Биоаугментация - Bioaugmentation

Биологическая увеличение является добавлением Archaea или бактериальных культур , необходимых для ускорения скорости деградации в виде примеси . Организмы, происходящие из загрязненных территорий, могут уже перерабатывать отходы, но, возможно, неэффективно и медленно.

Биоаугментация - это тип биоремедиации, при котором необходимо изучить местные сорта, присутствующие в данном месте, чтобы определить , возможна ли биостимуляция . После обнаружения местных бактерий, обнаруженных в этом месте, если местные бактерии могут усваивать загрязняющие вещества, больше местных бактериальных культур будет внедрено в это место, чтобы ускорить разложение загрязняющих веществ. Биоаугментация - это введение большего количества архей или бактериальных культур для усиления деградации загрязнителей, тогда как биостимуляция - это добавление пищевых добавок для местных бактерий для стимулирования бактериального метаболизма. Если аборигенный сорт не обладает метаболической способностью выполнять процесс восстановления, вводятся экзогенные сорта с такими сложными путями. Использование биоаугментации обеспечивает прогресс в области микробной экологии и биологии, иммобилизации и проектирования биореакторов.

Биоаугментация обычно используется при очистке городских сточных вод для перезапуска биореакторов с активным илом . Большинство доступных культур содержат микробные культуры, уже содержащие все необходимые микроорганизмы ( B. licheniformis , B. thuringiensis , P. polymyxa , B. stearothermophilus , Penicillium sp. , Aspergillus sp. , Flavobacterium , Arthrobacter , Pseudomonas , Streptomyces , Saccharomyces и т. Д.) . Системы активированного ила обычно основаны на таких микроорганизмах, как бактерии, простейшие, нематоды, коловратки и грибы, которые способны разлагать биоразлагаемые органические вещества. Использование биоаугментации дает много положительных результатов, таких как повышение эффективности и скорости процесса разложения веществ и уменьшение количества токсичных частиц в области.

Приложения

Рекультивация почвы

Биоаугментация благоприятна на загрязненных почвах, которые подверглись биоремедиации, но все же представляют опасность для окружающей среды. Это связано с тем, что микроорганизмы, которые изначально находились в окружающей среде, не выполнили свою задачу во время биоремедиации, когда дело дошло до расщепления химических веществ в загрязненной почве . Неудача исходных бактерий может быть вызвана стрессами окружающей среды, а также изменениями в микробной популяции из-за частоты мутаций. Когда добавляются микроорганизмы, они потенциально больше подходят к природе нового загрязнителя, в то время как более старые микроорганизмы похожи на более старые загрязнения и контаминацию. Однако это лишь один из многих факторов; Размер сайта также является очень важным фактором. Чтобы понять, следует ли применять биоаугментацию, необходимо учитывать общую обстановку. Кроме того, некоторые узкоспециализированные микроорганизмы не способны адаптироваться к определенным настройкам сайта. Доступность определенных типов микроорганизмов (используемых для биоремедиации) также может быть проблемой. Хотя биоаугментация может показаться идеальным решением для загрязненной почвы, она может иметь недостатки. Например, неправильный тип бактерий может привести к потенциально засорению водоносных горизонтов, или результат восстановления может быть неполным или неудовлетворительным.

Биоаугментация хлорированных растворителей

На участках, где почва и грунтовые воды загрязнены хлорированными этенами, такими как тетрахлорэтилен и трихлорэтилен , можно использовать биоаугментацию, чтобы гарантировать, что микроорганизмы in situ могут полностью разложить эти загрязнители до этилена и хлорида , которые не токсичны. Биоаугментация обычно применима только для биоремедиации хлорированных этенов, хотя появляются новые культуры, способные разлагать другие соединения, включая БТЕХ , хлорэтаны , хлорметаны и МТБЭ . Первое зарегистрированное применение биоаугментации для хлорированных этенов было на базе ВВС Келли , штат Техас. Биоаугментация обычно выполняется в сочетании с добавлением донора электронов (биостимуляция) для достижения геохимических условий в грунтовых водах, которые способствуют росту дехлорирующих микроорганизмов в культуре биоаугментации.

Нишевый фитнес

Включение большего количества микробов в окружающую среду способствует сокращению продолжительности очистки. Взаимодействие и конкуренция двух соединений влияют на характеристики, которые может иметь микроорганизм, оригинальный или новый. Это можно проверить, поместив в область почву, благоприятствующую появлению новых микробов, а затем посмотрев на ее характеристики. Результаты покажут, сможет ли новый микроорганизм достаточно хорошо работать в этой почве с другими микроорганизмами. Это помогает определить правильное количество микробов и местных веществ, которые необходимы для оптимизации производительности и создания совместного метаболизма.

