A Magyar Hidrológiai Társaság XX. Országos Vándorgyűlése (Mosonmagyaróvár, 2002. július 3-4.)

3. szekció: Szennyvízcsatornázás- és tisztítás - Balogh Judit Anikó – Dr. Megyeri Mária: Természetközeli szennyvíztisztítási technológiák vízminőség-szabályozási aspektusai

A biofilmekben lejátszódó kémiai és biológiai anyagforgalmi folyamatok A szennyvíztisztító üzemekben éppúgy, mint a vízi ill. mocsári növényeket felhasználó természetes szennyvíztisztítási eljárásokban a szerves és szervetlen anyagokkal terhelt szennyvizekből a tápanyagokat az alámerült felületeken kialakuló biofilmek baktériumközösségei távolítják el. A biofilmek kompakt mikrobiális közösségek, amelyekben a különböző anyagcsere-folyamatok igen magas intenzitással folynak. A magas szintű aktivitás ezekben a rendszerekben a mikroorganizmusok nagy egyedszámának és a szerves szubsztrátok jó hozzáférhetőségének köszönhető. Amennyiben vízi környezetben egy tiszta felületen a jelenlévő különböző kémiai természetű anyagok előfordulási aránya megnövekedik, a biofilmet alkotó közösség képviselői máris benépesítik az adott helyet. Mihelyt a mikroorganizmusok az adott felülettel érintkeztek, ahhoz odatapadnak, majd erősebben is kötődnek. Ha a sejtek már szorosan kapcsolódnak, a közösség aktivitása az egyes fajok képviselőinek az adott helyi körülmények között mutatott anyagcseréjétől és növekedésétől függ. A biofilm kialakulása szempontjából igen fontosak a következő anyagcsere-folyamatok: különböző szubsztrátok fogyasztása, sejtnövekedés és osztódás, exopolimerek szintézise. A biofilm tulajdonképpen a sejtek és az extracelluláris termékek biológiailag aktív összefüggő rétege, amely a vízi környezetben az alámerült szilárd felületeken alakul ki. A biofilm akkor éri el az ún. kiegyensúlyozott állapotát (steady-state), amikor a biofilm képződéséhez vezető folyamatok egyensúlyba kerülnek a biofilm csökkenéséhez ill. elmozdulásához vezető folyamatokkal. Ekkor a biofilm egységnyi felületen állandó mennyiségű aktív biomasszával jellemezhető. A biofilm tömegének redukciója különböző módon történhet, a biofilm darabkái a réteg felszínéről leválhatnak, egysejtű szervezetek táplálkozásuk alkalmával bekebelezhetik azokat vagy elsősorban az erózió révén, elmozdulhatnak. A biofilmek ökológiája A biofilmek ökológiája a biofilm kialakulásának körülményeivel, a hidrodinamikai erők és a biofilmben domináns mikrobiális szervezetek komplex vizsgálatával foglalkozik. Ismert tápanyag-koncentráció és lamináris áramlás mellett végrehajtott kísérletekben azt tapasztalták, hogy a gyorsan növekvő faj gyorsan válik dominánssá, de a lassan növő szervezet is a biofilmben marad, és tovább növeli csiraszámát. Fontos következtetés volt az is, hogy a tapadási képesség a kolonizáció mértékével nem hozható közvetlenül szoros összefüggésbe. Egy erősen adhéziv sajátságú szervezet ugyanis egy összetett populációban a többi számára is elősegíti a megtapadást. A biofilmek, morfológiai szempontból, elkülöníthető rétegekből állnak, melyekben egyidejűleg több különböző folyamat is lezajlik, annak ellenére, hogy a különböző igényű szervezetek szoros közelségben tevékenykednek. A biológiai tisztító berendezésekben a nitrogén-eltávolítás során előbb a nitrifikáció, majd a denitrifikáció lépését hajtják végre a baktériumok. A nitrifikáció bonyolultabb probléma, mivel ezek a szervezetek igen lassú növekedésűek. Az ammónia oxidálók a biofilm felső részében egy sejtcsomókból álló sűrű réteget képeztek, míg a nitrit-oxidálók kevéssé tömött aggregátumokban fordultak elő a Nitrosomonas sejtcsoportosulásainak közvetlen közelében. A kémiai gradiens értékeket és a baktériumok rétegződését vizsgálva megállapítható a közösség szerkezete és a metabolikus funkciók közötti szoros összefüggés. A természetes szennyvíztisztítási eljárásokban is nagy szerepe van a biofilmek kialakulásának és a biofilmeket alkotó komplex mikrobiális közösségek lebontó kapacitásának. A különböző elemek körforgalmát irányító baktériumok a vízzel elárasztott rendszerekben igen nagy 77