استفاده UV در میکروبیولوژی و بیوفیلتر

بیوفیلتر شامل پکیج ساده ای است که میکروارگانیزمها در داخل پکیج بر روی بستر مناسبی تثبیت شده اند به نحوی که با عبور آب یا پساب از روی آنها مبادرت به جذب و یا سمیت زدایی آلاینده می کنند. میتوان بسته به نوع فاضلاب صنعتی و هدفی که از تصفیه صنعتی داریم از اشعه UV نیز برای ارتقاء دستگاه بیوفیلتر استفاده کرد.

اگر صنعتی را مدیریت میکنید که محصولات مفیدی به جامعه ارائه میکند، مراقب فاضلاب تولید شده در کارخانه خود هم باشید تا در مصرف آب صرفه جویی و از محیط زیست محافظت شود.

برای مشاوره رایگان و مشاهده دستگاه تصفیه صنعتی پویاژن کلیک کنید.

نمونه هایی از کاربرد UV در میکروب صنعتی

1) استفاده از UV در بیوفیلترها

از آنجایی که ترکیبات آلی فرار VOC حاصل ازکارخانه ها آثار سوء بیشماری دارند، هدف نیز حذف این آلینده است که توسط بیوفیلترها انجام می گردد. روشی دیگر ترکیبی از بیوفیلتر و UV است. تحقیقات نشان داده است که ترکیب این دوبا هم موفقیت زیادی در حذف آلینده های گازی مضر داشته است. همچنین با استفاده از UV،VOC به ترکیبات قابل حل تبدیل می شوند ازجمله روش ها جهت افزایش بازدهی استفاده ازتولوئن و o-xylene توسط بیوفیلتر وUV است.

برای مثال مقایسه کردند حدف کلروبنزن با بیوفیلتر را با بیوفیلتر همراه UV. مطالعات بیانگر این بوده است که UVموجب بهبود عملکرد بیوفیلترها میشود. همچنین تغییر خصوصیات میکروارگانیسم ها دربیوفیلترها پس ازتابش UV افزایش می یابد. مطالعات جمعیت های میکروبی امروزه بیشتر ازطریق توالی 16sRNA است که بیانگر این است که در بیوفیلترهای مختلف جمعیت های میکروبی دارای خصوصیات متفاوتی هستند . UV از یک راکتور ضد زنگ مثل جیوه وکروم ساطع می شود.

a) Performance comparison between the UV-Bf process and control BF process

جهت آزمایش مشاهده کردند که در 30 روز اول که لامپ UV خاموش بود میزان حذف کلروبنزن در در پروسه مشابه است وتغییر صورت نمی گیرد. از روز 31 لامپ UV روشن شد که نشان داد حذف کلروبنزن در UV-BF متفاوت از BF است. در پروسه UV-BF حذف کلروبنزن به صورت خطی است در حالی که در BF با گذشت زمان حدف کلروبنزن کاهش می یابد که این نشان دهنده تاثیر بسزای UV درحذف ترکیبات آلی در بیوفیلترها می باشد.

b)change in microbial community structure

روند این آزمایش همچون مرحله قبل است زمانی که UV خاموش بوده هردو بیوفیلتر مانند هم عمل کرده اما زمانی که لامپ UV روشن شد تغییر در نوع میکروارگانیسم ها وحتی توانایی چسبیدن آنها به سطوح مشاهده شد.

c)change in microbial diversity, euitability and dissimilarity

در طول 280 روز تنوع میکروبیDQ از4به 8 افزایش می یابد اماEQ (یکسانی گونه ها کاهش می یابد . این افزایش DQ درابتدا به دلیل رشد باکتری های تجزیه کننده کلروبنزن است . در نتیجه گونه های غالب به طور پیوسته افزایش می یابند از روز280 در اثر مرگ باکتری ها ی تجزیه کننده DQ نیز کاهش می یابد. حال اگر در همین آزمایش از روز 30 UV روشن شود عدم تشابه در بیوفیلترها به طور قابل ملاحظه ای رویت می شود . به طوری که از 10(خاموش) به60(روشن) افزایش می یابد.

d )Change in metabolic activity

بدین منظور تحولات AWCP(Averege well colour development) رادر دو بیوفیلتر بررسی کردند مدت زمان اول برای آنالیز فعال مبکروبی 40-20 ساعت است. در 20ساعت اول درهر 2 فیلتر AWCP با تاخیر ظاهر می شود اما پس از 20ساعت AWCP درBF به سرعت cm1.2 افزایش می یابد وبعد از 70 ساعت ثابت می ماند ( درUV-BFنیز از الکوی مشابه پیروی می کند اما ارزش AWCP بیشتر است به این ترتیب فعالیت متابولیکی درUV-BFبیشتر از پروسه BF به تنهایی است .

