Hidrológiai Közlöny 2000 (80. évfolyam)

2. szám - Dombay Gábor: Az ivóvíz bakteriális minőségének változása a vízelosztó hálózatban

84 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2000. 80.

. ÉVF. 2. SZ. - hidraulikai paraméterek, melyeket az elosztóhálózat jellemzői, az üzemeltetés módja határoz meg; - vízminőségi paraméterek, melyek a nyersvíz minőségének és a tisztítástechnológiának függvényei. Ennek alapján előrevetíthető, hogy a hálózati bakteriális vízminőségromlási folyamat korlátok közé szorítása a tisztítástechnológia és az elosztóhálózat üzemeltetésének együttes figyelembevételével történő intézkedések megtételével érhető el. 3. A biofilm kialakulása Oligotróf vízi környezetben a felületekhez történő rögzülés stratégiai jelentőségű túlélési mechanizmus a mikroorganizmusok számára (

Mueller, 1996). A szubsztrátumhoz rögzült baktériumot megnövekedett tápanyagfluxus éri, ily módon tápanyagokhoz történő hozzáférési lehetősége javul. A szubsztrátumon (hordozófelületen) rögzült biomaszszát biofilmnek nevezzük. A biofilmben a baktériumok extracelluláns polimer mátrixba (térszerkezetbe) vannak ágyazódva, vagyis a biofilm olyan, alapjaiban poliszacharidokból álló gélnek tekinthető, amelyben a mikroorganizmusok diszpergálva vannak (Characklis et al., 1990). Altalánosságban a biofilm heterogén térszerkezetet alkot, ami jelenti egyrészt a mikroorganizmusok inhomogén eloszlását a gélben, másrészt magának a biofilmnek az inhomogén eloszlását a szubsztrátumon (Block, 1992). A bíofilm-kialakulás első lépése, hogy a szubsztrátumon megtelepednek a baktériumok. Az ivóvízelosztó hálózat baktériumfluxusnak kitett felületei gyorsan, egy napon belül kolonizálódnak (Haudidier-Bornert, 1989, Block et al., 1995). A biofilm-kialakulás az alábbi fizikai, kémiai és biológiai folyamatok nettó eredménye (Characklis et ti., 1990): - A szubsztrátum szerves molekulák adszorpciója által kedvezővé válik a baktériumok számára; - Aktív és elpusztult baktériumok transzportálódnak a szubsztrátumra, konvektív és difliizív transzport által; - A baktérium adszorbeálódik. A folyamat lehet - reverzibilis fizikokémiai adszorpció és - irreverzibilis adszorpció, a baktérium extracelluláris polimer anyagok (EPS) segítségével permanens módon rögzül a szubsztrátumhoz; - Az irreverzibilisen adszorbeálódott baktérium metabolizmusa megindul, bakteriális proliferációt és produktum képződést (pl. EPS) eredményezve; - A biofilm növekedése tovább folytatódik, a biofilm felületére baktériumok és lebegőanyagok kötődnek, a felületről biofilm-darabok válnak le. A biofilm-kialakulás kezdeti szakaszát befolyásolhatják - a tápanyagviszonyok, - az áramlási sebesség, - a hőmérséklet és - a szubsztrátum jellemzői. Mueller (1996) megállapította, hogy oligotróf környezetben, rendkívül alacsony tápanyagkoncentrációk esetén a kiéhezett baktériumok adszorpciós jellemzői jelentősen eltérhetnek az egészséges baktériumokétól. A kiéhezett baktériumok mozgékonysága megnövekedett, ami a szubsztrátumhoz történő transzport hatékonyságát eredményezte. Amennyiben a baktérium irreverzibilis adszorpciójához szükséges idő hosszabb a baktérium átlagos tartózkodási idejénél a szubsztrátumon, a baktérium rögzülése előtt lemosódik a felületről. A hőmérséklet hatására változik a bedolgozási idő (a baktérium adszorpciójától a proliferáció megindulásáig eltelt idő), így alacsony vízhőmérséklet esetén a biofilm kialakulása lassú folyamat lehet az adszorbeálódott baktériumok lemosódása miatt (Fransolet et al., 1985). Növekvő áramlási sebességek (0-6 ra's'

1), vagyis csökkenő átlagos tartózkodási idők esetére Wolfaardt et al. (1992) kimutatta, hogy a biofilm-kialakulás kezdeti szakaszán a kolonizáció kisebb mértékű volt. A szubsztrátum és a biofilm közötti kölcsönhatás tekintetében két alapesetet kell megkülönböztetni: a) A szubsztrátum anyaga inert, anyagminősége nem változik. Ekkor állandósult állapotú biofilmre a hordozófelület anyagának jelentős hatása nincs (Haudider-Bornert, 1989). A biofilm-kialakulás kezdeti szakaszában azonban inert szubsztrátum is lehet hatással a baktérium adszorpciójára (Mózes et al., 1992). Ez a hatás függ a csőanyag elektrosztatikus potenciáljától (Gillis et al., 1996), a felületi érdességtől (Percival et al., 1998), a hidrofobitástól (Characklis et al., 1990). b) A biofilm kölcsönhatásba léphet a szubsztrátum anyagával, az anyagminőség változik. A szubsztrátum anyagát képező egyes szerves komponensek fokozhatják a proliferáció mértékét (Schoenen, 1989). Ilyen, biológiailag könnyen lebontható, vízellátásban előforduló anyag pl. a lágy PVC (van der Kooij et al., 1994). Vas-mangán baktériumok anyagcsere-folyamataikhoz energiaforrásként képesek két vegyértékű vas- és mangánvegyületeket felhasználni. Következésképpen korrodált, vasanyagú szubsztrátumon kifejlődő biofilm tulajdonságait (pl. biofilm-vastagság) illetően jelentősen különbözhet inert felületen kialakult biofilmtől. Ilymódon a biológiai korrózió folyamata befolyásolja az állandósult állapot kialakulását. A szubsztrátumon kialakult korróziós formációk kedveznek a coliform baktériumok megjelenésének (LeChevallier et al., 1990; Emde et al., 1992). 3. A biofilm leválása A biofilm-leválás kulcsfontosságú folyamat, amely - egyensúlyozza a proliferáció hatását, vagyis az állandósult állapotú biofilm kialakulásáért felelős; - az elosztóhálózat szuszpendált baktériumszámának növekedését okozza, vagyis felelős az ivóvíz bakteriális minőségének a romlásáért. Jelentősége és az elvégzett kutatások számának ellenére a biofilm-leválás mechanizmusairól még mindig igen keveset tudunk (Peyton et al., 1993, Ohashi et al., 1996). Nem tisztázott a hidrodinamika biofilm-leválásra gyakorolt hatása. A jelenleg rendelkezésre álló kísérleti analitikai módszerekkel a biofilm dinamikus hatásokra történő viselkedése nem vizsgálható megfelelő módon (Wilderer et al., 1995). Bryers (1987) a biofilm-leválás öt fajtáját különböztette meg, úgymint erózió, lemosódás, lemorzsolódás, lege-