ZAŠTO se vaš MBBR medij ne može biofilmirati u dva tjedna i kako naš biomedij brzo učiniti biofilmom?

ZAŠTO vaš MBBR medij ne može snimiti biofilm u dva tjedna

i Kako naš biomedij brzo učiniti biofilmom?

Autor: Cody Aquasust

Datum objave: 29. travnja 2022

Oznake posta:

Što je MBBR ili MBBR tehnologija? MBBR je učinkovita metoda za pročišćavanje otpadnih voda s malim volumenom mulja i jednostavnim rukovanjem i upravljanjem. Ovaj članak uglavnom predstavlja zašto biomediji ponekad ne mogu biti biofilm s različitih aspekata kao što su načelo MBBR sustava i utjecajni čimbenici formiranja.

MBBR medij omogućuje mikroorganizme da se pričvrste na površinu MBBR nosača i formiraju biofilm. Kada otpadna voda teče kroz površinu nosača, organska tvar i otopljeni kisik u otpadnoj vodi difundiraju u unutrašnjost biofilma. Mikroorganizmi unutar membrane provode metabolizam razgradnje i anabolizam organizma na organskoj tvari u prisutnosti kisika, dok metaboliti razgradnje difundiraju iz biofilma u vodenu fazu i zrak, razgrađujući tako organsku tvar u otpadnoj vodi.

Pregled članka

● Princip MBBR procesa (viseći proces)

● Čimbenici koji utječu na MBBR biofilm

1. Svojstva površine MBBR Bio Carrier

2. Koncentracija suspendiranih mikroba

3. Aktivnost suspendiranih mikroorganizama

● Utjecajni čimbenici u procesu MBBR biofilma

1. Sile u procesu vješanja filma bionosača

2. Učinak hidrofilnosti površine nosača

3. Učinak temperature na ponašanje filma pri vješanju

4. Učinak specifične površine MBBR nosača i hrapavosti površine na performanse adhezije biofilma.

U MBBR mediju, organski zagađivači, otopljeni kisik i razne esencijalne hranjive tvari prvo moraju difundirati iz tekuće faze na površinu biofilma, a zatim u unutrašnjost biofilma, a samo zagađivači difundirani na površinu ili unutar biofilma mogu razgrađuju i transformiraju mikroorganizmi unutar biofilma i na kraju tvore različite metabolite. Osim toga, u MBBR mediju mikroorganizmi su imobilizirani na nosaču, čime se postiže razdvajanje SRT i HRT (hidrauličko vrijeme zadržavanja), što omogućuje rast i razmnožavanje mikroorganizama sa sporom brzinom proliferacije. Stoga je MBBR medij stabilan i raznolik mikrobni ekosustav.

 

◆ Aquasust MBBR Process dijagram toka

Princip MBBR procesa (hanging Membrance process)

Prema Characklisu, Liu et al. stvaranje mikrobnog filma obično prolazi kroz četiri faze:MBBR modifikacija površine nosača,reverzibilni dodatak, nepovratna vezanost, i stvaranje biofilma.

Konkretan opis je sljedeći: mikrobni film koji visi na MBBR nosaču može se podijeliti u dvije faze:mikrobna adsorpcijaisekvestracijski rast.

Nakon što se nosač doda vodenom tijelu,to prvoulazi u period adsorpcije. Neki od mikroorganizama i vlaknastih materijala pričvršćeni su za površinu nosača, a mjesto na kojem je pričvršćeno više materijala često je konkavni dio nosača, koji se ne može lako srezati protokom vode.U ovo vrijeme, mikroorganizmi u suspenziji rastu u velikim količinama i pojavljuje se očitiji sloj mulja.

Nakon ireverzibilnog pričvršćivanja, mikroorganizmi dobivaju relativno stabilnu okolinu za rast na površini nosača, a mikroorganizmi u mulju adsorbiranom na nosaču ubrzo počinju rasti uz uvjet dovoljne opskrbe kisikom i supstrata.