e)Substrate utilization

به طور جداگانه مصرف سوبسترا ازجمله گروهی ازالکل ها، آمین ها، اسیدهای آمینه ،استرها،….بررسی شده نتایج بدست آمده نشان می دهد که هنگامی که UV روشن است 2 بیوفیلتر توانایی متفاوتی در استفاده از سوبسترا، آمین ها وکربوهیدرات ها ازخود نشان می دهند. کسر کربوهیدرات ها درBF حدود 0.2 درحالی که در UV-BF به طورقابل توجهی کمتر از0.1 است که نشان می دهد مصرف کربوهیدرات ها در UV-BF کمتر از BF است درحالی که آمین ها در UV-BF بیشتر از BF است.

f) PCA(principal compound analys)

درواقع بررسی خصوصیات متابولیکی میکروب ها دربیوفیلترهاست. مثلا جمعیت میکروبی در BF به شکل خوشه انگوری آرایش گرفته که به دلیل وجود گاز کلروبنزن است که موجب می شود میکروارگانیسم ها جهت تغذیه به این شکل آرایش یابند اما از روز 30 که UV روشن می شود میکروب ها به شکل خوشه انگوری در دستیجات جداگانه آرایش می یابند واز روز 340 که UV دوباره خاموش می شود دوباره میکروب ها به همان شکل خوش انگوری وآرایش اولیه خود بازگشته.

انجام این آزمایشات و مقایسه آن ها با هم حاکی از آن است که استفاده از UV می تواند به طور کارآمد به ما در حذف آلینده ها در بیوفیلترها یاری می رساند.

دستگاه تصفیه فاضلاب آبکاری بر پایه بیوفیلتر، تولیدی پویاژن آزما. با حجم پساب پنج متر مکعب در روز

برای مشاوره رایگان و مشاهده پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی پویاژن کلیک کنید.

2) استفاده از UV در غیرفعال کردن میکروارگانسم های انگور و شراب

همان طور که می دانیم میکروارگانسم ها نقش مهمی در تولید شراب ایفا می کنند. گونه های خاصی از مخمرها و باکتری ها می توانند موجب فساد محصول شوند. که نعنولا باعث کاهش کیفیت محصول می شود که در نتیجه افزایش اسیداستیک، اتانول، فنل وهمچنین ویسکوزیته شراب می شود.

جهت کنترل میکروارگانیسم ها در در مواد غذایی از SO2 برای برقراری ثبات استفاده می شود ولی از آنجایی که SO2 می تواند مضر ودارای آثار سمی باشد سعی در یافتن تکنولوژی کردند که آثارسوء آن را کاهش دهند وخواص مواد غذایی خفظ شود امروزه از درمان باUV، پالس های الکتریکی و فشار هیدروستاتیک بالا استفاده می شود. در واقع استفاده از UV یک روش پاستوریزیلاسون است. دراین مطالعات ساکارومیسز سرویسه را درآب انگور بررسی کردند.

آب انگور :
باشروع تابش UV تکثیر میکروارگانیسم ها کاهش می یابد.
شراب :
دونوع شراب را بررسی کردند: pinohage; chardonnay . در شراب charحضور میکروارگانسم ها را به وسیله SO2,UV بررسی شد. از mg20 SO2 استفاده شد. در اسلاید 5 نمودار مربوط به بررسی بدون تاثیر UV وفقط باحضور SO2 است. همان طور که مشاهده می کنید با گذشت زمان تعداد میکروارگانیسم ها به کندی کاهش می یابد. SO2 در واقع نقش آنتی اکسیدان و آنتی میکروبی دارد.

در واقع این 1 نمودار کنترلی است. در مطالعات بعدی UV را با حضور SO2 بررسی کردند. از دوز های مختلف UV 459، 918، 1377 استفاده کردند. در نمودار اسلاید 6 کاهش شدید رشد میکروارگانیسم ها را در دوز 459 مشاهده می شود. در اسلاید 7 مشاهده میکنیم که در یک نمودار اثر زمان را مشاهده کرده اما در نمودار دیگر اثر UV را مشاهده کرده.

در این نوع شراب نیز با تابش UV تعداد میکروب ها به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد اما در شراب Chardny سیر نزولی را به کندی طی می کند یعنی درشراب pinotgo با افزایش دوز موجب کاهش میکروب ها می شود. با انجم این آزمایشات پی بردند که S.cervisiae بیشترین مقاومت را نسبت به UV نشان می دهد که به احتمال زیاد این مقاومت به دلیل وجود سیستم ترمیمی این میکروارگانیسم است.

