تشکیل بیو فیلم در تصفیه فاضلاب

چالش تشکیل بیو فیلم در تصفیه فاضلاب

تشکیل بیو فیلم یکی از مهم ترین گام ها در تصفیه فاضلاب به روش های بیولوژیکی می باشد که در بیوفیلترها کاربرد بسیار زیادی داشته و قادر به حذف آلاینده ها و مواد آلی در پساب ها می باشند. گروه صنعتی هفت در ادامه به سوالات مختلف از قبیل بیو فیلم چیست و چگونه تشکیل میشود و چالش های موجود در مراحل ایجاد biofilm پاسخ خواهد داد.

بیو فیلم چیست؟

با توجه به اهمیت بسیار زیاد تصفیه فاضلاب و پساب های بهداشتی و صنعتی و استفاده مجدد از آنها در سایر صنایع، روش های مختلف تصفیه معرفی شده و هر یک دارای ویژگی های مثبت و منفی می باشند. در حالت کلی گام های تصفیه فاضلاب شامل تصفیه فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی می باشد. تصفیه بیولوژیکی از رایج ترین و مهم ترین شیوه ها برای حذف آلاینده می باشد که در آنها به شیوه های مختلف شرایط را برای تجزیه مواد آلی و آلاینده ها به کمک میکروارگانیسم های هوازی و بی هوازی فراهم می کنند. برای این منظور اجتماعی از باکتری و میکروارگانیسم های مختلف در کنار هم تشکیل میشود که به آنها اصطلاحا بیو فیلم گفته میشود. در حالت کلی باکتری های موجود در طبیعت به دو صورت حضور دارند؛ یا آزادند و یا روی سطوح و به شکل بیو فیلم به هم متصل می باشند.

اتصال میکروارگانیسم ها روی سطوح و ایجاد ساختار سه بعدی باعث شرایطی را فراهم می کند تا به محض عبور پساب ها از آن، مواد آلی و آلاینده ها توسط باکتری ها تجزیه و مصرف شوند. در نهایت میکروارگانیسم ها رشد و تکثیر پیدا نموده و تشکیل بیو فیلم وارد مراحل بعدی و ایجاد اتصالات قوی تر خواهد شد. لازم به ذکر است که تشکیل بیو فیلم دلایل متعددی دارد که از مهم ترین آنها می توان به گزینه های زیر اشاره نمود:

بیو فیلم چیست

مراحل تشکیل بیو فیلم

در حالت کلی مراحل تشکیل بیو فیلم ها بدون در نظر گرفتن نوع باکتری و جنس سطح و سایر شرایط شامل موارد زیر می باشد:

  • پلانکتون ها که میکروارگانیسم های موجود در لایه بیرونی دریا و آب می باشند، در اولین گام از تشکیل بیو فیلم به سطح متصل میشوند. این اتصال بسیار ضعیف بوده و در داخل محیط آبی تشکیل می گردد. نکته مهم اینکه، این اتصال توسط پیوندهای آب گریز، واندر والسی و الکترواستاتیک ایجاد میشود.
  • پس از ایجاد اتصال بسیار ضعیف در گام اول، به مرور پروتئین های موجود در باکتری ها و میکروارگانیسم ها به سطح اتصالات قوی تری ایجاد می کنند. پیوندهای ایجاد شده از نوع هیدروژنی می باشند.
  • با گذر زمان و تکثیر باکتری ها و ایجاد اتصالات قوی تر، یک لایه میکروکلونی تشکیل می گردد و در نهایت ساختاری سه بعدی از بیوفیلم تشکیل خواهد شد.
  • در نهایت ساختار بیو فیلم بالغ متلاشی شده و سلول های باکتریایی آن در سطح منتشر شده و قادر خواهند بود تا بیوفیلم ایجاد کنند.

در حالت کلی می توان گفت که ایجاد و تشکیل بیو فیلم بوسیله سیستم حد نصاب انجام میشود. در این سیستم باکتری ها به کمک ملکول های خود القاگر به هم متصل میشوند و این فرآیند به شدت بر غلظت وابسته می باشد.

