Ağır metaller, örneğin, paracury, kamyum ve arsenik, rutin olarak atık su toplama sistemleri endüstriyel deşarjlardan, kentsel fırtına su tükenmelerinden ve hatta yerli su tesisatından kaynaklanan mikroorganizmalar, ikincil biyolojik tedavi süreçleri destekleyen mikropulasyonlar için doğrudan bir tehdit oluşturur.

Orta Atıksu Tedavisi: Mikrobial Perspektif

Orta tedavi, birincil sedisyon takip eden atık su yönetiminin biyolojik aşamasıdır. birincil hedefi, reaktör konfigürasyonuna bağlı olarak çözünme ve askıya alınan organik maddedir.En yaygın sistemler aktif çamur, hileli filtreler ve patojen yükleri effluentin her biri karmaşık mikropiyonlar tarafından yapılır.

Aktif çamur sistemleri, alginç gibi bakteriler:0)Nitrosomonas), )Nitrobacter[DÜyetim: 3) ve heterotrofik genra gibi bakteriler, effluent. Fungis) ve özellikle yüksek enerjili atıkların yerlerine bağlı olarak yüksek enerjilerin bozulmasına yardımcı olabilir.

Mikrobiyal çeşitliliğin önemi aşırı devletlenebilir. Çeşitlilikli topluluklar şoklara daha dirençlidir ve çok sayıda organik bileşikleri daha iyi bir şekilde gözden geçirebilmelidir. Çeşitliliklerde azalma - yükleme veya operasyonel hatalardan dolayı - sistemin etkisini azaltılabilir ve kalorili influent ve nitrification başarısızlığına yol açabilir.

Ağır Metaller: Atıksulara ve Yollara Kaynak

Ağır metaller, antropojenik aktivitelerden atık sulara girerler. Endüstriyel kaynaklar en yoğun olanıdır: elektroplating tesisleri, metal bitirme operasyonları, batarya üretimi, madencilik operasyonları ve kimyasal üretim tesisleri, famium, kromyum, nikel ve çinko kaçakları, yaşlı boya ve borulardan gelen bakır taşır ve atmosferik bir ayrışmadan para alır.

Kanal ağında, metaller çözülmeli ve katılımcı aşamalar arasında bölünebilir. Çözülmüş türler genellikle daha biyo kullanılabilir ve toksiktir, ancak partiküller birincil konsatörlerde veya metaller yüksek derecede toksiktir, ancak küçük bir iyon olarak karmaşıktır. Aynı şekilde, hexavalı bir kromat (vü) ve daha az sayıda mikropiyondur.

Belediye tedavi santrallerinden verileri izlemek, ağır metallerin influence konsantrasyonlarının yaygın olarak değişebilir olduğunu gösteriyor. Birleşik Krallık'taki 12 tedavi tesisinin çalışması, 1 mg/L'yi aştı, ancak kadavranın altında özellikle ağır metaller düzenlemediğinde, mikropler genellikle hassas veya metallerin biyolojik reaktörde zaman içinde bir araya gelmelerini sağlayabilir. ”

Mikrobial Toplulukları üzerindeki Ağır Metallerin Etkisi

Sualtı mikroplarındaki ağır metallerin etkileri çok yönlü ve konsantrasyon bağımlıdır. Alt-inhibitory düzeylerde, metaller, aşırı toksisiteye neden olmadan metabolik yol yollarını değiştiren stres yanıtlarını tetikleyebilir.Daha yüksek seviyelerde, metaller yaygın hücre ölümlerine, deflocculationa ve tedavi başarısızlığına neden olabilir.

Zehirliliklerin

Birçok bakterinin iz miktarlarını çinko, demir, bakır veya kadinal olmayan metaller neden bu sitelere bağlı olarak, aktif site veya distort yapısını engelleyebilir, enzimlerin üç boyutlu yapısını engeller, enzimleri işlevsel olmayan bir şekilde engelleyebilir.Bu mekanizma neden nitrification engelleyebilir: monooxygenase enzimleri inanca bağlar:0Nitrosomonas

Oxidative stres başka bir büyük yol.Bu ROS hasar proteinler ve nüklec asitleri, membran istikrarsızlığı, enzim inacti ve DNA mutasyonları gibi reaktif oksijen türlerinin (ROS) oluşumuna neden oluyor.

Metal iyonlar hücre membran bütünlüğünü de bozabilir. Silver ve bakır, örneğin, membran proteinlerinde thiol gruplarına bağlanır ve büyüme oranındaki azalma sağlar. Bu bariyer fonksiyonunun kaybı, topluluğun içindeki hassas türlerin bolluğu ve zararlı maddelere giriş sağlar.

