باکتری های موجود در فاضلاب: رشد, نظارت و کنترل

1. مقدمه

باکتری های اصلی عوامل بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب; در لجن فعال آنها به طور معمول را تشکیل می دهند تقریبا 95% میکروبی زیست توده. خود را از فعالیت های متابولیکی شکستن آلاینده های آلی تبدیل مواد مغذی (نیتروژن و فسفر) و فرم جمع کردن سازه است که قادر به جداسازی مواد جامد. درک باکتریایی پویایی جمعیت—نرخ رشد زیست محیطی سوله و پاسخ به تغییرات عملیاتی—ضروری است به صورت پایدار و سازگار با عملکرد گیاه.

2. نقش باکتری ها در تصفيه فاضلاب

در درمان بیولوژیکی سیستم های باکتری enzymatically تبدیل پیچیده آلی و معدنی ترکیبات ساده تر به پایان محصولات (شرکت₂H₂O زیست توده). آنها فرم flocs—مصالح از سلول خارج سلولی مواد پلیمری (EPS) و جذب ذرات که حل و فصل در شفاف را قادر می سازد جامدات جدایی. دیگر میکروارگانیسم ها (تک یاخته قارچ metazoa) حمایت از بازی نقش, اما باکتری درایو بیشتر بیوشیمیایی تحولات.

3. رشد باکتری & همراه نسل زمان

باکتری تولید مثل رخ می دهد توسط دودویی شکافت. ایده آل شرایط آزمایشگاهی (کافی مواد مغذی مطلوب دما و pH ساده منبع کربن مانند گلوکز) برخی از باکتری ها می توانند تقسیم کردن بسیار سریع (نمونه گزارش داد: ~11 دقیقه برای سریع ترین گونه های بسیاری از آزمایشگاه گونه های دو در مدت 20-30 دقیقه).

در فاضلاب واقعی رشد کندتر است با توجه به مخلوط میکروبی جوامع متغیر بستر با کیفیت محدود مواد مغذی و اکسیژن شیب و مهاری ترکیبات. نماینده دامنه:

• باکتریهای هتروتروف (مشترک BOD/COD degraders): ≈ 30-60 دقیقه دو برابر شدن تحت شرایط مطلوب.
• آمونیاک و اکسید کننده باکتری ها (nitrifiers): ≈ 48 تا 72 ساعت در شرایط خوبی; می تواند گسترش به روز یا هفته تحت استرس است.

3.1 عوامل موثر بر رشد

کلید زيستی و تنشهای عوامل است که تعیین زمان نسل و جامعه تعادل:

• مواد مغذی در دسترس: کربن و نیتروژن و فسفر نسبت و ردیابی مواد مغذی است.
• غلظت اکسیژن و تهویه: هوازی در مقابل غيرهوازی/بی هوازی سوله.
• درجه حرارت و pH: تاثیر آنزیمی نرخ و جامعه ترکیب.
• F/M (نسبت غذا به میکروارگانیسم): بالا F/M → سریع heterotrophic رشد پایین F/M نعمت کندتر تو رفتگی در دیوار موجودات زنده و رشته.
• سموم و مهاری ترکیبات: فلزات سنگین حلال آمونیاک بالا/رایگان نیتروژن و اسید سولفید.
• هیدرولیک شرایط: HRT شوک زیاد و جریان خوشه بر شستشو خطر است.
• لجن سن (MCRT): دیگر MCRT پشتیبانی کند تولید کنندگان (به عنوان مثال nitrifiers) و رشته.

3.2 آزمایشگاه در مقابل رشد فاضلاب

4. رشد ميکروبی منحنی و کاربرد آن

کلاسیک منحنی رشد مراحل درخواست به طور مستقیم به فاضلاب عملیات و ارائه یک چارچوب برای تشخیص و کنترل است.

