მემბრანების ბიოდაბინძურება: როგორ განვასხვაოთ ის ნადებისგან და როგორ ვებრძოლოთ მას

მემბრანის ყველა დაბინძურებიდან ბიოდაბინძურება ყველაზე უსიამოვნოა. ნადების გახსნა მჟავით შეიძლება, შეწონილი ნაწილაკების დაჭერა — ფილტრით, ბაქტერიები კი პირდაპირ აპარატის შიგნით მრავლდება და რამდენიმე გადარჩენილი უჯრედიც საკმარისია, რომ აპკი რეცხვის შემდეგ აღდგეს. ვნახოთ, როგორ ვითარდება ბიოდაბინძურება, რა ნიშნებით განასხვავებენ მას სხვა დაბინძურებებისგან და რა მუშაობს მის წინააღმდეგ სინამდვილეში.

როგორ წარმოიქმნება ბიოაპკი მემბრანაზე

ბაქტერიები თითქმის ნებისმიერ წყალშია, რომელმაც ჩვეულებრივი მომზადება გაიარა. მემბრანულ აპარატში მოხვედრისას უჯრედების ნაწილი მემბრანისა და ბადე-სეპარატორის ზედაპირს ემაგრება. მიმაგრების შემდეგ ისინი იწყებენ უჯრედგარე პოლიმერული ნივთიერებების გამოყოფას — პოლისაქარიდებისა და ცილების ბლანტი მატრიქსისა. ის უჯრედებს ადგილზე აკავებს, იცავს მათ და წყლიდან ნაწილაკებსა და ორგანიკას იჭერს.

აპკს საკვებს საწყისი წყლის გახსნილი ორგანიკა აძლევს. მემბრანა კონცენტრატორივით მუშაობს: მის ზედაპირთან ორგანიკა და ბიოგენური ელემენტები გროვდება და ბაქტერიები იქ მეტ საკვებს იღებენ, ვიდრე თავად ნაკადში. ამიტომ ორგანიკის მცირე შემცველობის წყალსაც შეუძლია აპკის შენარჩუნება, თუ მასში ადვილად ასათვისებელი ნაერთებია.

უკუოსმოსის რულონურ ელემენტებში აპკი ყველაზე ხშირად პირველი ელემენტის შემავალ ნაწილში იწყება: იქ ყველაზე მეტი საკვებია და ნაკადის სიჩქარეც მაღალია. ულტრაფილტრაციის ღრუბოჭკოვან მოდულებში ის ბოჭკოების ზედაპირს ფარავს და ნაწილობრივ ფორებში აღწევს.

რა ნიშნებით ცნობენ მას

მემბრანული დანადგარი დაბინძურების შესახებ სამი სიდიდით გვატყობინებს: მწარმოებლურობით, წნევის ვარდნით და პერმეატის მარილშემცველობით. მათი შედარება მხოლოდ ერთნაირ პირობებზე დაყვანის შემდეგ შეიძლება — ტემპერატურის, წნევისა და საწყისი წყლის შემადგენლობის მიხედვით. სხვადასხვა დაბინძურებას სხვადასხვა სურათი აქვს:

ბიოდაბინძურებისთვის ორი ნიშანია დამახასიათებელი. პირველი — წნევის ვარდნა პირველ საფეხურზე უფრო სწრაფად იზრდება, ვიდრე მწარმოებლურობა ეცემა, რადგან აპკი ბადე-სეპარატორის არხებს ხშობს. მეორე — რეცხვის შემდეგ პარამეტრები აღდგება, მაგრამ ყოველ ჯერზე უფრო სწრაფად უარესდება: აპკი ბოლომდე არ არის მოშორებული და დარჩენილი უჯრედებიდან იზრდება.

საბოლოო პასუხს ელემენტის გახსნა — აუტოფსია — იძლევა. მოხსნილ ელემენტს ჭრიან, ზედაპირს ათვალიერებენ და ნალექს აანალიზებენ. ბიოაპკი შეხებით სრიალა და ლორწოვანია, ხშირად სუნიანი, ნადები კი მყარი და კრისტალურია. მოქმედ დანადგარზე საწყისი წყლის კონტროლიც გვეხმარება: საერთო მიკრობული რიცხვი, გახსნილი ორგანული ნახშირბადის შემცველობა და ბაქტერიების ზრდის სიჩქარე სინჯში.

რატომ არის მისი მოშორება ძნელი

ბიოაპკის მატრიქსი უჯრედებს გამრეცხი რეაგენტებისგან იცავს. რეაგენტმა ჯერ მატრიქსი უნდა გააფხვიეროს და მხოლოდ შემდეგ აღწევს უჯრედებამდე. ამიტომ მჟავური რეცხვა, რომელიც ნადების წინააღმდეგ ეფექტიანია, ბიოაპკზე თითქმის არ მოქმედებს, ზოგჯერ კი მას უფრო მკვრივს ხდის.

მეორე შეზღუდვა თავად მემბრანაა. უკუოსმოსის პოლიამიდური ფენა თავისუფალ ქლორს ვერ იტანს: დამჟანგველი მას შეუქცევადად შლის და პერმეატის მარილშემცველობა იზრდება. ანუ ყველაზე ჩვეული სადეზინფექციო საშუალება ამ მემბრანისთვის აკრძალულია. PVDF-ისა და რიგი სხვა პოლიმერებისგან დამზადებული ულტრაფილტრაციის მემბრანები ქლორისადმი მდგრადია და მათთვის ქლორშემცველი რეცხვა შტატური პროცედურაა.

როგორ არის აგებული გამრეცხი რეცხვა

ბიოაპკის საწინააღმდეგო რეცხვა გარკვეული თანმიმდევრობით მიმდინარეობს და თანმიმდევრობა მნიშვნელოვანია.