مراحل تشکیل بیو فیلم

باکتری های موثر در تشکیل بیوفیلم

همان طور که اشاره شد، اصلی ترین جز برای تشکیل بیو فیلم، باکتری ها و میکروارگانیسم ها می باشند که در دو گروه هوازی و بی هوازی قرار گرفته اند. از شناخته شده ترین باکتری ها برای ایجاد ساختار سه بعدی بیو فیلم های بالغ می توان به باسیلوس سوبتیلیس، اپیدرمیدیس، استافیلوکوکوس اورئوس، سودو موناس آئروژینوزا، پروتئوس میرابیلیس، کلبسیلا پنومونیه، انتروکوکوس فکالیس اشاره نمود. لازم به ذکر است که این باکتری ها به همان اندازه که می توانند در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب موثر باشند، در ایجاد عونت در بدن جاندارن نیز نقش داشته و کاملا مضر خواهند بود.

ترکیبات ضد تشکیل بیو فیلم

در طبیعت ترکیبات متعددی وجود دارند که مانع از تشکیل بیوفیلم میشوند و وجود آنها در تصفیه بیولوژیکی پساب ها می تواند به شدت بر کاهش کارایی تاثیرگذار باشد. از جمله این ترکیبات می توان به پراستیک اسید، سورفاکتانت ها و بیوسورفاکتانت ها، آنزیم های گلیکوزیدازها، اکتینوباسیلوس اکتینومیست کومیتنس، دئوکسی ریبونوکلئازها و ترکیبات گیاهی از قبیل پپتیدها، گلیکوزیدها، نوکلئوزیدها و پلی‌فنل‌ها اشاره نمود. اغلب این آنزیم ها ماتریکسی که بیو فیلم در آن محصور شده است را تخریب می کنند.

چالش های تشکیل بیو فیلم

علاوه بر ترکیبات گیاهی و غیر گاهی و آنزیم هایی که به عنوان چالش تشکیل بیوفیلم شناسایی شده اند، برخی از شرایط محیطی و دمایی نیز می توانند ایجاد بیو فیلم ها را با اختلال مواجه کنند. از مهم ترین چالش ها در ایجاد biofilm می توان به موارد زیر اشاره نمود:

دما محیط

افزایش یا کاهش بیش از اندازه دمای محیط می تواند تاثیر نامطلوب بر فرایند ایجاد بیو فیلم داشته باشد. به همین دلیل لازم است این دما در اندازه ثابت و استاندارد تنظیم و حفظ شود.

Ph پساب ها

از مهم ترین عوامل که می تواند در نحوه و سرعت ایجاد و همچنین تخریب بیو فیلم اثر داشته باشد، ph و خاصیت قلیایی پساب ها می باشد. به همین دلیل لازم است به طور مرتب در بازه های زمانی مختلف مقدار ph اندازه گیری شده و با کمک مواد شیمیایی و غیره مقدار آن در اندازه مطلوب تنظیم شود.

شرایط سطح تشکیل بیو فیلم

سطحی که در آن میکروارگانیسم ها به هم متصل میشوند، لازم است از شرایط مناسبی برخوردار باشد. به عنوان مثال، اگر این سطح کمی زبر باشد، بدون شکل اتصال باکتری ها بهتر روی سطح ایجاد شده و قدرت بیوفیلم افزایش پیدا می کند.

EPS در بیوفیلم

پس از هیدرولیز شدن و جذب مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها، نوعی پلیمر تشکیل میشود که به آنها Extracellular polymeric substances یا EPS گفته میشود. مقدار این ذرات پلیمری می توانند بر سرعت تشکیل بیو فیلم تاثیر گذار باشند و به همین دلیل لازم است مقدار آن ها به طور مرتب اندازه گیری شوند.

eDNA بیوفیلم

در مرحله هیدرولیز و جذب مواد آلی توسط باکتری ها، علاوه بر eps، ترکیب دیگری به نام edna یا DNA خارج سلولی تشکیل میشود که به شدت بر ایجاد بیو فیلم می تواند تاثیرگذار باشد.

به مشاوره نیاز دارید؟

کارشناسان گروه صنعتی هفت آماده پاسخگویی به سوالات شما عزیزان می باشند…

مطالب مرتبط

نمونه برداری آب

نمونه برداری آب چگونه است؟

نمونه برداری آب یکی از مهم ترین و حساس ترین اقدامات برای انجام آزمایش های میکروبیولوژیکی و انتخاب شیوه های…
فهرست
چطور میتونم کمکتون کنم؟
مکالمه را شروع کنید
سلام! برای چت در WhatsApp پرسنل پشتیبانی که میخواهید با او صحبت کنید را انتخاب کنید