4.1 تاخیر فاز

میکروبی جمعیت انطباق با جدید ورودی بسترهای; سیستم آنزیم تا سطح شیب دار. دیده می شود بعد از عمده ریز تغییرات و یا در طول راه اندازی. کمی خالص توده را افزایش دهد.

4.2 ورود (نمایی) فاز

بالا F/M شرایط منجر به سریع heterotrophic رشد. جذب اکسیژن نرخ (ما) اوج کدورت پساب ممکن است بالا و غالب موجودات زنده متفاوت از کسانی که در فازهای بعدی.

4.3 ثابت فاز

به عنوان بستر می شود محدود بدست آورد را کند می کند و تخصصی موجودات زنده (nitrifiers, PAOs برخی از رشته ها) را افزایش می دهد. این عملیاتی هدف برای بسیاری از سیستم های لجن فعال — پایدار پساب با کیفیت و کارآمد حذف مواد مغذی.

4.4 درون زا (مرگ) فاز

رخ می دهد که در آن محلول BOD بسیار پایین است (به عنوان مثال هاضم هوازی). لیز سلول کاهش حجم لجن و انتشار محدود آب مفید است اگر لجن کاهش مورد نظر است اما نشان می دهد پایین تجزيه بالقوه است.

4.5 Steady-State مفهوم

Steady-state است که طیف وسیعی بر روی منحنی رشد که در آن رشد پوسیدگی و هدر رفتن تعادل به عملکرد مداوم پساب با کیفیت. اپراتورها با استفاده از هدر رفتن بازیافت هوادهی و کنترل جریان برگزاری این روند در این محدوده است.

5. انواع باکتری های موجود در سیستم های لجن فعال

5.1 باکتری های هوازی

نیاز به اکسیژن محلول; شامل nitrifiers (AOB/قلنبه). بحرانی برای nitrification و اکسیداسیون مواد آلی.

5.2 گوناگون باکتری

می توانید سوئیچ بین هوازی و بی هوازی سوخت و ساز بدن (با استفاده از اکسیژن یا جایگزین الکترون acceptors). آنها تسلط بر بسیاری از لجن فعال جوامع و ارائه انعطاف پذیری به اکسیژن نوسانات.

5.3 باکتری های بی هوازی

استفاده از الکترون acceptors مانند سولفات و یا شرکت₂; شامل سولفات گیربکس و methanogens مهم در هاضم بی هوازی و خاص راکتور مناطق.

5.4 تخصصی کاربردی گروه

• پی ای — فسفات-جمع آوری موجودات زنده (بیولوژیکی حذف فسفر)
• گائو — گلیکوژن-جمع آوری موجودات زنده (می تواند به رقابت با PAOs)
• AOB / قلنبه — nitrifiers (آمونیاک → نيتريت → نيترات)
• NRB — نيترات/نيتريت گیربکس (ترکیب نیترات)
• رشته باکتری — می تواند کمک به جمع کردن شکل گیری در اعداد کوچک اما علت حجیم/فوم اگر بیش از حد

6. محیطی و عملیاتی را تحت تاثیر قرار

پارامترهای عملیاتی و زیست محیطی استرس زا شکل جامعه میکروبی ترکیب و عملکرد. کلید کنترل عملیاتی عبارتند از:

• هوادهی استراتژی: فراموش setpoints مخلوط کردن شدت و هوادهی مرحله بندی تاثیر هوازی/غيرهوازی مناطق.
• اتلاف & MCRT: کنترل رشد و حفظ سرعت رشد موجودات زنده.
• ورودی کنترل: برابری, VFDs در ورودی پمپ و غربالگری کاهش بارهای شوک و زباله که باعث حل و فصل مشکلات.
• جامدات دست زدن: حفظ MLSS در طراحی محدوده (نمونه مثال از 2000–4000 میلی گرم/L برای بسیاری از سیستم ها) و اطمینان از انجام ≥ ~2 میلی گرم/L در هوادهی حوضه به حفظ توده سالم است.
• فیزیکی نگهداری: تمیز weirs صفحه نمایش و حذف گریس/جریمه که با مختل کردن عملکرد جداسازی و اشعه ماوراء بنفش ضد عفونی.