Mikrobial Çeşitlilik ve Fonksiyonlar Üzerine Etkileri

Ağır metallerin toksisitesi, mikro-kontamin edilmiş ortamlardaki tüm üyelerini eşit şekilde etkilemez. Bazı bakteriler direniş mekanizmalarına sahiptir - örneğin efflux pompalar, intracellular sequestrasyon veya enzymatik detoxification - bu da metal-kontaminasyonda hayatta kalmalarına izin verir.Bu da genellikle baskın hale gelir, hassas vergi kesintisi veya ortadan kaldırır.

Çok sayıda çalışma boyunca tutarlı bir bulgu, ağır metal maruz kalmanın biyolojik oksijen talebinin verimliliğini azalttığıdır (BOD) örneğin, aktif çamur sistemleri bakır veya çinko yüklerini sık sık sık sık, 90-95'ten% 70'e kadar geçici bir düşüş gösterir, bu da iyileşmenin zorlandığı için kritik bir operasyonel endişedir.

Metal maruz kalma ayrıca ağır metallerin toksik konsantrasyonlarını da olumsuz yönde etkiler, iyi katılımcıları effluente serbest bırakmak ve turbidity'ye neden olan yakınlığı etkiler. Aşırı durumlarda, çamur battaniyesi, ya da kompakt, sağlam bir şekilde yıkanabilir, sağlam bir şekilde yıkanır.

Biofilm Disruption

Biyofilm tabanlı tedavi sistemleri, hileli filtreler, dönen biyolojik kontaktlar ve yatak biyofilm reaktörleri (MBBRs), ağır metaller, biyofilmin mimarisini ve istikrarını değiştirebilirler. Bununla birlikte, yüksek konsantrasyonlarda, metaller EPS'ye karşı ilk savunma hattını engelleyebilir ve biyofilme karşı korunmaya yardımcı olabilir.

Biyofilm toplulukları genellikle planktonik olanlardan daha dirençlidir, çünkü tabakalı yapı, mikroniches farklı kırmızıox koşulları ve metal konsantrasyonları ile tedavi edilebilir. Hatta bu kadar uzun vadeli metal maruziyet, genel aktivite ile daha düşük, sistemdeki tedavi kapasitesinin düşükleştirilmesi genellikle düşüklüğünden daha serttir.

Faktörler Ağır Metal Zehirlenme

Bir tedavi bitkisinde mikroplar tarafından deneyimlenen gerçek toksisite sadece toplam metal konsantrasyonunun bir fonksiyonu değildir. Çeşitli çevresel ve operasyonel modüller, ağır metallerin biyoyakıtımı ve etkisi en önemlilerinden biridir: asitli pH, hidrojen iyonları mikropulabilirliklere karşı rekabet eder ve birçok metal alkaliler alkalinin daha toksik serbest iyon biçiminde kalır.

Çözülmüş organik madde (DOM) ve chelating ajanlar metallerle karmaşıklar oluşturabilir, serbest iyon aktivitelerini azaltır. Belediye atıksu, endüstriyel deşarjlarda bulunan organik ligands miktarını içerir, bu da metallerin toksisitesini azaltabilir ve süresiz olarak muhafaza edebilir.

Mikrobiyal topluluğunun bileşimi, genel etkisini etkiler. Metale dayanıklı türler içeren çeşitli bir topluluk - bu adaptasyonlar, efflux veya detoxification genlerle daha az verimli olabilir - metal tolerans ve tedavi performansı ile bağlı olarak hassas bir şekilde karşı karşıya kalacak.

Mitigate Heavy Metal Zehirlenmeleri

Ağır metal toksisitesinin ciddi sonuçları göz önüne alındığında, tedavi bitki operatörleri ve mühendisler mikrobiyal toplulukları korumak için bir dizi strateji geliştirdiler. Bu yaklaşımlar kaynak kontrolü, pre-ted, biyolojik augmentasyon ve operasyonel optimizasyon. Aşağıdaki liste ve sonraki bölümler en etkili önlemleri ayrıntılı olarak yapabilirler.

  • [FONT:0) Soğuk metalleri kaldırmak için atık sularının tedavisi () biyolojik reaktöre ulaşmadan önce.
  • [FONT:0) Mikrobiyal suların kullanımı ağır metallere karşı dirençlidir). seçim, acclimasyon veya genetik mühendislik.
  • [0]Bioaugmentation with metal-tolerant mikroplar[Dönemli mikroplar[Dönemli 1] tedavi performansını geri yüklemek veya geliştirmek için.
  • [FONT:0) Operasyonel parametreleri[[Dönetici:0) Kontrol süresi gibi, oksijeni ve pH mikrobiyal direnci lehine karşı karşıya kalır.
  • [0]Köpektif olarak inşa edilen ıslak bölgeler veya biyohidrasyon medyası[Dönetici:0)

Pre-Treatment Approaches

Mikrobiyal toplulukları korumak için en basit yol, ikincil tedavi sürecine girmeden önce ağır metalleri kaldırmaktır. Kimyasal yağış yaygın olarak kullanılır, lime, caustic soda veya sulfid tuzları, bazı endüstriler için gerekli olan bir çamur veya sulfidesi yükseltmek için eklenir.

