آیا تا به حال متوجه شده اید که یک لایه تمیز و سخت - to -}} تمیز در مخازن آب خانگی ، فیلترهای شیر آب یا لوله های گردش صنعتی؟ این همان چیزی است که ما معمولاً صدا می کنیمبیوفیلمبشر این فقط خاک معمولی نیست- این یک اکوسیستم پیچیده است که از باکتری ها ، قارچ ها ، جلبک ها و سایر میکروارگانیسم ها به همراه مواد پلیمری خارج سلولی ترشح شده آنها (EPS) تشکیل شده است.
ترکیب و مکانیسم تشکیل بیوفیلم
تشکیل بیوفیلم یک فرایند پویا است:
1.دلبستگی: میکروارگانیسم های موجود در آب در ابتدا به سطح لوله ها یا تجهیزات متصل می شوند.
2.رشد و تولید مثل: میکروارگانیسم های متصل به سرعت تولید مثل می شوند و یک ماده پلیمری خارج سلولی چسبناک (EPS) را ترشح می کنند.
3.بلوغ: EPS مانند "سیمان" عمل می کند ، که سلولهای میکروبی را محکم محصور می کند و یک ساختار قوی و چند لایه تشکیل می دهد. این ساختار محافظت کاملی را برای میکروارگانیسم های موجود در آن فراهم می کند و به آنها امکان می دهد در برابر فشارهای محیطی خارجی مقاومت کنند.
4.پراکندگی و جدا شدن: هنگامی که بیوفیلم بالغ شد ، برخی از میکروارگانیسم ها از فیلم جدا می شوند و دوباره {{0} را به عنوان سلولهای پلانکتونی وارد محیط اطراف می کنند. این سلولهای جدا شده می توانند به سطوح جدید گسترش یابند و شروع به تشکیل بیوفیلم های جدید می کنند.
کدام تجهیزات صنعتی یا سیستم های آب مستعد تشکیل بیوفیلم هستند؟
بیوفیلم یک لایه چسبنده است که از میکروارگانیسم ها و مواد پلیمری خارج سلولی ترشح شده آنها تشکیل شده است. تقریباً در هر سطحی که با آب در تماس باشد می تواند شکل بگیرد. موارد زیر انواع تجهیزات صنعتی و سیستم های آب است که به ویژه مستعد تشکیل بیوفیلم هستند:
برج های خنک کننده
برج های خنک کننده از رایج ترین و مطلوب ترین مکان ها برای رشد بیوفیلم هستند. آنها شرایط ایده آل را برای توسعه آن فراهم می کنند:
· مواد مغذی فراوان:سیستم های آب خنک کننده گرد و غبار ، مواد آلی و اسپورهای جلبک را از هوا ضبط می کنند و مواد غذایی را برای میکروارگانیسم ها تهیه می کنند.
· دمای مطلوب:دامنه دمای برج های خنک کننده معمولاً بین 25 درجه و 35 درجه است که برای رشد بسیاری از میکروارگانیسم ها ایده آل است.
· جریان آب مداوم:اگرچه آب در حال گردش است ، مناطق راکد در پرکننده ها ، حوضه ها و گوشه های لوله وجود دارد و به بیوفیلم اجازه می دهد تا وصل و شکوفا شود.
خطوط لوله و مبدل حرارتی
در بسیاری از سیستم های آب صنعتی ، خطوط لوله و مبدل های حرارتی -} مناطق خطرناک برای بیوفیلم است.
· خطوط لوله:به خصوص در بخش هایی با جریان آهسته یا مناطق مرده ، بیوفیلم به راحتی روی دیواره داخلی شکل می گیرد ، مقاومت در برابر آب را افزایش می دهد و خوردگی را ترویج می کند.
· مبدلهای حرارتی:هنگامی که بیوفیلم در سطوح مبدل حرارتی شکل می گیرد ، به طور قابل توجهی راندمان انتقال حرارت را کاهش می دهد. از آنجا که بیوفیلم دارای هدایت حرارتی ضعیفی است ، مانند "پتو عایق" عمل می کند که مانع انتقال حرارت می شود.
سیستم های تصفیه
سیستم های تصفیه ، به ویژه فیلترهای ماسه ای ، فیلترهای کربن فعال و سیستم های تصفیه غشای ، بسیار مستعد آلودگی بیوفیلم هستند.
· فیلترهای شن و ماسه و کربن فعال:مساحت بزرگ رسانه فیلتر مواد آلی را جذب می کند و نقاط دلبستگی فراوانی و منابع غذایی را برای میکروارگانیسم ها فراهم می کند.
· سیستم های تصفیه غشای (به عنوان مثال ، اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون):هنگامی که بیوفیلم بر روی سطح غشای ایجاد شد ، منافذ را مسدود می کند و منجر به کاهش شار و افزایش فشار عملیاتی می شود و به شدت بر عملکرد و طول عمر سیستم تأثیر می گذارد.
چرا حذف بیوفیلم بسیار دشوار است؟
چالش واقعی بیوفیلم در ساختار منحصر به فرد آن نهفته است. لایه محافظ EPS ضخیم ، نفوذ کننده های شیمیایی معمولی (مانند کلر) نفوذ را دشوار می کند و از کشتار مؤثر میکروارگانیسم ها در داخل جلوگیری می کند. حتی اگر سطح تمیز شود ، میکروب های داخل ممکن است زنده بمانند و به سرعت رشد کنند. به همین دلیل است که شستشوی فیزیکی ساده یا دوز شیمیایی اغلب فقط به علائم می پردازد ، نه علت اصلی ، و مشکلات بیوفیلم تمایل به عود مجدد دارند.
