سفارش تبلیغ
صبا ویژن

MICROALGAE BIOFILMSتصفیه فاضلاب

MICROALGAL BIOFILMS

روی هر ماده ای که مقدار مشخصی از رطوبت در آن قرار داشته باشد ، 
می تواند یک بیوفیلم تشکیل شود ، که معمولاً به صورت یک لایه لجن 
دیده می شود. بیوفیلم ها را می توان در تمام محیط های طبیعی کشف کرد.
 در محیط های آبی و خاکی فاضلاب صنعتی، روی بافت گیاهان و همچنین روی حیوانات.
 علاوه بر این ، بیوفیلم ها در بسیاری از سیستم های فنی مانند فیلترها
 و سایر مواد متخلخل ، مخازن ، فاضلاب بهداشتی سیستم های لوله کشی ، خطوط لوله ،
 بدنه کشتی ، مبدل های حرارتی و غشاهای جداسازی مشاهده می شوند
 (Flemming and Wingender 2001). اگر نور کافی وجود داشته باشد ، 
بیوفیلم حاوی ریز جلبک هایی نیز خواهد بود و اغلب یک رنگ سبز را به
 نمایش می گذارد. بیوفیلم های ریزجلبکی به عنوان جمعیت های فوتوتروفیک
 تعریف می شوند که به یکدیگر متصل شده و یا به سطوح متصل شده اند
و در یک ماتریس ژل مانند از مواد پلیمری خارج سلول (EPS) محبوس می شوند
(Di Pippo et al. 2011؛ ??Sekar et al. 2002 .تصفیه آب بیوفیلم ها شامل جمعیت های
 رشد یافته روی مواد حامل (مسطح) و همچنین سنگدانه ها و گلخانه های 
میکروبی است. این پایان نامه بر روی بیوفیلمهایی که روی مواد حامل رشد کرده اند
 تمرکز خواهد کرد. در شکل 1.1 تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از
 بیوفیلم های ریز جلبکی رشد یافته در پساب فاضلاب شهری از تصفیه خانه
 فاضلاب در لیوواردن ، هلند به تصویر کشیده شده است.لوله کاروگیت
بیوفیلم های میکروجلبکی می توانند روی هر سطح یا ماده حامل
 که رطوبت و نور کافی دریافت می کند ، رشد کنند. این مورد توسط
طیف گسترده ای از مواد که به عنوان ماده حامل برای بیوفیلم های
 ریزجلبکی آزمایش شده اند ، تأکید می شود. مواد آزمایش شده
 شامل پلاستیک های مختلف: پلی وینیل کلراید (پی وی سی) ، 
پلی اتیلن (PE) ، پلی اورتان (PUR) ، پلی متیل متاکریلات (PMMA) ،
 پلی استایرن ، پلی کربنات ، پلی آمید (نایلون) ؛ مواد طبیعی مختلف: 
ساقه های نی قدیمی ، نی سبز ، لوله بامبو ، گرانیت ، آندزیت ؛
 و بسیاری از مواد دیگر مانند شیشه بوروسیلیکات ، مقوا ،
 اسفنج لوفا ، اسکرابر الیافی ، کاشی و سرامیک سپتیک تانک
 (Irving and Allen 2011؛ ??Johnson and Wen 2009؛ 
Ács et al. 2008؛ Khatoon et al. 2007؛ Kröpfl et al. 2006).
 نوع ماده حامل بر استعمار گونه های مختلف ریز جلبک و
 سیانوباکتری تأثیر می گذارد و از این طریق بر بیوفیلم برای 
تولید تأثیر می گذارد (Khatoon et al. 2007؛ Kröpfl et al. 2006).
