Hidrológiai Közlöny 1997 (77. évfolyam)

1-2. szám - 3-4. szám - 3. szám - Dombay Gábor: Biofilmek a vízellátás és csatornázás területén

DÓMBAY G.: Biofilniek a vízellátás cs csatornázás területén 137 A vízminőség-változás - az ivóvíz organoleptikus paramétereinek romlása, - bakteriális fertőzés és - toxikus anyag-képződés (hálózati nitrifikáció) formájában jelentkezhet (bővebben Dombay, 1996; Ollós, 1996). A hálózati biofilm-működést - a nyersvíz minőség és tisztítás-technológia által produkált ivóvízminőség és - az elosztóhálózat jellemzői, így pl. kora, anyaga és hangsúlyozottan, üzemeltetésének módja határozza meg. Az ivóvíz, mint oligotróf élettér szolgáltatja a biofilm mikroorganizmusai számára szükséges tápanyagokat. A tápanyagok típusát és mennyiségét kezdeti feltételként a vízbázis determinálja. A lehetőség, hogy a tápanyagok mennyiségét csökkentsük, a tisztítás-technológia által adott, így a hálózat szempontjából olyan ivóvíz előállítása kívánatos, mely a biofilm-növekcdést csak igen kis mértékben teszi lehetővé, vagyis biológiailag stabil (Rittman et al., 1984). A biológiailag stabil víz fogalma tehát nem azt jelenti, hogy abban mikrobiológiai szaporodás nem létezhet, hanem azt, hogy a mikrobiológiai szaporodás tápanyaglimitált. (100 %-os eltávolítás! hatásfokú technológia hiányában az igen kis koncentrációban jelen lévő tápanyagok is - a hálózatbeli vízáramlás hatására - többé-kevésbé állandó, a biofilm-működés számára elégséges tápanyag-fluxust jelenthetnek.) Az ivóvízellátásban megengedhető nagyságrendű aktívklór-koncentrációval a hálózati mikrobiológiai aktivitás nem szüntethető meg (pl. LeChevallier et al., 1988; Melo et al., 1992). A biofilm EPS-mátrixba ágyazott mikroorganizmusai bizonyos védelmet élveznek a fertőtlenítő szerekkel szemben. Másrészről, érett, vastag biofilmben jelentős mennyiségű maradék klór léphet reakcióba az EPS-sel (elsősorban poliszacharidokkal), így a klór nem a mikroorganizmusok inaktiválására használódik fel (Characklis et al., 1976). A maradék klór reakciója a hordozófelület anyagával szintén jelentős mértékű klór fogyást eredményezhet (pl. öntöttvas cső és szabad aktív klór esetében, LeChevallier et al., 1990). Általános az a nézet, hogy transzport (hálózati) fertőtlenítés céljára monoklóramin alkalmazása az esetek többségében célravezetőbb a szabad aktív klórral szemben (Öllős, 1997). Ennek alátámasztása azonban még kutatási feladat. Ha a hálózati vízminőség romlást kizárólag utóklórozással, alkalomszerű biofilm-eltávolítással akarjuk megoldani, de az ivóvíz tápanyag tartalmát nem minimalizáljuk, akkor a vízminőség-romlás oksági tényezőit nem befolyásoljuk. A vízminőség-romlás mérséklése egyrészről a hálózatba biológiailag stabil ivóvizet juttatva érhető el. Az elosztóhálózat üzemeltetése a másik tényező, mellyel a hálózatnak, mint reaktornak működését befolyásolni lehet. így általánosságban megállapítható, hogy a tisztítás-technológia és az elosztó-hálózat üzemeltetésének együttes figyelembe vételével biztosítható, hogy a reaktor egyensúlyi állapota proliferáció és produktumképződés szempontjából határérték alatt legyen. Az elosztó hálózat hidraulikai viszonyainak, az üzemeltetés rövid- és hosszú távú (Mészáros, 1997) megváltozásának kapcsolata a hálózati vízminőség megváltozásával jelenleg még tényszerűen nem