20 июня 2021
Сточные Воды
Использование возможностей микроорганизмов при очистке сточных вод с использованием биопленок
Загрязнение воды является одной из основных проблем во всем мире.
Ряд факторов, таких как быстрая урбанизация, индустриализация, демографический взрыв и изменение образа жизни, способствовали загрязнению водоемов и возникновению проблем со здоровьем у людей.
В этом контексте очистка сточных вод имеет большое значение для предотвращения загрязнения воды и защиты окружающей среды.
В последние годы биологическая очистка сточных вод привлекает все больше внимания как эффективный метод очистки сточных вод и предотвращения их сброса в окружающую среду.
В ходе этого процесса популяция бактерий расщепляет органические отходы, превращая их в безвредные побочные продукты, которые не загрязняют водоемы и окружающую среду.
Долгое время эти мощные микроорганизмы характеризовались как планктонные и свободно взвешенные клетки.
Однако микробы присутствуют в виде многоклеточных агрегатов, приклеенных к поверхностям и интерфейсам, образуя биопленки.
Это позволяет лучше понять, как микробы работают при очистке сточных вод.
Понимание биопленок
Первоначально биопленки были идентифицированы как физические объекты или отложения микроорганизмов на поверхностях или как однородные клетки в слизи.
К 1960-м годам ученые и исследователи определили его как «структурированное сообщество микроорганизмов, заключенных в саморазвивающуюся полимерную матрицу и прикрепленных к живой или инертной поверхности».
Проще говоря, биопленка — это сообщество микроорганизмов или скопление микробных клеток, прикрепленных к поверхности.
Это очень простая защитная среда, окруженная и удерживаемая вместе защитной комбинацией секретируемых сахаросодержащих молекул, известных как внеклеточные полимерные вещества (ВПВ ).
Он создается посредством взаимодействия между микроорганизмами, которые выделяют клееподобное вещество, создающее липкую поверхность, позволяющую им функционировать как единое целое.
Кроме того, они присутствуют практически во всех влажных средах, где они могут найти достаточно питательных веществ и закрепиться на поверхности.
Биопленки в очистке сточных вод
Процесс очистки сточных вод начался в Великобритании в конце 19 века после того, как было обнаружено, что вредные патогены в сточных водах вызывают различные опасные заболевания в стране.
Биологические установки того времени использовали биопленки.
Примечательно, что принципы образования биопленок были установлены еще до изобретения процесса активного ила , который является одним из наиболее распространенных методов очистки сточных вод в мире.
Поэтому к первой половине XX века модифицированные биопленки стали использоваться в АСП очистки сточных вод.
На протяжении многих десятилетий проводились и продолжают проводиться различные исследования с целью повышения эффективности биологической очистки сточных вод с использованием биопленок.
- Читайте также: Роль осветлителей на очистных сооружениях сточных вод
Было установлено, что биопленки в системах очистки сточных вод гораздо эффективнее планктонных клеток.
Кроме того, очистные сооружения обеспечивают непрерывный поток пищи, углерода и других питательных веществ в виде отходов, что является идеальной средой для выживания и размножения микробов.
Одной из основных целей очистки сточных вод является удаление биологических питательных веществ, которые загрязняют водоемы и вызывают эвтрофикацию, что приводит к гибели рыбы и разрушению водных экосистем.
Более того, это может нанести ущерб окружающей среде и повлиять на жизнь животных и людей.
Таким образом, вредные питательные вещества удаляются посредством процесса активного ила, который по сути включает хлопьеобразование.
Эти хлопья похожи на биопленки, защитную среду которых образуют ЭПС и микроорганизмы.
Известно, что он расщепляет широкий спектр органических соединений, соединений азота и фосфора и т. д.
Кроме того, благодаря своей липкости он может улавливать патогены, наночастицы и тяжелые металлы.
В ситуациях, когда системы сточных вод испытывают большую нагрузку от отходов, биопленки помогают бактериям быстрее восстанавливаться и улучшают очистку.
Стадии развития биопленок при очистке сточных вод
Развитие биопленок — сложный процесс.
Это включает в себя такие механизмы, как физиология, экспрессия генов и коммуникация, опосредованная сигнальными молекулами, посредством кворумного зондирования.
- Формирование фильма: На первом этапе достигается кондиционирование поверхности сточных вод, состоящей из неорганических растворенных веществ и органических молекул.
- Первоначальное вложение: На втором этапе бактерии и другие микробы используют Броуновское движение и хемотаксис, двигающийся к поверхности плёнки и тем самым устанавливающий связь. Хемотаксис — это движение, направляющее несколько микроорганизмов к питательным веществам, позволяя им адсорбироваться на поверхности.
- Необратимая привязанность: Внеклеточные полимерные вещества начинают формироваться на третьем этапе. Кроме того, EPS успешно связывает бактериальные клетки с поверхностью. EPS играет важную роль в усилении защиты и сборе питательных веществ для роста бактериального сообщества. Различные силы, такие как водородные связи, электростатические силы и Силы Ван дер Ваальса, связывают бактерии и пленку вместе, что приводит к необратимому образованию связи при отсутствии химического стресса.
- Репликация и созревание: Четвертая стадия включает деление клеток, приводящее к трехмерному росту бактериальных клеток на поверхности биопленки, питательные вещества которых поступают из биопленки. По мере роста бактерий микроколонии увеличиваются, а некоторые из них формируются на пленке. Созревшие пленки адаптируются к среде сточных вод, характеризующейся колебаниями уровня pH, содержания питательных веществ, температуры и т. д.
- Дисперсия: Последняя стадия наступает, когда условия в системе очистки сточных вод становятся крайне неблагоприятными. В результате бактерии из текущего сообщества биопленки отделяются и ищут более благоприятные сообщества.
Преимущества биопленок при очистке сточных вод
- Биопленка служит убежищем для бактерий и защищает их от воздействия окружающей среды и антимикробных препаратов.
- Обеспечивает эксплуатационную гибкость и короткие сроки хранения
- Увеличение времени пребывания концентраций биомассы
- Меньшее образование ила из-за более медленного роста микроорганизмов
- Микробы в биопленке способны переносить экстремальные изменения в среде сточных вод.
Organica Biotech — одна из ведущих компаний, разработавшая передовые решения для биологической очистки промышленных и канализационных сточных вод после многолетних целенаправленных исследований в этой области.
Ассортимент продукции Cleanmaxx включает в себя надежную микробную формулу, которая помогает разлагать органические отходы и повышать эффективность процесса биологической очистки сточных вод.
Вы можете использовать линейку продукции Cleanmaxx для соблюдения стандартов по сбросу сточных вод и защиты окружающей среды.
Читайте также:
Последние блоги
