Biofilmit: monimutkainen rooli vedenkäsittelyssä

Biofilmin muodostumisprosessi

Biofilmin muodostuminen on monimutkainen prosessi, joka voidaan yleensä jakaa seuraaviin vaiheisiin:

Alkutarttuminen: Mikro-organismit adsorboituvat palautuvasti kiinteisiin pintoihin pintakiinnittymistensä kautta (kuten flagella, pili, kapselit jne.).
Peruuttamaton kiinnittyminen: Mikro-organismit erittävät solunulkoisia polymeerejä (EPS) kiinnittyessään tiukasti pintaan muodostaen mikropesäkkeitä.
Kypsyminen: Mikropesäkkeet jatkavat kasvuaan muodostaen kolmiulotteisen biokalvon, jonka sisällä on muodostunut vesikanavia ravinteiden ja aineenvaihduntatuotteiden vaihdon varmistamiseksi.
Dispersio: Epäsuotuisissa ympäristöolosuhteissa jotkut mikro-organismit irtoavat biofilmistä ja pääsevät uuteen ympäristöön.

Biofilmin positiivinen rooli vedenkäsittelyssä

Jätevedenpuhdistuksen ydinteknologia: Biofilmimenetelmä on yksi laajalti käytetyistä jätevedenkäsittelytekniikoista. Viljelemällä biofilmiä tietyllä kantajalla, siinä olevat mikro-organismit voivat tehokkaasti hajottaa jäteveden orgaanista ainetta, ammoniakkityppeä ja muita epäpuhtauksia ja saavuttaa siten veden laadun puhdistamisen tarkoituksen. Yleisiä biofilmimenetelmiä ovat biosuodatin, biopyörivä kiekko, liikkuvan kerroksen biofilmireaktori (MBBR) jne.
Lietteen käsittely: Biofilmitekniikkaa voidaan käyttää lietteen stabilointiin ja vähentämiseen. Viljelemällä lietteessä tiettyjä mikro-organismeja voidaan nopeuttaa orgaanisen aineksen hajoamista ja vähentää syntyvän lietteen määrää.
Veden puhdistus: Biofilmi voi tehokkaasti poistaa vedestä raskasmetalleja, orgaanisia epäpuhtauksia, taudinaiheuttajia jne.
Ravinnekierto: Biokalvon mikro-organismit osallistuvat vesistöjen ravinnekiertoon ja ylläpitävät vesistöjen ekologista tasapainoa.

Biofilmin negatiiviset vaikutukset vedenkäsittelyssä

Biologinen likaantuminen: Biofilmi kasvaa putkien ja laitteiden pinnalle, mikä aiheuttaa putkien tukkeutumisen, heikentää laitteiden tehokkuutta ja jopa aiheuttaa järjestelmävikoja.
Toissijainen saastuminen: Biofilmien kasvu voi johtaa patogeenien lisääntymiseen ja lisätä vesistöjen toissijaisen saastumisen riskiä.
Vaikutus veden laatuun: Liiallinen biofilmien kasvu voi vapauttaa hajuaineita ja vaikuttaa veden laatuun.

Kuinka hallita biofilmien vaikutusta vedenkäsittelyssä

Optimoi prosessiparametrit: Säädä biofilmien kasvunopeutta säätämällä prosessiparametreja, kuten ilmastusmäärää ja hydraulista retentioaikaa.
Valitse sopivat täyteaineet: Valitse täyteaineet, joilla on suuri pinta-ala ja suuri ominaispinta-ala, jotka edistävät biofilmien kasvua ja irtoamista.
Säännöllinen puhdistus: Puhdista laitteet säännöllisesti biofilmien poistamiseksi ja putkien tukkeutumisen estämiseksi.
Lisää bioinhibiittoreita: Joissakin tapauksissa bioinhibiittoreita voidaan lisätä kontrolloimaan biofilmien kasvua.
Ota käyttöön uusi biofilmitekniikka: Kehitä uusia biofilmin kantajamateriaaleja ja biofilmireaktoreita biofilmien stabiilisuuden ja käsittelytehokkuuden parantamiseksi.

Biofilmin ja vedenkäsittelyteknologian tuleva kehitys

Biofilmiteknologian älykkyys: Biofilmien reaaliaikainen seuranta ja ohjaus saavutetaan teknologioiden, kuten antureiden, big datan ja tekoälyn avulla.
Biofilmimateriaalien innovaatiot: Kehitä uusia biofilmin kantajamateriaaleja parantamaan biofilmien iskunkestävyyttä ja myrkyllisyyskestävyyttä.
Biofilmin yhdistäminen muihin tekniikoihin: Biofilmitekniikan yhdistäminen muihin vedenkäsittelytekniikoihin (kuten kalvoerotus, edistynyt hapetus jne.) voi saavuttaa korkeamman vedenpuhdistustasoa.