خطرات بیوفیلم
بیوفیلم نه تنها بر کیفیت آب تأثیر می گذارد بلکه می تواند آسیب جدی به سیستم های آب وارد کند:
·کارایی کاهش یافته: در مبدلهای حرارتی یا برج های خنک کننده ، بیوفیلم یک لایه عایق را تشکیل می دهد که به طور قابل توجهی راندمان انتقال حرارت را کاهش می دهد.
·خوردگی تجهیزات: میکروارگانیسم های موجود در بیوفیلم مواد اسیدی را تولید می کنند و خوردگی لوله ها و تجهیزات را تسریع می کنند. این به عنوان شناخته شده استخوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژیکی (MIC).
·انتقال بیماری: بیوفیلم می تواند به عنوان یک زمین پرورش برای میکروارگانیسم های بیماری زا ، مانندلژیونلا، ایجاد خطرات بالقوه سلامتی.
درک ترکیب و خطرات بیوفیلم اولین قدم برای یافتن راه حل های مؤثر است. سرکوب و حذف مدت طولانی- term نیاز به اختلال در اساساً اختلال در شرایطی دارد که باعث می شود بیوفیلم شکل بگیرد.
پرداختن به مشکلات بیوفیلم در منبع - نقاط ضمیمه - با استفاده از یک مهار کننده مقیاس
ما می دانیم که اولین قدم در تشکیل بیوفیلم استدلبستگیبشر شرایطی که دلبستگی میکروبی را به نفع خود قرار می دهد شامل موارد زیر است:
· سطوح خشن یا متخلخل: میکروارگانیسم ها به راحتی به سطوح ناهموار یا متخلخل متصل می شوند ، در حالی که سطوح صاف اتصال را دشوارتر می کند.
· خواص شیمیایی: آبگریز/آبگریز و بار هیدروفوبیت سطح می تواند بر جذب اولیه میکروب ها تأثیر بگذارد.
·حضور مقیاس یا سپرده: مقیاس پشتیبانی و محافظت از میکروارگانیسم ها را فراهم می کند و احتمال تشکیل بیوفیلم را افزایش می دهد.
با توجه به شرایط مورد نظر بیوفیلم ها ، لوله های خشن یا سطوح محصول با رسوبات مقیاس نقاط ضمیمه اولیه را برای میکروارگانیسم ها فراهم می کند و باعث شتاب تشکیل بیوفیلم می شود. با نصبمهار کننده مقیاس فیزیکی DPSEدر منبع کل سیستم آب خانه - ، رسوب مقیاس در لوله ها می تواند سرکوب شود و دیوارهای لوله را نسبتاً صاف نگه می دارد و فرصت های اتصال میکروبی را کاهش می دهد.
علاوه بر این ، تراشه ها در مهار کننده مقیاس DPSE یک واکنش الکترود ضعیف را در حین کار ایجاد می کنند و ریزگردها را آزاد می کنند. میدان الکتریکی حاصل در لوله ممکن است بر بار سطح میکروارگانیسم ها تأثیر بگذارد ، تا حدودی در اتصال اولیه آنها دخالت کند. با این حال ، این اثر عمدتاً برای جلوگیری از ایجاد یک محیط مطلوب برای رشد بیوفیلم ، به طور قابل توجهی تأخیر در تشکیل بیوفیلم و جلوگیری از تبدیل آن به یک لایه بزرگ و بالغ انجام می شود. این امر به طور کامل نمی تواند جلوی تشکیل بیوفیلم را بگیرد.
هنگامی که بیوفیلم برای ایجاد نقاط ضمیمه تلاش می کند -} ضد عفونی آب UV عملی شود
تشکیل بیوفیلم به اتصال اولیه میکروارگانیسم ها به سطوح لوله ها و تجهیزات متکی است. هنگامی که این نقاط دلبستگی مختل یا غایب باشد ، میکروارگانیسم ها باعث رشد پایدار می شوند و ایجاد و بلوغ بیوفیلم به طور قابل توجهی به تأخیر می افتد.
با تشکیل یک لایه چلات صاف بر روی دیواره لوله ، یک مهار کننده مقیاس می تواند به طور موثری نقاط ضمیمه بالقوه را پوشش دهد ، و پیدا کردن یک جایگاه را برای میکروارگانیسم ها دشوار می کند. هسته بیوفیلم مواد پلیمری خارج سلولی (EPS) است که توسط میکروارگانیسم ها ترشح می شود ، که یک ژل ضخیم- مانند لایه تشکیل می دهند. این لایه EPS می تواند نور ماوراء بنفش را جذب یا پراکنده کند و شدت UV به سلولهای میکروبی را کاهش می دهد. با این حال ، هنگامی که بیوفیلم قادر به ایجاد نیست ، بیشتر باکتری های موجود در آب در حالت پلانکتونی باقی می مانند. در این مرحله ، یک سیستم ضد عفونی آب اشعه ماوراء بنفش می تواند به طور مستقیم میکروارگانیسم های موجود در آب را از بین ببرد و تولید مثل خود را در منبع قطع کند. این دو به طور هم افزایی کار می کنند تا یک مکانیسم محافظت از دو {{6} ایجاد کنند.
محافظت دوگانه: از مشکلات بیوفیلم خداحافظی کنید
به طور خلاصه ، روشهای سنتی واحد درمانی غالباً ناکارآمد هستند زیرا آنها نمی توانند به دو مسئله اصلی تشکیل بیوفیلم بپردازند: نقاط دلبستگی و منابع میکروبی. ترکیب یک مهار کننده مقیاس با یک سیستم ضد عفونی آب اشعه ماوراء بنفش یک راه حل کاملاً مکمل را فراهم می کند.
