Biosenzori

Membranska filtracija RO

Industrijska RO

Reverzna osmoza (RO) se široko primenjuje u industriji, za uklanjanje soli i drugih supstanci iz procesne vode. Rast bakterija na RO membranama može u velikoj meri smanjiti efikasnost ovog procesa, tako da se velike količine hemijskih agenasa (obično poznate kao „biocidi“) doziraju u vodu, kako bi se sprečilo razmnožavanje bakterija. Mnogi biocidi su oksidanti, a njihov kontakt sa RO membranama treba izbegavati. Iz tog razloga, mora se postići kompromis između efikasnosti hemijskog tretmana i sprečavanja štete prouzrokovane takvim agensima.

U ovom postrojenju, reverzna osmoza je korišćena za proizvodnju demineralizovane vode za hlađenje izmenjivača toplote. Sirova voda je tretirana biocidom, a zatim je prolazila kroz ultrafiltraciju i čuvala se u rezervoaru. RO je zatim primenjen (slika 1). Jedan ALVIM biosenzor je instaliran na “feed strim” RO, u napojnoj liniji, drugi je instaliran u liniji koncentrata.

Slika 1 – Princip rada tretmana vode

Signal iz dva ALVIM biosenzora je objedinjen, zajedno sa ostalim podacima iz procesa. Periodično su vršene laboratorijske analize (CFU broj), na uzorcima vode uzetim sa različitih tačaka.

Treba napomenuti da, iako ova vrsta analize daje (grubu) indikaciju o broju slobodno plutajućih (planktonskih) bakterija u vodi, ALVIM senzor prati rast biofilma, kroz sloj bakterija koje se u kontaktu sa vodom i drugim tečnostima formiraju na površini biosenzora.

Slika 2 – Dinamika biofilma

Nakon naseljavanja prvih bakterija koje dolaze iz vodene mase, rast biofilma više nije povezan sa prisustvom / brojem slobodno plutajućih bakterija. Zaista, mikroorganizmi koji su se naselili na površinama se dupliraju, rastu nezavisno od ostalih bakterija u vodi. Više od 90% bakterija živi u biofilmovima (nije slobodno u vodi), a ove strukture pružaju mnogo bolju zaštitu od spoljnih agenasa, uključujući biocide i druge hemikalije. Iz tog razloga, biofilm je do 1000 puta otporniji na sanitaciju od slobodno plutajućih bakterija.

Slika 3: Pregled RO sistema (na vrhu), ALVIM biosenzor instaliran pre RO (na dnu, levo), ALVIM biosenzor instaliran u koncentratu linije (na dnu, desno)

Slika 4 prikazuje signal dva ALVIM biosenzora (tamno plave i svetlo plave tačke/linije) i rezultate laboratorijskih analiza (siva kolona). Imajući u vidu da ALVIM biosenzori prikazuju:

doziranje oksidacionih agenasa, kroz oštar porast signala, i
rast biofilma kroz relativno sporo povećanje signala od 150 mV i više, u odnosu na osnovnu vrednost,

može se primetiti da je, nakon 45-50 dana od ugradnje biosenzora, otkriven rast biofilma i u liniji napojne vode i u liniji koncentrata. Laboratorijske analize na uzorcima napojne vode potvrdile su da je u vodi bio veliki broj bakterija. Svi ovi podaci ukazuju na to da tretman biocidima nije bio efikasan u eliminisanju slobodno prisutnih bakterija i biofilma.

Od 56. dana, tretman biocidima je prilagođen, kao što se može primetiti iz vrhova u ALVIM biosignalu. Broj bakterija u vodi odmah se smanjio. U nekim danima tretman je uklonio i biofilm, kao što se može primetiti gledajući ALVIM biosignal. Kao što je ranije pomenuto, ovaj bakterijski sloj je

mnogo otporniji na hemikalije od slobodno prisutnih mikroorganizama, tako da je normalno da je trebalo više vremena da se eliminiše, u poređenju sa neopasnim bakterijama.

Slika 4: Signal ALVIM biosenzora instaliranog u napojnoj liniji, pre RO (svetlo plave tačke), signal ALVIM biosenzora instaliranog u liniji koncentrata (tamno plave tačke) i broj bakterija u napojnoj vodi (sive kolone)

Upotreba ALVIM Biofilm senzora pružila je pouzdanu indikaciju o rastu bakterija u ovom vodenom sistemu, omogućavajući proveru i podešavanje tretmana biocidima.