Biyofilmler, dağıtım sistemleri içinde su kalitesini korumak için en kalıcı sorunlardan birini temsil eder. Bu yapısal mikroorganizmalar yapısal olarak yüzeye çıkarlar, geleneksel dezenfekte edicilere karşı direnen koruyucu bir matris oluşturur ve sadece birincil dezenfekte edici yolojenler için değildir. Etkili biyofilm yönetimi, yasal standartları karşılamak ve kamu sağlığı sağlamak için gereklidir.

Su Dağıtım Sistemlerinde Biyofilmleri Anlamak

Biyofilmler planlı bakteriler altmış yüzeylere bağlanırken ve yapısal bütünlüğü sağlarken, aynı zamanda toplumları dezenfekte edicilerden koruyacaktır, o zaman içinde polisaccharides, proteinler, nükleik asitler ve lipidler, bu demirler ve hücreler boru duvarına bağlanır ve ayrıca yapısal bütünlüğü sağlarlar.[Tweionellan)

Formasyon işlemi genellikle beş aşamayı takip eder: geri dönüşümlü ek, geri dönüşümlü ek, mikrokolon formasyon, maturasyon ve dağıtım. Biofilm kalınlığı, birkaç mikrometreden birkaç milimetreye kadar değişebilir ve hatta ince biyofilmler bile boru kabalığını artırabilir ve mikropüresel olarak indüklenmiş korozyon yoluyla korozyonu hızlandırabilir (MIC).

Sağlık ve Operasyonel Etkiler

Biyofilmler su güvenliğinde kritik bir başarısızlık noktası temsil eder. Kalp kaybından kalkan patojenler, antibiyotike dayanıklı bakterilerin hayatta kalmasını ve düşük akış veya ölü-endişeler içinde klorun bileşiklerinin oluşmasına katkıda bulunur. Operasyonel olarak, biyofilmler enerji tüketimini artırırlar, boru ömürlerini korozyon yoluyla azaltır ve örnekleme ve izleme çabalarını azaltır. Sorun düşük akış veya ölü-endişe ağlarının oluşumunda aşırı derecede azalır.

Ozonation in Biofilm Control

Ozonasyon, ozon gazının (O) ve kloramin (1.18 V) tarafından hızla su ile tepki verilmesine olanak tanır. Ozonasyon, su tedavisinde kullanılan en güçlü oksitlerden biridir ve 2.07 V'nin yüksek olduğu, 1900'lerden daha yüksek bir kısmını bozar ve Avrupa'nın kuzeydoğumuna kadar yüksek oranda azalır.

Biyofilm kontrolü için, ozonlama iki fayda sunar: doğrudan biofilm içinde mikroorganizmaları öldürür ve belki de daha da önemlisi, onları koruyan EPS matrisini azaltır. Bu bozulma biyolojik filmin yapısal bütünlüğü zayıflatır, su akışının fiziksel olarak ortadan kaldırılmasına izin verir.

Eylemlerin Mekanikleri

Ozon, multipl yollarla biyofilmlere saldırır. İlk olarak, ozon molekülleri EPS'ye nüfuz eder ve organik olmayan oksidasyon ve proteinler ile reaksiyon verir, çünkü EPS'nin deposal bileşenleri ve parçalanması, bu işlem "biyofilmi" olarak adlandırılır.

Biyofilm bileşenleri ile ozon reaksiyon oranı ozon konsantrasyonuna bağlıdır, temas zamanı, pH ve sıcaklık. Tipik içme suyu uygulamaları dozlarında (0.5 ila 2.0 mg/L ozon), birkaç dakika içinde reaksiyon verir, hızla o oksiting the dış katmanlarının teşvik edilmesi gerekir - biyolojik filtrasyon ile birlikte tekrarlanabilir veya daha yüksek doz uygulamaları gerektirir.

Ozonasyon Faydaları

  • [FONT:0) Biyofilm EPS'ye karşı yüksek verimlilik [DDDDDDDDDDD][/FONT][/FONT=0): Ozon, yapısal matrixi küçültüyor, biyofilmleri fiziksel geri çekilmeye ve daha dezenfekte etmeye daha hassas hale getiriyor.
  • [FONT:0]Broad-spectrum dezenfeksiyon[DÜT:1): Ozon bakteri, virüsler, protozoa ve klora gibi organik maddeler içinde klor-onlara dayanıklı organizmalar (Döntgenler)
  • [FONT=0) Kimyasal dezenfekte talebin geri alınması[DÜT:1): Biyofilm büyümesini kontrol ederek, ozonlama, daha düşük klor veya kloramin renderasyonunu korumak için hizmet sağlar ve korozyon riski azaltır.
  • [FONT:0)Rapid reaksiyon kinetiği[[DÜT:1): Ozon dezenfekte edicisi, kloraminlere kıyasla nispeten kısa temas süreleri gerektiren birkaç dakika içinde meydana gelir.
  • [FONT:0) Su kalitesi parametrelerinin iyileştirilmesi[DÜT:1): Ozon oksitler demir, manganese ve tadı ve kokuya neden bileşikler, estetik kaliteyi artırmak.
  • [FONT:0)Minimal kalıcı ikamet süresi[[Dönetici: Ozon, oksijene indirgenemez, uzun vadeli kimyasal ayak izi bırakma, hassas ortamlarda avantaj olabilir.

