建模生物膜的发展:考虑EPS分布,脱落机制和物理性质之间的联系的重要性
Y Pechaud1, N Derlon2, I Queinnec3
1TBI, CNRS, INRAE, INSA, Université de Toulouse, 35 avenue de Rangueil, Toulouse 31077, France; Laboratoire Géomatériaux et Environnement (EA 4508), Université Gustave Eiffel, Marne-la-Vallée 77454, France.
Water research
|December 20, 2023
概括
这项研究模拟了营养水平和压力如何影响生物膜结构和脱落. 它建议对低营养生物膜进行蛋白酶处理,对高营养生物膜进行联合酶处理,以帮助废水处理和污染控制.
科学领域:
- 环境微生物学环境微生物学
- 生物化学工程是生物化学工程.
- 废水处理技术 废水处理技术
背景情况:
- 优化工业生物膜处理和控制废水生物膜成分至关重要.
- 了解生物膜的生化和物理结构对于管理操作参数和治疗方法至关重要.
研究的目的:
- 研究生长条件对细胞外聚合物质 (EPS) 组成,生物膜物理性质和体积脱落的影响.
- 使用1D模型模拟生物膜行为,将蛋白质和多糖类视为EPS关键组件.
主要方法:
- 开发一个1D生物膜模型,包括生物化学过程 (蛋白质和多糖生产,溶解) 和物理性质 (多孔性,凝聚力).
- 模拟了四个不同生长条件的案例研究 (COD/N比率,SOLR,剪切应力).
- 模型预测与生物膜文献中已确定的实验观测的验证.
主要成果:
- 的限制促进了多糖的积累,导致多孔,均的生物膜.
- 高的有机负荷增加生物膜厚度;高的剪切应力减少厚度和巩固结构.
- 模型准确地预测了不同的生长条件如何改变生物膜的生化和物理结构.
结论:
- 该模型作为选择生物膜控制酶治疗方法的决策工具.
- 对于低COD/N比率的生物膜,建议使用蛋白酶治疗,而高COD/N比率的生物膜则适用于葡萄糖酶和蛋白酶.
- 该模型在资源回收和理解生物膜污染方面具有潜在的应用.
