بيوفيلم در لجن فعال :

بيوفيلم در لجن فعال ، ساختار پيچيده اي، هم از نظر فيزيكي و هم ميكروبيولوژي دارند. خصوصـيات پايـه يـك بيوفيلم بدين صورت است كه ابتدا يك بيوفيلم بر روي يك بستر يا مديايي كه مقاوم مي باشـد رشـد مـي كند. معمولاً بيوفيلم ها به دو ناحيه ، فيلم پايه و فيلم سطحي تقسـيم مـي شـوند. در تمـام ايـن دو بخـش مخلوطي از ميكروارگانيسم ها و تركيبـات مختلـف و پليمرهـا وجـود دارنـد. ايـن پليمرهـا، كـه بوسـيله ميكروارگانيسم ها ترشح مي گردند، مشابه پليمرهاي توليدي در مرحله فلوكه سازي لجن فعال است.

فيلم پايه، يك ساختار تجمعي با مرزهاي كاملاً مشخص دارد. انتقال مواد به داخل ايـن فـيلم پايـه از طريق انتشار صورت مي گيرد. فيلم سطحي يك ناحيه انتقالي بين فيلم پايه و لايه حجمي مـايع ايجـاد مـي كند. انتقال مواد در اين لايه با ايجاد اختلاف درجه حرارت موجود، امكان پذير مي گردد.

ضخامت نسبي بيوفيلم در لجن فعال (فيلم سـطحي) و فـيلم پايـه وابسـته بـه خصوصـيات هيـدروديناميكي جريـان و نـوع ميكروارگانيسم موجود در بيوفيلم مي باشد. حركت و جابجايي هاي كمي بين بيوفيلم و لايه حجمـي مـايع وجود دارد كه اين حركت ها وابسته به نحوه عملكرد بيوفيلم مي باشد. بـراي نمونـه در برجهـاي آكنـده، جريان حجمي مايع بر روي بيوفيلم بصورت لايه هايي بسيار نازك به سمت پايين راكتور حركت مـي كنـد ولي در سيستمهاي ديسكي دوار اين بيوفيلم متصل به ديسك است كه در جريان مايع حركت مي كند.

در بيشتر مدل بندي هاي رياضي براي بيوفيلم از لايه فيلم سطحي صرف نظر مـي كننـد، و تنهـا فـيلم پايه را مورد بررسي قرار مي دهند. با بررسيهاي ميكروسكوپي انجام گرفته مشخص شده است كه تنها عامل در انتقال مواد غذايي و مـواد ديگر در “داخل بيوفيلم” به باكتري پديده انتشار مولكولي مي باشد. در صورتيكه در انتقال مواد بين لايـه حجمي مايع و بيوفيلم پديده انتشار تلاطمي و جريان همرفتي موثر است.

بيوفيلمها شامل انواع مختلف ميكروارگانيسم ها و مواد پليمـري خـارج شـده از سـلول مـي باشـند. ميكروارگانيسم هاي بيوفيلم بوسيله ماتريكس هاي پليمـري خـارج سـلولي مانانهـا، گلوكانهـا، اسـيدهاي يورونيك و گليكوپروتئين كه گليكوكاليكس ناميده مي شود، به هم متصل مي گردنـد. گليكوكـاليكس در محافظت ميكروارگانيسم ها در برابر مواد شيميايي و عوامل ضد ميكروبي نيز نقش دارد. كنده شدن بيوفيلم ها از سطوح ، يا بواسطه نيروهاي برشي ناشي از جريان سـيال بـوده و يـا اينكـه ست بواسطه غلظت پايين اكسيژن و نوترينت در سي م مي باشد، كه خود باعث پديده ريزش مي گردد.

با افزايش سرعت جريان ، ضخامت بيوفيلم و شوكهاي وارده به سيستم، ميزان جداسازي يا كنده شدن بيوفيلم ها از سطوح افزايش مي يابد.

تجمع خالص بيوفيلم ها بر روي سطوح با معادله زير بيان مي گردد:
(ميزان يا سرعت كنده شدن جرم سلولي) – (ميزان يا سرعت توليد جرم سلولي) = ميزان يا سرعت تجمع بيوفيلم متصل شده به سطح

H = ضخامت بيوفيلم ،

A = سطح مرطوب راكتور،

P =چگالي بيوفيلم،

 Rg = سرعت حذف نوترينت بوسيله بيومس متصل شده به سطح،

y = ضريب بازدهي سلولي،

Rd = سرعت جداسازي بيوفيلم