Сточные воды коксового завода в Китае

Пример того, как биоаугментация улучшила окружающую среду, - сточные воды коксового завода в Китае. Уголь в Китае используется в качестве основного источника энергии, а загрязненная вода содержит вредные токсичные примеси, такие как аммиак , тиоцианат , фенолы и другие органические соединения, такие как моно- и полициклические азотсодержащие ароматические соединения , кислород- и серосодержащие гетероциклические соединения и полиядерные ароматические углеводороды. . Предыдущими мерами по лечению этой проблемы были аэробно-бескислородно-кислородная система, экстракция растворителем, отгонка потока и биологическая очистка. Сообщалось, что биоаугментация удаляет 3-хлорбензоат, 4-метилбензоат, толуол , фенол и хлорированные растворители .

Анаэробный реактор был заполнен полумягкой средой, которая состояла из пластикового кольца и синтетической волоконной нити. Бескислородный реактор представляет собой полностью смешанный реактор, в то время как кислородный реактор представляет собой гибридный биореактор, в который были добавлены носители из пенополиуретана. Использовалась вода из бескислородного реактора, одичного реактора и отстойника, в ней были примешаны разное количество старых и развитых микробов с концентрацией 0,75 и температурой 28 градусов Цельсия. Скорость разложения загрязняющих веществ зависела от концентрации микробов. В улучшенном микробном сообществе местные микроорганизмы разрушают загрязняющие вещества в сточных водах коксового завода, такие как пиридины и фенольные соединения. Когда были добавлены местные гетеротрофные микроорганизмы, они преобразовали многие крупные молекулярные соединения в более мелкие и более простые соединения, которые можно было получить из более биоразлагаемых органических соединений. Это доказывает, что биоаугментацию можно использовать как инструмент для удаления нежелательных соединений, которые не удаляются должным образом с помощью обычной системы биологической очистки. Когда биоаугментация сочетается с системой A1 – A2 – O для очистки сточных вод коксовых заводов, это очень эффективно.

Очистка нефти

В нефтяной промышленности существует большая проблема с тем, как утилизировать нефтяной буровой карьер. Многие раньше просто засыпали яму землей, но гораздо более продуктивно и экономически выгодно использовать биоаугментацию. Используя современные микробы, буровые компании могут фактически лечить проблему в нефтяном карьере вместо того, чтобы переносить отходы. В частности, полициклические ароматические углеводороды могут метаболизироваться некоторыми бактериями, что значительно снижает ущерб окружающей среде от буровых работ. При подходящих условиях окружающей среды микробы помещаются в карьер для разложения углеводородов и других питательных веществ. До обработки общий уровень нефтяных углеводородов (TPH) составлял 44 880 ppm , что всего за 47 дней снизился до уровня 10 000 ppm до 6 486 ppm.

Неудачи и возможные решения

Было много случаев, когда биоаугментация имела недостатки в процессе, включая использование неправильного организма. Осуществление биоаугментации в окружающей среде может создать проблемы хищничества, конкуренции за питание между аборигенными и инокулированными бактериями, недостаточного количества прививок и нарушения экологического баланса из-за большого количества прививок. Каждую проблему можно решить с помощью различных методов, чтобы ограничить возможность возникновения этих проблем. Хищничество можно предотвратить с помощью высоких начальных доз инокулированных бактерий или тепловой обработки перед инокуляцией, тогда как конкуренцию в питании можно решить с помощью биостимуляции. Недостаточные прививки можно лечить повторными или непрерывными прививками, а большие прививки разрешаются с помощью тщательно контролируемых доз бактерий.

Примеры включают внесенные бактерии, не способные усилить разложение в почве, и испытания биоаугментации терпят неудачу в лабораторном масштабе, но успешны в крупном масштабе. Многие из этих проблем возникли из-за того, что вопросы микробной экологии не были приняты во внимание при картировании эффективности биоаугментации. Крайне важно учитывать способность микробов противостоять условиям микробного сообщества, в которое они будут помещены. Во многих неудачных случаях учитывалась только способность микробов расщеплять соединения, а не их приспособленность в существующих сообществах и возникающий конкурентный стресс. Лучше идентифицировать существующие сообщества, прежде чем смотреть на штаммы, необходимые для разложения загрязняющих веществ.


Смотрите также

Рекомендации