Биоблогинг

редактировать

Биоблогинг или биологическое засорение - это засорение порового пространства в почве микробными биомасса; их тела и их побочные продукты, такие как внеклеточное полимерное вещество (EPS). Микробная биомасса блокирует путь воды в поровое пространство, образуя определенную толщину непроницаемого слоя в почве, и это значительно снижает скорость инфильтрации воды.

Биоблокировка наблюдается при непрерывной инфильтрации в водоемах в различных полевых условиях, таких как искусственные водоемы, перколяционная траншея, ирригация канал, система очистки сточных вод и вкладыш свалки. Это также влияет на поток подземных вод в водоносном горизонте, например, на проницаемый реактивный барьер и повышенный уровень нефтеотдачи с микробами. В ситуации, когда необходима инфильтрация воды с соответствующей скоростью, биозагрязнение может быть проблематичным, и принимаются контрмеры, такие как регулярная сушка системы. В некоторых случаях можно использовать биоблокировку, чтобы создать непроницаемый слой, чтобы минимизировать скорость инфильтрации.

Содержание
  • 1 Общее описание
    • 1.1 Изменение проницаемости со временем
    • 1.2 Различные типы засорения
  • 2 Полевые наблюдения
    • 2.1 Недостаточная инфильтрация
      • 2.1.1 Полевые проблемы и меры противодействия
      • 2.1.2 Выгода
    • 2.2 В водоносном горизонте
      • 2.2.1 Забор воды из скважины
      • 2.2.2 Биоремедиация
      • 2.2.3 Добыча нефти
  • 3 См. Также
  • 4 Ссылки
Общее описание

Изменение проницаемости со временем

Биоблокировка наблюдается как уменьшение скорости инфильтрации. Снижение скорости инфильтрации при прудовой инфильтрации наблюдалось в 1940-х годах при изучении инфильтрации искусственного водоема подпитки и распределения воды на сельскохозяйственных почвах. Когда грунт постоянно находится под водой, проницаемость или насыщенная гидравлическая проводимость изменяется в 3 этапа, что объясняется следующим образом.

  1. Проницаемость снижается на 10-20 дней, возможно, из-за физических изменений структуры почвы.
  2. Проницаемость увеличивается из-за растворения захваченного в почве воздуха в просачивающейся воде.
  3. Проницаемость уменьшается в течение 2–4 недель из-за дезинтеграции агрегатов и биологического засорения пор почвы микробными клетками и продуктами их синтеза, слизью или полисахаридами.

Эти 3 стадии не обязательно различаются в любых полевых условиях биоблокировки; когда второй этап не ясен, проницаемость просто продолжает снижаться.

Различные типы засорения

Изменение проницаемости со временем наблюдается в различных полевых условиях. В зависимости от условий поля, существуют различные причины изменения гидравлической проводимости, которые резюмируются следующим образом.

  1. Физические причины: физическое засорение взвешенными твердыми частицами или физические изменения почвы такие как распад агрегатной структуры. Растворение захваченного воздуха в почве в просачивающейся воде является физической причиной увеличения гидравлической проводимости.
  2. Химические причины: изменение концентрации электролита или степени адсорбции натрия в водной фазе, что вызывает диспергирование и набухание частиц глины.
  3. Биологические причины: обычно биоблокирование означает первое из следующего, в то время как биоблокирование в в более широком смысле означает все следующее.
    1. Биологическое забивание телами микробных клеток (такими как бактерии, водоросли и гриб ) и их синтезируемыми побочными продуктами, такими как внеклеточное полимерное вещество (EPS) (также называемый слизью), которые образуют биопленку или микроколонию, агрегацию на частицах почвы, являются прямыми биологическими причинами снижения гидравлической проводимости.
    2. Улавливание пузырьков газа, таких как метан, продуцируемых производящими метан микроорганизмами, закупоривает поры почвы и способствует снижению гидравлической проводимости. Поскольку газ также является побочным продуктом микробов, его также можно рассматривать как биобактерии.
    3. Железные бактерии стимулируют отложение оксигидроксидов железа, которое может вызвать закупоривание пор почвы. Это косвенная биологическая причина снижения гидравлической проводимости.
Полевые наблюдения