S porastom vremena pripitomljavanja kulture, biofilm koji raste na površini nosača također je brzo rastao, postupno je prekrio cijelu površinu nosača i počeo se zgušnjavati. Međutim, rast biofilma nije bio ravnomjeran, u istaknutijim dijelovima nosača biofilm je bio tanji, dok su u konkavnim dijelovima rasle prilično bujne kolonije, što je pokazalo da je hidrodinamičko smicanje imalo važan utjecaj na rast biofilma. Kako se sve više i više biofilmova pričvršćuje na nosače, prividna gustoća nosača postupno se smanjuje i postaje lakša te ih je lakše fluidizirati, dok nosači u zoni opadanja imaju sporiju stopu opadanja.

 

MBBR Media Biofilm nakon 14 dana u aeracijskom spremniku

Čimbenici koji utječu na MBBR biofilm

To se odnosilo naprirodu površine nosača(hidrofilnost površine nosača, površinski naboj, kemijski sastav površine i hrapavost površine),prirodu mikroorganizama(vrsta mikroorganizama, uvjeti kulture, aktivnost i koncentracija) iokolišni čimbenici(pH, ionska jakost, hidrauličko smicanje, temperatura, uvjeti hranjivih tvari i vrijeme kontakta između mikroorganizama i nosača).

1. MBBR nosiva površinace properties

Svojstvo naboja površine nosača, hrapavost, veličina čestica i koncentracija nosača izravno utječu na pričvršćivanje i stvaranje biofilma na njegovoj površini. U normalnom okruženju za rast mikroorganizmi imaju negativan naboj na svojoj površini. Hrapavost površine nosača olakšava pričvršćivanje i imobilizaciju bakterija na njegovoj površini.

① Površina nosača povećava efektivnu kontaktnu površinu između bakterija i nosača u usporedbi s glatkom površinom.

② Grubi dijelovi površine nosača, kao što su rupe i pukotine, djeluju kao štit za zaštitu zalijepljenih bakterija od hidrauličkih posmičnih sila.

Zaključeno je da se s nosačima male veličine čestica lakše stvaraju biofilmovi zbog niskog međusobnog trenja i velike specifične površine u usporedbi s nosačima velike veličine čestica. Osim toga, koncentracija nosača također je važna za MBBR biofilm.

Wagner je otkrio da se pri vrlo niskoj koncentraciji mase nosača, čak i uz debljinu biofilma od 295 µm, ne može postići stabilna stopa uklanjanja pri obradi vatrostalne otpadne vode reaktorom za dizanje zraka. Međutim, pri koncentraciji nosača od 20-30 g/L, čak i ako je samo 20% nosača imalo 75 μn debele biofilmove, reaktor je još uvijek mogao postići stabilnu (98%) stopu uklanjanja s COD opterećenjem od do 58 kg/(m3-}d).

 

2. Suspendirana mikrobna koncentracija

Općenito, kako se koncentracija suspendiranih mikroorganizama povećava, povećava se mogućnost mogućeg kontakta između mikroorganizama i nosača. Rezultati mnogih studija pokazali su da postoji kritična koncentracija suspendiranih mikroorganizama tijekom vezivanja mikroba; kako se mikrobna koncentracija povećava, mikrobni transport pomoću koncentracijskih gradijenata se pojačava.

Prije kritične vrijednosti, prijenos mikroba i difuzija iz tekuće faze na površinu nosača je kontrolni korak; jednom kad se ova kritična vrijednost prekorači, mikrobno pričvršćivanje i imobilizacija na površini nosača je ograničeno efektivnom površinom nosača i više ne ovisi o koncentraciji suspendiranih mikroorganizama. Međutim, nakon ravnoteže pričvršćivanja i imobilizacije, količina mikroorganizama na površini nosača određena je mikroorganizmima i svojstvima površine nosača.

3. Aktivnost suspendiranih mikroorganizama

Mikrobna aktivnost obično se opisuje specifičnom brzinom rasta (μ) mikroorganizama, odnosno brzinom rasta i razmnožavanja mikroorganizama po jedinici mase. Stoga je pri proučavanju utjecaja mikrobne aktivnosti na početne faze formiranja biofilma ključno kontrolirati specifičnu brzinu rasta suspendiranih mikroorganizama. Rezultati istraživanja o stvaranju heterotrofnih biofilmova Bryersa i sur. pokazalo je da su količina i početna brzina vezanja i fiksacije nitrifikacijskih bakterija na površini nosača proporcionalne aktivnosti suspendiranih nitrifikacijskih bakterija.

① Kada je biološka aktivnost suspendiranih mikroorganizama visoka, njihova sposobnost lučenja izvanstaničnih polimorfa je veća.