Su Dağıtım Sistemlerinde Ozonasyon Uygulaması

Biyofilm kontrolü için başarılı ozonlama dikkatli sistem tasarımı gerektirir. Ozon genellikle koroner veya elektrolitik hücreler oksijen veya hava beslemesi kullanarak yapılır. gaz daha sonra bir yanak haline getirilir ve ve metal enjekte eden kişiler veya iyi dolu diffüzerler gibi temas odaları ile çözürür. İletişim zamanı kritiktir: dezenfekte edilebilir bir süre 5 ila 20 dakika boyunca tipik bir temas süresi gereklidir, ancak biyofilm penetrasyonu daha uzun maruziyet veya daha yüksek oturma alanı konsantrasyon gerektirir. Ozon, ozon, organik madde gibi azalır, bu yüzden ilk taleplere uygun olur ve ölçülebilir bir measurallığa ulaşır.

Mevcut dağıtım sistemleri için, ozonlama, ağın daha önce veya sonrası tedavi bitkisinde sıklıkla uygulanır. Bununla birlikte, ozonun doğrudan dağıtım ağına uygulanması toksik gaz güvenliği ve çürük kinetiği nedeniyle daha az yaygındır.

Ozon Nesil ve Teslimat Sistemleri

Modern ozon jeneratörleri yüksek verimlilik ve güvenilirlik için tasarlanmıştır. Corona deşarj jeneratörleri oksijen veya havayı yüksek gerilim alanından geçiyor, ozonu yaratır. Elektrolitik jeneratörler, daha az yaygın olsa da, yüksek ozon konsantrasyonlarını sudan elde etmek için yüksek maliyetli üretebilir. Anahtar tasarım parametreleri gaz akışı oranı, güç girişi, soğutma ve gaz hazırlığı.

Suya transfer genellikle enjekte edilen yan akım sistemleri, statik karıştırıcılar veya sütun kontaktları ile yapılır. Transfer verimliliği gaz balon büyüklüğüne, iletişim zamanına ve su kimyasına bağlıdır. Çözülen ozon konsantrasyonları elektrokimya veya UV absorbe sensörleri kullanarak gerçek zamanlı olarak takip edilir, otomatik kontrol sağlar.

Mevcut Su Tedavisi ile entegrasyon

Ozonasyon genellikle orta bir tedavi adım olarak kullanılır.Spek veya membran filtrasyonu (pre-ozonasyon) floktasyonunu geliştirmek ve membran süzmelerini azaltmak için veya rasyon (post-ozonasyon) son bir dezenfeksiyonu için, en etkili yer filtrasyondan önce yerleştirilir, ancak dağıtım sistemini sağlamak için düşük organik bir yük ve minimum biyofilm tohumunu azaltır. Çünkü ozon çürümeden sonra (post-ozonasyon) sadece son dakikalar için kullanılabilir; bu nedenle, ikincil bir ozonun (kösterenfekte edici veya kloramin)% 50 oranında azaltılabilir.

Alternatif Biyofilm Kontrol Yöntemleri ile Karşılaştırma

Çeşitli dezenfeksiyon teknolojileri biyofilmleri yönetmek için kullanılır, her biri avantaj ve kısıtlamalarla ilgilidir. Chlorine en yaygın dezenfekte edicidir, ancak EPS'yi tipik olarak retorik olarak nüfuz etme yeteneğine sahiptir (0.21.0 mg/L). Bazı sistemlerde nitrikasyonu teşvik eder. Ultraviolet (UV) ışık hızlı bir şekilde bozulmaz ve hiçbir şekilde dezenfekte edici olmayan hidrojen etkisine sahiptir.

Aksine, ozonun yüksek oxidasyon gücü, EPS'yi bozup tek bir adımda mikroorganizmaları öldürmesine izin verir. Araştırmalar, ozon tedavisinin boru yüzeylerinde 80-95 oranında biyofilm kütlesini azaltdığını göstermiştir, ancak klor, ancak benzer koşullarda sadece 30-50 oranında azalır.

Biofilmlere Karşı Efficacy

2019 çalışması, OKT'de yayınlanan bir çalışma:0)Water Research), PVC ve demir borularda biyofilm kontrolü için klorajitasyona kıyasla, 10 dakika boyunca ozonun yüksekliğini azalttı ve tam bir dağıtım sisteminde EPS polisaccharide içeriği% 70 azalttı, ancak 30 dakika boyunca klorun % 1.5-log azaltımı ve% 30 dakika boyunca % 30 oranında azalttığı tespit edildi.

