Bạn đã bao giờ nhận thấy một lớp trơn, cứng - đến - Lớp sạch bên trong bể nước gia đình, bộ lọc vòi hoặc ống lưu thông công nghiệp? Đây là những gì chúng ta thường gọimàng sinh học. Nó không chỉ là bụi bẩn thông thường - Nó là một hệ sinh thái phức tạp bao gồm vi khuẩn, nấm, tảo và các vi sinh vật khác, cùng với các chất polyme ngoại bào được tiết ra (EPS).
Thành phần và cơ chế hình thành của màng sinh học
Sự hình thành của màng sinh học là một quá trình động:
1.Đính kèm: Vi sinh vật trong nước ban đầu gắn vào bề mặt của đường ống hoặc thiết bị.
2.Tăng trưởng và sinh sản: Các vi sinh vật đính kèm bắt đầu tái tạo nhanh chóng và tiết ra một chất polyme ngoại bào nhớt (EPS).
3.Sự trưởng thành: Các EP hoạt động giống như "xi măng", bao quanh chặt chẽ các tế bào vi sinh vật và tạo thành một cấu trúc mạnh mẽ, đa lớp. Cấu trúc này cung cấp sự bảo vệ hoàn hảo cho các vi sinh vật bên trong, cho phép chúng chống lại các căng thẳng môi trường bên ngoài.
4.Phân tán và tách rời: Một khi màng sinh học trưởng thành, một số vi sinh vật tách ra khỏi màng và re - xâm nhập vào môi trường xung quanh như các tế bào sinh vật phù du. Những tế bào tách ra này có thể lan sang các bề mặt mới, bắt đầu sự hình thành các màng sinh học mới.
Những thiết bị công nghiệp hoặc hệ thống nước dễ bị hình thành màng sinh học?
Màng sinh học là một lớp dính bao gồm các vi sinh vật và các chất polyme ngoại bào được tiết ra của chúng. Nó có thể hình thành trên hầu hết mọi bề mặt tiếp xúc với nước. Sau đây là các loại thiết bị công nghiệp và hệ thống nước đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi sự hình thành màng sinh học:
Tháp làm mát
Tháp làm mát là một trong những nơi phổ biến và thuận lợi nhất để tăng trưởng màng sinh học. Họ cung cấp các điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của nó:
· Chất dinh dưỡng phong phú:Hệ thống nước làm mát nắm bắt bụi, chất hữu cơ và các bào tử tảo từ không khí, cung cấp thực phẩm cho các vi sinh vật.
· Nhiệt độ tối ưu:Phạm vi nhiệt độ của các tháp làm mát thường nằm trong khoảng từ 25 đến 35 độ, lý tưởng cho sự phát triển của nhiều vi sinh vật.
· Lưu lượng nước liên tục:Mặc dù nước đang lưu thông, các khu vực trì trệ tồn tại trong chất độn, lưu vực và các góc ống, cho phép màng sinh học gắn và phát triển mạnh.
Đường ống và bộ trao đổi nhiệt
Trong nhiều hệ thống nước công nghiệp, các đường ống và bộ trao đổi nhiệt là các vùng rủi ro cao - đối với màng sinh học.
· Đường ống:Đặc biệt trong các phần có dòng chảy chậm hoặc vùng chết, màng sinh học dễ dàng hình thành trên thành bên trong, tăng khả năng chống nước và thúc đẩy ăn mòn.
· Trao đổi nhiệt:Một khi màng sinh học hình thành trên các bề mặt trao đổi nhiệt, nó sẽ giảm đáng kể hiệu quả truyền nhiệt. Vì màng sinh học có độ dẫn nhiệt kém, nó hoạt động giống như một "tấm chăn cách điện" cản trở truyền nhiệt.
Hệ thống lọc
Hệ thống lọc, đặc biệt là các bộ lọc cát, bộ lọc carbon được kích hoạt và hệ thống lọc màng, rất dễ bị ô nhiễm màng sinh học.
· Bộ lọc carbon cát và kích hoạt:Diện tích bề mặt lớn của phương tiện lọc hấp phụ chất hữu cơ, cung cấp các điểm đính kèm phong phú và nguồn thực phẩm cho các vi sinh vật.
· Hệ thống lọc màng (ví dụ, thẩm thấu ngược và siêu lọc):Khi màng sinh học phát triển trên bề mặt màng, nó làm tắc nghẽn các lỗ chân lông, dẫn đến giảm thông lượng và tăng áp lực hoạt động, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống.
Tại sao màng sinh học rất khó để loại bỏ?
Thách thức thực sự của màng sinh học nằm trong cấu trúc độc đáo của nó. Lớp bảo vệ EPS dày gây khó khăn cho các chất khử trùng hóa học thông thường (như clo) để xâm nhập, ngăn chặn việc tiêu diệt hiệu quả các vi sinh vật bên trong. Ngay cả khi bề mặt được làm sạch, các vi khuẩn trong có thể tồn tại và nhanh chóng tái phát. Đây là lý do tại sao việc chà đơn giản hoặc liều hóa học thường chỉ giải quyết các triệu chứng, không phải là nguyên nhân gốc và các vấn đề về màng sinh học có xu hướng tái phát.