При инфильтрации в водоемах

Полевые проблемы и меры противодействия

Биологическое забивание наблюдается при непрерывном водоеме проникновение в такие места, как искусственные водоемы и перколяционная траншея. Снижение скорости инфильтрации из-за биоблокировки на инфильтрирующей поверхности снижает эффективность таких систем. Чтобы свести к минимуму эффекты биологического забивания, может потребоваться предварительная обработка воды для уменьшения взвешенных твердых частиц, питательных веществ и органического углерода. Регулярная сушка системы и физическое удаление засоряющего слоя также могут быть эффективными мерами противодействия. Даже при такой осторожности, биоблокировки все еще могут возникать из-за микробиологического роста на инфильтрирующей поверхности.

Септические дренажные поля также подвержены биологическому забиванию, поскольку богатые питательными веществами сточные воды текут непрерывно. Биологически закупоривающий материал в септике иногда называют биоматом. Предварительная обработка воды с помощью фильтрации или снижение нагрузки на систему может отсрочить отказ системы из-за биоблокировки. Система медленного песочного фильтра также страдает от биозагрязнения. Помимо упомянутых выше контрмер, очистка или обратная промывка песка может применяться для удаления биопленки и восстановления проницаемости песка.

Биозабор в реках может повлиять на подпитку водоносных горизонтов, особенно в засушливых регионах, где реки часто теряют реку.

Польза

Биологическое забивание может иметь положительный эффект в определенных случаи. Например, в прудах стабилизации молочных отходов, используемых для очистки сточных вод молочных ферм, биозагрязнение эффективно закрывает дно пруда. Водоросли и бактерии могут быть инокулированы для стимулирования биоблокировки в ирригационном канале для контроля просачивания.

Биологическое забивание также полезно в вкладышах для захоронения отходов, таких как уплотненные глиняные вкладыши. Глиняные прокладки обычно применяются на свалках, чтобы свести к минимуму загрязнение фильтратом со свалок окружающей почвенной среды. Гидравлическая проводимость глиняных футеровок становится ниже первоначального значения из-за биологического забивания, вызванного микроорганизмами в фильтрах и поровых пространствах глины. Биологическое забивание в настоящее время изучается для применения в инженерно-геологических работах.

В водоносном горизонте

Забор воды из скважины

Биологическое забивание может наблюдаться при заборе воды из водоносного горизонта (ниже уровня грунтовых вод) через колодец. За месяцы и годы непрерывной эксплуатации водяных скважин они могут постепенно снижаться в производительности из-за биозагрязнения или других механизмов засорения.

Биоремедиация

Образование биопленок полезно в биоремедиации биологически разлагаемого загрязнения подземных вод. Проницаемый реактивный барьер формируется для сдерживания потока грунтовых вод путем биозагрязнения, а также для уменьшения загрязнения микробами. Следует тщательно проанализировать поток загрязняющих веществ, поскольку предпочтительный путь потока в преграде может снизить эффективность восстановления.

Добыча нефти

В добыче нефти используется метод повышение нефтеотдачи реализовано для увеличения количества нефти, подлежащей извлечению из нефтяного месторождения. Закачиваемая вода вытесняет нефть в пласте, которая транспортируется к добывающим скважинам. Поскольку коллектор неоднороден по проницаемости, закачиваемая вода имеет тенденцию проходить через зону с высокой проницаемостью и не проходит через зону, где остается нефть. В этой ситуации может быть использован метод модификации бактериального профиля, который вводит бактерии в зону с высокой проницаемостью, чтобы способствовать биоблокированию. Это тип микробного повышения нефтеотдачи.

См. Также
Ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-12 06:42:57
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте