiklere olan duyarlılığı, atık su arıtmasında bir sistemsel kırılganlığı temsil eder.Bu kirleticilerin etkisi, hemen tüm biyolojik kalibrelerin ötesine uzanır; bu, effluent izin ihlallerine yol açan, saldırgan kokuları, operasyonel istikrarsızlık ve artan maliyetlere yol açar.

Bu biyolojik temeli korumak, mikrobiyal dayanıklılığı teşvik etmek için modern izleme teknolojileri kullanmak ve operasyonel parametreleri optimize etmek için, hileli filtreyi sadece bir parça olarak tedavi etmek için kullanmak gerektirir, ancak yaşam boyu uyumlu bir ekosistem olarak, tedavi bitki yöneticileri uzun vadeli uyum sağlamak, halk sağlığı korumak ve sorumlu oldukları için su ortamının bütünlüğünü korumak için.

Daha fazla yasal çerçeveler üzerinde okumak için, referans olarak aşağıdakiler için:0)EPA Industrial Preted Programme) Biyofilm yönetimi ve toksisite hakkında ayrıntılı teknik rehberlik için, [[Ücretsiz Çevre Federasyonu)