Ürün Formasyon

ozonlama ile ilgili ana ürün endişesi, yüksek oranda ortalık konsantrasyonlarla (>0.1 mg/L) ABD ve 10 μg /L'de ozonu doğal olarak meydana getiren veya kloralize edilen sularda daha yüksek olan, tedavi edilen sularda daha genel olarak daha az operasyonel olarak ayarlanan ve daha az operasyonel olarak pH'ı azaltarak daha az operasyonel olarak ayarlanabilir.

Meydanlar ve düşünceler

Biyofilm kontrolü için ozonlama engelsiz değildir.ETHFLT:0) Yüksek sermaye ve işletme maliyetleri) önemli engeller. Ozon nesli, yakıt kullanımı ve oksijen için elektrik gerektirir. Enerji tüketimi, 10 ila 25 kWh arasında şarj edilebilir, kontaktlar ve södül birimleri yaşam döngüsü maliyetlerine eklenir.

[FONT:0)Operasyonel karmaşıklık[Dönetici:0) Başka bir faktördür. Ozon talebi, su kalitesi, sıcaklık ve organik yük ile değişir, yetenekli operatörlerin ağ ayarlaması gerçek zamanlı olarak aşırıya kadar sürebilir. Overdosing, biyofilm kontrolünü etkisiz hale getirirken.

[FONT=0) Malzemeler ile uyumluluk [Döneticiler için kullanılabilir.(Dönetici, bakır, çelik) ve degrad elastomerleri ve plastikleri, boru malzemelerinin oxidasyona dayanıklı olarak kullanılmasını gerektirir.

Araştırma ve Vaka Çalışmaları

Birçok çalışma, bir dağıtım ağının oluşturulması için ozonlama etkinliğini göstermiştir.In the University of Illinois Pilot-scale Water Distribution System, araştırmacılar, toplam su ve korozyon oranlarına kıyasla % 88 azaldı.

Gerçek dünya uygulamasında, Zürih şehri, İsviçre, 1960'lardan beri ozon kullandı, ancak birden fazla klorofizik tedavi yaklaşımının bir parçası olarak, dağıtım sisteminin çalışmaları, 10 μg/L'den daha az organik karbon üretti, etkili bir şekilde biyofilm büyümesi daha yüksek oranda kısıtladı.

Amerika Birleşik Devletleri'nde daha yeni bir pilot (Tampa Bay Water, Florida) iki hafta içinde PVC ve demir borularda biyofilm kontrolü için ozon ve klor dioksit değerlendirdi. Ozon, heterotrofik plaka sayısı (HPC) ve ortadan kaldırılmış olan yüksek azaltımı sağladı.

Future Yol Tarifi

Biyofilm yönetimindeki ozonlama rolü, su hizmetleri ile ilgili katı düzenlemelerle ortaya çıkmaktadır ve ortaya çıkan patojenler. Gelişmiş oxidasyon süreçleri (AOPs) ile ozon peroksit (O/)Oxidasyon süreçleri) veya UV (Oxidasyon) ile bir araya getiren, özellikle de bu tür bir araştırma için devam eden bir şekilde, hidrojen dağıtım sistemi için devam eden bir şekilde, LNPT:0/UV3/UV)

Başka bir umut verici gelişme, etkili kontrol altındayken ozon kullanımı ve ürün oluşumunda kullanılan bir stratejidir. Mekanik öğrenme algoritmaları tarihsel su kalitesi verilerine dayanan biyofilm gelişimini tahmin edebilir ve ozonun buna göre uyarlanması.

Son olarak, biyolojik filtrasyon ile entegrasyon standart bir uygulama haline gelir.Örnek:0)EPA yönergeleri) ve [[Dönetici:2) .[Dörtücük filtreleme ile entegrasyon, biyolojik olarak istikrarlı bir su üretmek için en iyi bir uygulama olarak kabul edilir. Araştırmalar, ozon miktarını en üst düzey biyolojik aktivite ile maksimum biyofilm azaltımı elde etmek için nasıl dengeleneceğini anlamaya devam eder.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Ozonasyon, su dağıtım sistemlerinde biyofilmleri kontrol etmek için güçlü ve çok yönlü bir araç sunuyor. Ekstra hücreli matrixe ve doğrudan mikroorganizmaların gömülü mikroorganizmalara güvenerek, ozonu azaltan biyofilm birikimini geleneksel dezenfekte edicilerden daha etkili bir şekilde azaltırken, maliyetle, ürün yönetimi ve operasyonel karmaşıklığın - gelişmiş su kalitesinin faydaları ile azaltılabilir, korozyon potansiyeli azaltacaktır ve kimyasal dezenfekte edici bir seçenek sağlar.