პირველი ეტაპი — ტუტე რეცხვა სარეცხი საშუალებით. მაღალი pH-ის მქონე ხსნარი ორგანულ მატრიქსს აფხვიერებს და ხსნის. ტემპერატურასა და pH-ს კონკრეტული მემბრანისთვის დასაშვებ ფარგლებში ირჩევენ: მომატებული ტემპერატურა გაწმენდას აჩქარებს, მაგრამ თითოეულ ელემენტს თავისი ზღვარი აქვს.

მეორე ეტაპი — არადამჟანგველი ბიოციდი. პოლიამიდური მემბრანებისთვის მასალასთან თავსებად ბიოციდებს იყენებენ. ისინი კლავს უჯრედებს, რომლებიც ტუტე ეტაპის შემდეგ დარჩა.

მესამე ეტაპი — მჟავური რეცხვა, შემდეგ და არა მანამდე. თუ ერთდროულად ნადებიც არის, მას ორგანიკისგან უკვე გაწმენდილ ზედაპირზე აშორებენ.

ულტრაფილტრაციას ამ რეცხვებს საკუთარი ინსტრუმენტი ემატება. მოდულებს რეგულარულად, ყოველ რამდენიმე ათეულ წუთში, ფილტრატის უკუნაკადით რეცხავენ, დღე-ღამეში რამდენჯერმე კი — უკუნაკადით რეაგენტის დამატებით: ტუტით დამჟანგველთან ერთად ორგანიკისა და ბიოაპკის წინააღმდეგ, მჟავით — მინერალური ნალექის წინააღმდეგ. ასეთი რეცხვა აპკს დამაგრების საშუალებას არ აძლევს და სრულ გამრეცხ რეცხვას კვირებით გადადებს. მის სიხშირესა და დოზას ციკლებს შორის ტრანსმემბრანული წნევის ზრდის მიხედვით არჩევენ.

რეცხვას დროულად იწყებენ და არა მაშინ, როცა დანადგარი უკვე გაჩერდა. ჩვეულებრივი ორიენტირია დაყვანილი მწარმოებლურობის დაცემა ან დაყვანილი წნევის ვარდნის ზრდა საწყისი მნიშვნელობის დაახლოებით 10–15 %-ით. ძლიერად დაბინძურებული ელემენტი უარესად ირეცხება და მისი მწარმოებლურობის ნაწილი აღარ ბრუნდება.

როგორ ავიცილოთ თავიდან ხელახლა დაბინძურება

რეცხვა შედეგს მკურნალობს. რომ აპკი არ დაბრუნდეს, სამი მიმართულებით მუშაობენ.

• ✓საკვების შემცირება. კოაგულაცია ფილტრაციით, აქტიური ნახშირი ან ულტრაფილტრაცია ოსმოსამდე ორგანიკის ნაწილს და თითქმის ყველა ბაქტერიას აშორებს. ულტრაფილტრაცია მომდევნო მემბრანისთვის ყველაზე სტაბილურ წყალს იძლევა.
• ✓შემავალი ბაქტერიების რაოდენობის შემცირება. თუ საწყის წყალს აქლორირებენ, ქლორს ოსმოსამდე ნახშირით ან აღმდგენელით აშორებენ — მაგრამ ამ წერტილის შემდეგ წყალი დაუცველი ხდება, ნახშირი კი თავად შეიძლება ბაქტერიების გამრავლების ადგილად იქცეს. ამიტომ დექლორირების კვანძს მემბრანასთან რაც შეიძლება ახლოს განალაგებენ და რეგლამენტით ემსახურებიან.
• ✓წყალს დგომის საშუალება არ მივცეთ. დღე-ღამეზე მეტი უმოქმედობისას დანადგარს პერმეატით რეცხავენ და მემბრანისთვის დასაშვები ხსნარით აკონსერვებენ. აპარატში მდგარი წყალი დაბინძურებისკენ პირდაპირი გზაა.

ცალკე აღსანიშნავია პერიოდული დოზირების ბიოციდები, რომლებიც საწყის წყალში გრაფიკით შეჰყავთ დოზირების სადგურით, და რეჟიმი, რომლის დროსაც დანადგარს დიდხანს არ აჩერებენ, არამედ პერმეატით მოკლე რეცხვებზე გადაჰყავთ.

შემდეგი ნაბიჯები

თუ ბიოდაბინძურებაზე გაქვთ ეჭვი, შეაგროვეთ დანადგარის მუშაობის ჟურნალი ბოლო თვეებისთვის: მწარმოებლურობა, წნევა თითოეულ საფეხურამდე და მის შემდეგ, პერმეატის მარილშემცველობა, წყლის ტემპერატურა. დაიყვანეთ მონაცემები ერთნაირ პირობებზე და ნახეთ, რომელ საფეხურზე და რომელი პარამეტრი უარესდება პირველად. პარალელურად შეუკვეთეთ საწყისი წყლის ანალიზი საერთო მიკრობულ რიცხვსა და გახსნილ ორგანიკაზე.

ეს მონაცემები აჩვენებს, რა აკლია: რეცხვების რეგლამენტი, წინასწარი მომზადების კვანძი თუ დგომისგან დაცვა. თუ წინასწარი მომზადება ოსმოსის სტაბილური მუშაობისთვის საკმარისი არ არის, განიხილეთ ულტრაფილტრაცია, როგორც საფეხური უკუოსმოსის წინ. სხვა ბუნების მემბრანული დაბინძურებების შესახებ — სტატიაში მემბრანის წინასწარი მომზადების შესახებ.