Những mối nguy hiểm của màng sinh học
Biofilm không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các hệ thống nước:
·Giảm hiệu quả: Trong các bộ trao đổi nhiệt hoặc tháp làm mát, màng sinh học tạo thành một lớp cách điện giúp giảm đáng kể hiệu quả truyền nhiệt.
·Ăn mòn thiết bị: Vi sinh vật trong màng sinh học tạo ra các chất axit, đẩy nhanh sự ăn mòn của đường ống và thiết bị. Điều này được gọi làĂn mòn vi sinh (MIC).
·Truyền bệnh: Màng sinh học có thể đóng vai trò là nơi sinh sản cho các vi sinh vật gây bệnh, chẳng hạn nhưLegionella, đặt ra rủi ro sức khỏe tiềm năng.
Hiểu thành phần và mối nguy hiểm của màng sinh học là bước đầu tiên để tìm các giải pháp hiệu quả. Long - Thúc đẩy và loại bỏ thuật ngữ yêu cầu phá vỡ cơ bản các điều kiện cho phép màng sinh học hình thành.
Giải quyết các vấn đề về màng sinh học tại nguồn - điểm đính kèm - bằng cách sử dụng chất ức chế tỷ lệ
Chúng tôi biết rằng bước đầu tiên trong đội hình màng sinh học làđính kèm. Các điều kiện ủng hộ đính kèm vi sinh vật bao gồm:
· Bề mặt xốp hoặc xốp: Vi sinh vật gắn dễ dàng hơn với các bề mặt không bằng phẳng hoặc xốp, trong khi bề mặt nhẵn khiến việc gắn kết khó khăn hơn.
· Tính chất hóa học: Tính kỵ nước/tính kỵ nước của bề mặt có thể ảnh hưởng đến sự hấp phụ ban đầu của vi khuẩn.
·Sự hiện diện của quy mô hoặc tiền gửi: Quy mô cung cấp hỗ trợ và bảo vệ cho các vi sinh vật, tăng khả năng hình thành màng sinh học.
Xem xét các điều kiện được ưa thích bởi màng sinh học, đường ống thô hoặc bề mặt sản phẩm với các khoản tiền gửi quy mô cung cấp các điểm đính kèm ban đầu cho các vi sinh vật, tăng tốc hình thành màng sinh học. Bằng cách cài đặt aChất ức chế quy mô vật lý DPSETại nguồn của toàn bộ hệ thống nước -, sự lắng đọng quy mô trong các đường ống có thể bị triệt tiêu, giữ cho các bức tường ống tương đối trơn tru và giảm cơ hội cho sự gắn kết của vi sinh vật.
Ngoài ra, các chip trong chất ức chế thang đo DPSE tạo ra phản ứng điện cực yếu trong quá trình hoạt động, giải phóng các vi khí hậu. Điện trường kết quả trong đường ống có thể ảnh hưởng đến điện tích bề mặt của các vi sinh vật, can thiệp một phần vào sự gắn kết ban đầu của chúng. Tuy nhiên, hiệu ứng này chủ yếu nhằm ngăn chặn việc tạo ra một môi trường thuận lợi cho sự phát triển màng sinh học, trì hoãn đáng kể sự hình thành màng sinh học và ngăn chặn nó phát triển thành một lớp lớn, trưởng thành. Nó không thể ngăn chặn hoàn toàn sự hình thành màng sinh học.
Khi màng sinh học đấu tranh để thiết lập các điểm đính kèm - Khử trùng nước UV có hiệu lực
Sự hình thành màng sinh học phụ thuộc vào sự gắn kết ban đầu của vi sinh vật vào các bề mặt của đường ống và thiết bị. Một khi các điểm đính kèm này bị phá vỡ hoặc vắng mặt, các vi sinh vật cảm thấy khó phát triển ổn định, và việc thiết lập và trưởng thành của màng sinh học bị trì hoãn đáng kể.
Bằng cách hình thành một lớp chelated trơn tru trên thành ống, một chất ức chế tỷ lệ có thể bao gồm một cách hiệu quả các điểm đính kèm tiềm năng, gây khó khăn cho các vi sinh vật tìm thấy một chỗ đứng. Cốt lõi của màng sinh học là các chất polyme ngoại bào (EPS) được tiết ra bởi các vi sinh vật, tạo thành một gel dày - giống như lớp. Lớp EPS này có thể hấp thụ hoặc phân tán ánh sáng cực tím, làm giảm cường độ của UV tiếp cận các tế bào vi sinh vật. Tuy nhiên, khi màng sinh học không thể thiết lập, hầu hết các vi khuẩn trong nước vẫn ở trạng thái sinh vật phù du. Ở giai đoạn này, một hệ thống khử trùng nước UV có thể tiêu diệt trực tiếp các vi sinh vật trong nước, cắt đứt sinh sản của chúng tại nguồn. Hai công việc phối hợp để tạo cơ chế bảo vệ kép -.
Bảo vệ kép: Nói lời tạm biệt với các vấn đề về màng sinh học
Tóm lại, các phương pháp điều trị đơn truyền thống thường không hiệu quả vì chúng không giải quyết được hai vấn đề cốt lõi của sự hình thành màng sinh học: điểm đính kèm và nguồn vi sinh vật. Kết hợp một chất ức chế tỷ lệ với hệ thống khử trùng nước UV cung cấp một giải pháp hoàn hảo bổ sung.