 Irving and Allen (2011) تشخیص دادند که زبری سطح بر میزان 
استعمار اولیه تأثیر می گذارد. سطوح دارای شیارها در مقایسه
 با سطوح صاف سریعتر مستعمره می شوند ، اما این اثر پس
 از چند روز از بین می رود.رشد بیوفیلم های ریز جلبکی 
با استعمار ماده حامل غالباً توسط دیاتومها و جلبک های سبز 
آغاز می شود (جانسون و همکاران 1997 ؛ بیگز 1996).
 زیست توده در ابتدا به صورت نمایی رشد می کند و بعداً
به صورت خطی رشد می کند و جامعه به سمت جلبک های 
سبز رشته ای و سیانوباکتریوم تکامل می یابد 
(Sekar et al. 2002؛ Johnson et al. 1997؛ Biggs 1996). 
به طور زیر ، رشد بیوفیلم کاهش می یابد و در ضخامت بیوفیلم 
مشخص ، رشد برابر با تلفات ناشی از تنفس ، مرگ سلولی
، انگلی ، بیماری ، چرا و سستی است و در نهایت این 
تلفات از رشد زیست توده فراتر می رود (Biggs 1996). 
جدا شدن بیوفیلم می تواند زمانی اتفاق بیفتد که نیروهای 
خارجی مانند برش از مقاومت داخلی ماتریس نگهدارنده 
بیوفیلم بزرگتر باشند. از این رو ، جدا شدن بیوفیلم زمانی
 اتفاق می افتد که مقاومت داخلی یک بیوفیلم کاهش یافته 
یا نیروهای برشی خارجی افزایش یافته باشند (Horn و همکاران 2003).
یک بیوفیلم توسط ماتریس EPS که توسط هر دو میکروارگانیسم
پروکاریوتی و یوکاریوتی از جمله ریز جلبک ها دفع می شود ،
 برگزار می شود. این EPS عمدتا از polysac-charides تشکیل 
شده است ، اما همچنین حاوی پروتئین ، اسیدهای نوکلئیک 
و لیپید است (Flemming and Wingender 2001). علاوه بر 
نقش آنها در انسجام بیوفیلم ، EPS همچنین نقش مهمی در
 چسبندگی میکروارگانیسم ها به یک زیرلایه دارد. بعلاوه ، 
EPS می تواند به عنوان ذخیره آب عمل کرده و از موجودات 
زنده در برابر خشک شدن محافظت کند ، می تواند از موجودات 
چرنده خارج از بیوفیلم محافظت کند و ممکن است عناصر کمیاب
 زیادی را به هم متصل کند. بنابراین ، ماتریس EPS به ایجاد
 یک محیط پایدار با شرایط رشد مطلوب کمک می کند (Stal 2003). 
EPS همچنین در حرکات دیاتومها نقش دارد و آنها را قادر می سازد
 تا از هر جهت در امتداد یک صورت سرخ بزنند (Lind et al. 1997؛ 
Wang et al. 1997؛ Edgar and Pickett-Heaps 1983). علاوه بر این 
، مشخص شد که رشد دیاتومهای استخوانی و آزاد شدن EPS 
آنها تحت تأثیر حضور باکتری ها قرار دارد (بروکنر و همکاران 2011) 
، و یک بیوفیلم متشکل از ریز جلبک ها و باکتری ها مشخص شد
 که با آن پایدارتر است مجموعه مخلوط EPS فقط از بیوفیلم های 
باکتریایی یا ریز جلبکی است (Lubarsky et al. 2010).