باکتری ها و مخمرها حاوی مقدار کمی T,C پیریمیدین ها بوده که خود بر توانایی میکروب ها در تولیدمثل آنها موثر بوده. مخمرها نسبت به UV مقاوم تر بوده. از آنجایی که در این نوع شراب ها از میوه ها با رنگ های مختلف استفاده شده بود مشاهده شد که انگورهای قرمز نسبت به سفید دارای جذب بالاتری هستند .

3) مدل ثانویه جهت ضدعفونی کردن آب فاضلاب واثر جامدات معلق در ضدعونی

در حال حاضر استفاده ازUV بهترین گزینه ی شیمیایی جهت عمل ضد عفونی در نظر گرفته شده uv به طور مستقیم با اسید های نوکلوئیک و دیگر ترکیبات سلول چون پروتئین ها ، لیپید ها و اجزای حیاتی سلول دبرخورد کرده اند و موجب غیر فعال سازی میکرو ارگانیسم ها می شود. استفاده از UV در این زمینه سریعريا، امن، موثر و مقرون به سرفه است که سال ها است که در کشورهای مختلف جهت ضد عفونی استفاده می شود.

میکروارگانیسم ها در اثر سیستم ترمیمی خود می توانند DNA آسیب دیده را ترمیم کنند. در واقع میکروارگانیسم ها در برابر نور مرئی ترمیم و دوباره فعال می شوند . UV تنها در فشار پایین یا متوسط می تواند ترکیبات سلولی چون پورتئین و آنزیم ها را غیر فعال کند و از فعالییت مجدد میکروارگانیسم ها جلوگیری کند . هنگامی که آب در شرایط خاص تحت تاثیر UV قرار گیرد ما اثر UV را بهتر مشاهده می کنیم.

پارامترهای فیزیکو شیمیایی مثل کدورت آب، سختی، آهن، جامدات معلق، منگنز و هیومیک اسید فاکتور هایی هستند که در ضد عفونی توسط UV موثر بوده. این ترکیبات می توانند مانع از انتقال UV شوند همچنین شیشه ی محافظ راکتور UV را لکه دار کند که تغییر منظم و تمیز کردن غلاف لامپ UV از نفوز پذیری مناسب اشعه جلوگیری می کند. پارامترهای دیگر نیز در سرعت غیر فعال شدن تاثیر می گذارند مثل PH، دوز UV در ارتباط با زمان و ذرات معلق در آب که در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار می گیرند بر این اساس دو مدل پیشنهاد شده:

a)Chick – Watson b)Colli – Selleak

در مدل اول غیر فعال شدن میکروارگانیسم ها را در دوزهای پایین مشاهده می کنیم در حالی که در مدل 2 غیر فعال شدن در دوزهای بالا دیده می شود. هدف بیشتر از این آزمایشات غیر فعال شدن سودوموناس ها است چون آن ها به دلیلا داشتن سیستم ترمیمی خود در دوزهای بالا نسبت بهUV نشان می دهند. جهت تعیین اثر UV و رسیدن به آب تصفیه شده با کیفیت باید ترکیب مناسب از دوز UV و زمان فراهم کنیم.

مراحل ضد عفونی شامل یک سری مراحل فیزیکی و بیوشیمیایی است که طراحی سیستم آن بر اساس غیر فعال کردن میکروارگانیسم های پاتوژن است. ضدعفونی کردن به طور کلی در دو مرخله سریع ونسبتا آهسته صورت می گیرد که مرحله اول حائز اهمیت تر است.

کاهش زیاد این سویه ها 4 ثانیه پس از تابش UV است که به این نتیجه رسیده که اولین لحظات پس از تابش UV تاثیر مهمی در ضدعفونی دارد. بعضی از سویه ها S1, S2, S5, S6 با افزایش دوز غیر فعال شده . حجم محدودی به آستانه دوز وتماس بعد از8 ثانیه متناظر بوده مثلا نرخ کاهش سویه هایS3,S7 که 30 ثانیه بوده.

تاثیر محتوای جامدات معلق در ضدعفونی UV

در کدورت آب اشعه UV به سختی انتقال می یابد درنتیجه موجب کاهش کارایی می شود. همچنین تعداد کلی فرم های مدفوع همراه با درات مغلق جز محتویات جامد آب است. در این مطالعات پیشنهاد شد که میکروب ها را در دو دسته تقسیم کنند :
a) آسیب پذیر b) همراه با درات معلق ودرنتیجه غیر آسیب پذیر
براساس این دو مدل غیر فعال شدن میکروب ها را محاسبه کرده که می توان میزان اشعه لازم را تخمین زد.

برای مشاوره رایگان و مشاهده پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی پویاژن بر اساس بیوفیلتر کلیک کنید.

09101438051

02140443676-7

امیدواریم این مقاله برای شما مفید واقع شده باشد. میتوانید از ایجا درباره روش های تصفیه آب صنعتی توسط میکروارگانیسم ها مطالعه کنید.