ismert. A kapcsolatrendszer feltárása, oksági értelmezése mielőbbi kutatási feladatként értelmezendő. Összefoglalás Ismereteink jelenlegi szintje lehetőséget biztosít biofilm-reaktorok víz- és szennyvíztisztításban kellő hatékonysággal történő alkalmazására. A biofilm-működés szempontjából azonban mindig az adott környezeti feltételek veendők figyelembe, a priori megállapítások alapján folyamat-mechanizmusokat értelmezni és tervezni csak kellő óvatossággal lehet. Az EPS-mátrix összetételére, in situ szerkezetére, szerepére vonatkozó kutatások jelentőségre továbbra is fennáll. A biofilm-reaktor heterogén rendszer, melyben a biofilm-morfológia szerepe a biofilm-működés szempontjából egyes esetekben meghatározó lehet. A morfológia kvantitatív jellemzésére irányuló - pl. fraktál-geometriai alkalmazásokat magában foglaló - kutatások jelentősége, a numerikus modellezés szempontjait figyelembe véve, nem elhanyagolható. A biofilm-kialakulás logisztikus modellje alapján értelmezhető állandósult szakasz reaktor-kinetikai szempontból a reaktor egyensúlyi állapotának tekinthető. Ivóvíz-elosztó hálózatok esetében a vízminőség-változás a reaktor egyensúlyi állapotától függ, melyet a tisztítástechnológia által szolgáltatott ivóvíz minősége, valamint a hálózat üzemeltetésének módja határoz meg elsődlegesen. A kapcsolatrendszer feltárása és értelmezése rendkívül fontos kutatási feladatként értelmezendő. Köszönetnyilvánítás A szerző ezúton is köszönetét fejezi ki Öllős Géza professzornak, a tanulmány létre jöttében nyújtott nélkülözhetetlen segítségért és támogatásért. Irodalom Audic J. M„ Faup G. M., Navarro J. M. (1984): Specific activity of Nitrobacter through attachment on granular média. Wat. Res. 18. Baier R. E. (1975): Applied chemistry at protein interfaces. In: Baier R. E. ed.: Applied chemisty at protein interfaces. Advances in Chemistry Series. 145. Amer. Chem. Soc., Washington. Baker J. H. (1984): Can. J. Microbiol. 30. 511-515. Bakke R., Trulear M. G„ Robinson J. A., Characklis W. G. (1984): Biotech. Bioeng. 26. 1418-1424. Barnett K. G. etal. (1981): Macromolecules. 14. 1018-1020. Blenkinsopp S. A., Costerton J. W. (1991): Understanding bacterial biofilms. TIBTECH. 9. Bryers J. D. (1980): Dynamics of early biofilm formation in a turbulent flow system. PhD thesis, Rice University, Houston, TX. Bryers J. D., Characklis W. G. (1990): Biofilms in water and wastewater treatment. In: Characklis W. G. ed.: Biofilms. John Wiley & Sons, Inc. Busch A. W. (1971): Aerobic Biological Treatment of Waste Waters. Gulf Publishing Co. Houston, TX. Cafe M. C„ Robb I. D. (1982): J. Coll. Interface Sci. 86. 411-421. Characklis W. D„ Dydek S. T. (1976): Water Research. 10. 515-522. Characklis W. G. (1980): Biofilm development and destruction. Final Report. Electric Power Research Instilute. Palo Alto, CA Characklis W. G. (1990a): Biofilm processes. In: Characklis W. G. ed.: Biofilms. John Wiley & Sons, Inc. Characklis W. G. (1990b): Microbial fouling. In: Characklis W. G. ed.: Biofilms. John Wiley & Sons, Inc. Characklis W. G„ Marshall K. C. (1990a): Biofilms: A basis for an interdisciplinary approach. In: Characklis W. G. ed.: Biofilms. John Wiley & Sons, Inc. Characklis W. G„ Marshall K. C., McFetere G. A (1990b): The microbial cell. In: Characklis W. G. ed.: Biofilms. John Wiley & Sons, Inc.