MICROALGAE تصفیه فاضلاب

MICROALGAE

ریز جلبک ها گروه بزرگی و متنوع از میکروارگانیسم ها هستند
 که قادر به استفاده از انرژی نور به عنوان تنها منبع انرژی برای 
سوخت و ساز بدن خود هستندفاضلاب صنعتی. این موجودات تک سلولی کربن
 غیر آلی را به عنوان دی اکسید کربن محلول (CO2) یا بی کربنات
 (HCO3-) در زیست توده خود ترکیب می کنند.فاضلاب بهداشتی از این رو ، از این نوع
 متابولیسم به عنوان رشد فوتوتوتروفیک یاد می شود. مشخص نیست
 که چه تعداد گونه جلبکی وجود دارد ، اما مسلم است که بیش از
 40000 گونه تقریبی که در حال حاضر توصیف شده اند ، وجود دارد.
 تخمین تعداد ریز جلبکها از سه برابر تا 250 برابر تعداد گونه های
 شناخته شده در حال حاضر متفاوت است (Norton et al. 1996). 
این ریز جلبکها در اکثر خاکها و در بسیاری از زیستگاههای مختلف
 آبزی از آب شیرین تا شور تصفیه آب، از اسیدی تا قلیایی و از قطب شمال
 تا چشمه های آب گرم زندگی می کنند. بیشتر ریز جلبکهای آب 
شیرین یا جلبکهای سبز (Chlorophyta) ، دیاتومها (Bacillariophyta) ،
 جلبکهای قرمز (Rhodophyta) یا جلبکهای سبز آبی (Cyanophyta
) هستند. در حالی که تمام ریز جلبک ها یوکاریوت هستند ،لوله کاروگیت
 جلبک های سبز آبی پروکاری-اتمی هستند زیرا در واقع باکتری های 
فوتوتروفیک هستند. جلبک های سبز آبی به سیانوباکتریا نیز معروف هستند. 
در این پایان نامه کلمه "ریز جلبک ها" برای توصیف همه این
 میکروارگانیسم های فوتوتروفیک ، از جمله ریز جلبک ها 
و سیانوباکتریها استفاده خواهد شد
ریز جلبک ها به دلیل وجود کلروفیل a به دلیل رنگ سبز شناخته شده اند.
 Mi-croalgae همچنین می تواند حاوی کلروفیل b ، c یا d و رنگدانه های
 جانبی مانند فیکو بیلین ها و کاروتنوئیدها باشد که وجود آنها از ویژگی
 های یک گروه جلبکی خاص است. این رنگدانه های فتوسنتزی می توانند
 رنگ سبز کلروفیل a را پوشانده و تنوع رنگی بین ریز جلبک ها ایجاد کنند
 ، از این رو نام هایی مانند جلبک های "قرمز" و جلبک های "سبز-آبی"
 (Brock et al. 2000؛ Stevenson 1996). این رنگدانه ها در غشای 
تیلاکوئید در کلروپلاست (ریز جلبک ها) و در دسته غشای تیلاکوئید
 قرار گرفته در سیتوپلاسم در سیانوباکتری ها قرار دارند (براک و همکاران 2000).
 رنگدانه های فتوسنتزی نور را در محدوده طول موج 400-700 نانومتر جذب 
می کنند که به عنوان تابش فعال فتوسنتزی (PAR) شناخته می شود 
و تقریباً مربوط به نوری است که برای انسان قابل مشاهده است (هیل 1996).
 انرژی نوری که توسط رنگدانه ها گرفته می شود ، در اصطلاح واکنشهای 
نوری به ATP و NADPH منتقل می شود که شامل تقسیم آب به اکسیژن (O2) 
و الکترون و کاهش NADP + به NADPH با این الکترونها است. چند صدم ثانیه به
 دنبال واکنشهای نوری که واکنشهای تاریک رخ می دهد. در طول واکنش های
 تاریک ، انرژی شیمیایی استفاده می شود و از ATP و NADPH برای کاهش
 CO2 به قندها استفاده می شود. این قندها عناصر سازنده تولید زیست 
توده میکرو جلبکی جدید هستند (Brock et al. 2000؛ Hill 1996)
در طول روز ریز جلبک ها معمولاً در مرحله رشد هستند و کربن و انرژی 
در طول فتوسنتز ثابت می شوند. در شب ، فوتوتروفها از کربوهیدراتهای
 جمع شده در طول روز برای سنتز پروتئین ، تقسیم سلولی و
 تنفس استفاده می کنندسپتیک تانک
161 (لاکور و همکاران 2012 ؛ نیدوبا و هاریسون 2004 ؛ تورزیلو و همکاران 1991). 
پتانسیل رشد شبانه احتمالاً توسط مجموعه ای از عوامل محیطی از جمله
 تاریخ شدت نور ، وضعیت مواد مغذی و ترکیب گونه های جمعیت تعیین 
می شود (Cuhel و همکاران 1984). جذب نیتروژن (N) و فسفر (P) به
 زیست توده mi-croalgal دارای نوسانات با افزایش جذب در طول روز 
نسبت به آن در طول شب است (لاکور و همکاران 2012 ؛ آهن و همکاران 2002
 ؛ وینسنت 1992).
شدت نور و دما عوامل تعیین کننده رشد ریز جلبک هستند. در شدت
 نور کم ، رشد ریزجلبکی با افزایش نور بطور خطی افزایش می یابد
 تا زمانی که نور اشباع شود ، به طور کلی در حدود 200-400 میکرومول 
بر متر مربع در ثانیه (Hill 1996). در نوری با شدت بالاتر از شدت اشباع 
، رشد ریز جلبک در حداکثر سطح خود تثبیت می شود. در دماهای پایین 
، رشد ریز جلبک نیز با افزایش دما تا دمای مناسب رشد افزایش می یابد.
 هر گونه ریز جلبکی دمای مناسب رشد خود را دارد اما به طور کلی ،
 حداکثر سرعت رشد ریز جلبک های مزوفیل بین 20 تا 25 درجه
 سانتی گراد است. رشد میکروجلبکی در دمای بالاتر از دمای مطلوب
 رشد تا رسیدن به درجه حرارت کشنده به سرعت کاهش می یابد
 (Ras et al. 2013). میکرو جلبک ها می توانند به صورت تک سلولی ،
 استعماری یا به صورت رشته ای رشد کنند. ریز جلبکهایی که در 
ستون آب در حال تعلیق هستند ، فیتوپلانکتون نامیده می شوند.
 ریز جلبکهای بنتیک ریز جلبکهایی هستند که در زیر لایه ها زندگی
 می کنند یا در ارتباط هستند. کلمه periphyton به رشد ریز 
جلبکها در زیر لایه با سایر میکروارگانیسم ها اشاره دارد 
(استیونسون 1996) و به طور کلی مترادف بیوفیلم ریزجلبکی است