② Razina energije na kojoj mikroorganizmi žive izravno je povezana s njihovom brzinom rasta.

③ Površinska struktura mikroorganizama varira u skladu s njihovom aktivnošću.

④ Vrijeme kontakta mikroba s nosačem.

⑤ Hidrauličko vrijeme zadržavanja (HRT).

⑥ pH tekuće faze.

⑦ Hidrodinamička posmična sila.

Utjecajni čimbenici u procesu MBBR biofilma

1. Sile u procesu MBBR Biofilm

Izravno pridonosi izravnoj interakciji između mikroorganizama i površine nosača i igra ključnu ulogu u cijelom procesu MBBR biofilma.

2. Učinak hidrofilnosti površine nosača

Površina GPUC nosača sadrži hidrofilne skupine kao što su -OH i amidne skupine, a većina samih mikroorganizama ima dobru hidrofilnost, a površina nosača i površina mikroorganizma mogu formirati strukturu vodikovih veza; u međuvremenu, slobodna energija hidrofilne površine nosača niža je od one hidrofobne površine nosača, a veća je vjerojatnost da će mikroorganizmi u vodi pristupiti površini hidrofilnog nosača radi adsorpcije i rasta.

3. Učinak temperature na MBBR biofilm

Prikladan temperaturni raspon za aerobne mikroorganizme je 10~35 stupnjeva. Temperatura vode ima veći utjecaj na rast nitrificirajućih bakterija i brzinu nitrifikacije. Prikladna temperatura za rast većine nitrifikacijskih bakterija je 25~30 stupnjeva, kada je temperatura niža od 25 stupnjeva ili viša od 30 stupnjeva, rast nitrifikacijskih bakterija je usporen, ispod 10 stupnjeva rast nitrifikacijskih bakterija i nitrifikacija se značajno usporavaju .

MBBR test s biofilmom proveden je na 10 stupnjeva, 20 stupnjeva i 35 stupnjeva, a količina mikroorganizama vezanih za punilo također je mjerena tijekom cijelog procesa vješanja filma. Rezultati su pokazali da: na 10 stupnjeva , MBBR biofilm je počeo polako, i bilo je potrebno 7 dana da se očiti biofilm pričvrsti, a MBBR biofilm je sazrio nakon 21 dana, a maksimalna količina vezane biomase bila je 2,1 g/L; na 35 stupnjeva, MBBR medij je počeo stvarati biofilm nakon 4 dana, a MBBR biofilm je sazrio. Maksimalna količina vezanog biofilma bila je 3,5 g/L nakon otprilike 19 dana. Na oko 20 stupnjeva, biofilm se počeo formirati nakon 2 dana, a maksimalna količina vezanog biofilma bila je 5,7 g/L nakon oko 10 dana. Može se vidjeti da učinak temperature na viseći film nije bio vrlo očit, a biofilm se mogao formirati na površini punila unutar 15-30 stupnjeva, a viseći film je počeo brže.

Temperatura je ključni čimbenik koji utječe na biološku aktivnost i metabolički kapacitet, a njezin utjecaj na proces reakcije nitrifikacije uglavnom leži u obrascu rasta i biološkoj aktivnosti nitrificirajućih bakterija.

Utjecaj temperature na biološku aktivnost očituje se kaoutjecaj na brzinu biokemijske reakcijeiutjecaj na brzinu prijenosa kisika.

 

Aquasust Biofilm MBBR nosivi medij u aeracijskom spremniku za dva mjeseca

4. Učinak specifične površine MBBR nosača i hrapavosti površine na performanse adhezije biofilma

Velika specifična površina i hrapavost poboljšavaju sposobnost nosača da uhvati mikroorganizme. Nosači s velikom površinskom hrapavošću imaju jaču sposobnost redistribucije protoka vode tako da protok vode u reaktoru ima manju silu smicanja na biofilm na nosaču, a istovremeno osigurava povoljnu unutarnju okolinu za miješanje i kontakt između mikroorganizama i supstrata. , koji potiče nakupljanje biofilma na površini pakiranja. Hrapava površina ima deblji laminarni granični sloj od glatke površine, što može pružiti dobro statičko hidrodinamičko okruženje čime se izbjegava negativan učinak smicanja protoka vode na rast pričvršćenih mikroorganizama.