Aktif karbona karşı aksizyonlar, zeolitler veya biyokar başka bir seçenektir. Bu malzemeler yüksek yüzey alanı vardır ve büyük akışları tedavi etmek için, özellikle sabit atık filtrelerinde kullanılırken, metal kaplama effluentler gibi, yüksek kaldırma efforları tersine çevirirler, daha yüksek sermaye ve işletme maliyetlerinden daha yüksektir.

Metal-Resistant ve Mühendisli Microbes

Tedavi öncesi veya çok pahalı olduğu durumlarda, operatörler mikrobik adaptasyona güvenebilir. Sürekli maruz kalma süresine dayanıklı olan genler için zaman içinde seçebilirler.Bu doğal acclimasyon daha uzun bir süre (SRT) veya daha yavaş büyüyen organizmaların kurulmasına izin verir. Bazı bitkiler metal-resiste ait genler için zaman içinde başarıyla zenginleştirebilir.

Biyoaugmentasyon, tanınmış metal-tolerant su arıtmalarında çeşitli başarılarla kullanılan kasıtlı olarak yer alır.()Bacillus[D:0) veya )Pseudomonas[DDDöneticileri)[Döneticileri ile rekabet edemezler, çünkü biyofilm taşıyıcılarında aktif olmayan su arıtmalarında kullanılan su arıtmalarında kullanılan su arıtmalarında kullanılırlar.

Operasyonel Düzenlemeler

Mikrobiyal topluluğu değiştirmeden bile, operatörler bazı metaller tarafından metal toksisitesini azaltabilirler, ancak bu aynı zamanda biraz alkali pH (7.0-7.5) metal-binding EPS'yi teşvik ederek birçok metalin biyoyapabilirliğini azaltabilir.

Metal şokları deneyimleyen sistemler için, aktif bir şekilde geri dönüşte geçici bir artış (RAS) akışı toksik olarak dillenebilir ve belirli bitki kültürü için akut toksisite eşlerini sağlayabilir.

Wetlands ve Biohidrasyonları inşa edildi

Ahşap sular, metal-dan atık sularını tedavi etmek için pasif, düşük enerjili bir yaklaşım sunuyor.Typha) ve bu yaklaşım, yüksek akışlı belediye tesisleri için uygun değil.

Tarım veya endüstriyel atık malzemeleri kullanarak biyolojik reaksiyonlar - pirinç husk, endüstriyel veya kuru denizler gibi - gelişmekte olan düşük maliyetli bir alternatiftir. Bu biyosorbents metalleri iyon veya yüzey kompleksi aracılığıyla kaldırabilir ve mevcut tedavi süreçleri bir filtre medyası olarak dahil edilebilirler.

Future Yol ve Araştırma İhtiyaçları

Ağır metal toksikoloji ve atık su arıtmasındaki mikrobiyolojinin kesişme alanı, yüksek çözünürlükte organik madde tasarımı ve meta-omiklerin toplumdaki değişimleri takip etmelerine ve organik maddeyi teşhis etmelerine olanak tanır.Bu bilgi, yüksek metal yüklerini ölçmek için organik madde mühendisliğini bilgilendirebilir.

Mikrobiyal aktiviteyi ölçen gerçek zamanlı biyosensörler - oksijen alma oranı veya ATP içeriği gibi - tedavi performansına ilişkin erken uyarıları sunar.Bu sensörleri otomatik kontrol sistemleri ile entegre etmek, biyokütleleri korumak için hızlı ayarlamalar sağlayabilir. ek olarak, atık su arıtmadaki nanopartiküllerin rolüne araştırma büyüyor; bazı nanopartiküller ağır metallere söz verirken, mikropların kendi toksisitelerine yönelik olarak mikropların dikkatli bir şekilde değerlendirilmesi gerekir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Ağır metaller, ikincil atık su arıtmasının arka kemiğini oluşturan mikrobiyoloji süreçleri için önemli bir tehdit olarak kalır ve hücre zarlarını rahatsız etmek, hassas türlerin, biyoçeşitliliğin ve besinlerin kaldırılmasına ve etkili bir biyolojik dengeyi korumak için konserde çalışmalıdır.