7. همراه نسل نرخ: شهرداری در مقابل سیستم های صنعتی

همراه نسل زمان متفاوت است به طور گسترده ای بسته به نوع سیستم و عملیاتی استرس:

• شهرداری WWTPs: کمتر استرس; heterotrophs 30-60 دقیقه; سریع ترین باکتری ~11 دقیقه.
• صنعتی WWTPs: بیشتر متغیر ورودی و محیط زیست عوامل استرس زا; نسل زمان گسترش و 30 دقیقه–ساعت.
• Nitrifiers: بسیار آهسته; 48 تا 72 ساعت تحت شرایط خوب تا 15 روز در استرس سیستم.

درک نسل زمان بسیار مهم است برای بهبودی از ناراحتی و رویدادهای برنامه ریزی bioaugmentation استراتژی.

8. نظارت و تجزیه و تحلیل مولکولی

8.1 معمولی نظارت

• جذب اکسیژن نرخ (ما)
• Sludge Volume Index (SVI) مستقر حجم (SV30)
• غذا به میکروارگانیسم (نسبت F/M)
• معنی همراه زمان اقامت (MCRT)
• ATP اندازه گیری

این شاخص ارائه عملکرد کلی بینش اما ممکن است تشخیص تغییرات در رشد آهسته تو رفتگی در دیوار در موجودات زنده.

8.2 مولکولی & تجزیه و تحلیل میکروسکوپی

ابزار پیشرفته (qPCR, metagenomics ها, میکروسکوپ) اجازه می دهد تا نظارت دقیق از:

• PAOs, GAOs, AOB & قلنبه, NRB
• رشته باکتری (خاص مشکل ساز سويه)
• فوم و یا حجیم موجودات زنده (به عنوان مثال نوکارديا)

میکروسکوپی و مولکولی تجزیه و تحلیل را فراهم می کند تشخیص زودرس امکان مداخلات پیشگیرانه برای جلوگیری از مشکلات عملیاتی.

9. Recovery & Bioaugmentation

9.1 بهبودی از شرایط ناراحت

سرعت رشد باکتری ها به خصوص nitrifiers نیاز دیگر زمان بهبودی پس از شوک سمی یا مهاری شرایط. بهبود استراتژی عبارتند از:

• افزایش لجن گير و هوادهی
• تنظیم های ریز و ضایعات جریان
• حفظ ثابت F/M و فراموش شرایط

9.2 Bioaugmentation

معرفی سازگار زیست توده یا کشت سويه باکتريايی می توانید سرعت بخشیدن به بازیابی:

• بازگشت لجن فعال (RAS) و یا MLSS از دیگر گیاهان (شهری یا صنعتی)
• کشت باکتریایی کنسرسیوم برای سیستم های صنعتی فاقد میکروب سازگار
• پشتیبانی سریع ترمیم درمان عملکرد به خصوص برای nitrifiers و رشته های مدیریت

10. نتيجه گيری

باکتری ها هستند که سنگ بنای فاضلاب انجام ضروری آلی و مواد مغذی تحولات. رشد خود را بدست آورد و ساختار جامعه بستگی زیست محیطی و عملیاتی عوامل از جمله مواد مغذی و اکسیژن نسبت F/M و MCRT. نظارت موثر—هر دو معمولی و مولکولی—همراه با عملیاتی کنترل bioaugmentation و فعال مدیریت از رشته های کف و حجیم تضمین کارآمد و پایدار عملکرد گیاه. درک این پویایی اپراتور را قادر می سازد برای حفظ سلامت میکروبی جمعیت دستیابی به پیروی از مقررات و بهینه سازی درمان بهره وری.