DLACZEGO Twoje media MBBR nie mogą wytworzyć biofilmu w ciągu dwóch tygodni i jak szybko stworzyć biofilm z naszych biomediów?

DLACZEGO Twoje media MBBR nie mogą biofilmować w ciągu dwóch tygodni

i jak szybko stworzyć biofilm z naszych biomediów?

Autor: Cody Juntai

Data publikacji: 29 kwietnia 2022 r

Tagi postów:

Co to jest technologia MBBR lub MBBR? MBBR to skuteczna metoda oczyszczania ścieków o małej objętości osadu oraz prostej obsłudze i zarządzaniu. Artykuł ten głównie przedstawia, dlaczego Biomedia czasami nie mogą utworzyć biofilmu z różnych aspektów, takich jak zasada systemu MBBR i czynniki wpływające na jego powstawanie.

Podłoże MBBR ma za zadanie sprawić, że mikroorganizmy przyczepią się do powierzchni nośnika MBBR i utworzą biofilm. Kiedy ścieki przepływają przez powierzchnię nośnika, materia organiczna i rozpuszczony w ściekach tlen dyfundują do wnętrza biofilmu. Mikroorganizmy wewnątrz membrany dokonują metabolizmu rozkładu i anabolizmu organizmu na materii organicznej w obecności tlenu, natomiast metabolity rozkładu dyfundują z biofilmu do fazy wodnej i powietrza, degradując w ten sposób materię organiczną w ściekach.

Zarys artykułu

● Zasada procesu MBBR (proces wieszania)

● Czynniki wpływające na biofilmowanie MBBR

1. Właściwości powierzchni MBBR Bio Carrier

2. Zawieszone stężenie drobnoustrojów

3. Aktywność mikroorganizmów zawieszonych

● Czynniki wpływające na proces biofilmowania MBBR

1. Siły występujące w procesie zawieszania folii bionośnej

2. Wpływ hydrofilowości powierzchni nośnika

3. Wpływ temperatury na zachowanie folii podczas zawieszania

4. Wpływ powierzchni właściwej nośnika MBBR i chropowatości powierzchni na przyczepność biofilmu.

W ośrodku MBBR zanieczyszczenia organiczne, rozpuszczony tlen i różne niezbędne składniki odżywcze muszą najpierw przedostać się z fazy ciekłej na powierzchnię biofilmu, a następnie do wnętrza biofilmu i tylko zanieczyszczenia dyfundowane na powierzchnię lub do wnętrza biofilmu mogą zostać rozłożone i przekształcone przez mikroorganizmy znajdujące się wewnątrz biofilmu, a ostatecznie tworzą różne metabolity. Dodatkowo w pożywce MBBR mikroorganizmy zostają unieruchomione na nośniku, osiągając w ten sposób separację SRT i HRT (hydrauliczny czas retencji), co umożliwia wzrost i reprodukcję mikroorganizmów z powolnym tempem proliferacji. Dlatego podłoże MBBR jest stabilnym i zróżnicowanym ekosystemem mikrobiologicznym.

◆ Schemat przebiegu procesu Juntai MBBR

Zasada procesu MBBR (proces wiszącej membrany)

Według Characklisa, Liu i in. tworzenie filmu mikrobiologicznego zwykle przebiega w czterech etapach:MBBR modyfikacja powierzchni nośnej,odwracalne mocowanie, nieodwracalne przywiązanie, i tworzenie biofilmu.

Szczegółowy opis jest następujący: Film drobnoustrojów zawieszający się na nośniku MBBR można podzielić na dwa etapy:adsorpcja mikrobiologicznaIwzrost sekwestracji.

Po dodaniu nośnika do zbiornika wodnego,to najpierwwchodzi w okres adsorpcji. Niektóre mikroorganizmy i materiały nitkowate zostały przyczepione do powierzchni nośnika, a miejscem przyczepienia większej ilości materiałów jest często wklęsła część nośnika, która nie jest łatwo ścinana przez przepływ wody.W tym czasie, mikroorganizmy w zawiesinie rosną w dużych ilościach i pojawia się bardziej wyraźna warstwa osadu.

Po nieodwracalnym przyłączeniu mikroorganizmy uzyskują na powierzchni nośnika stosunkowo stabilne środowisko wzrostu, a mikroorganizmy znajdujące się w osadzie zaadsorbowanym na nośniku szybko zaczynają rosnąć pod warunkiem wystarczającego zaopatrzenia w tlen i substrat.

Wraz z wydłużeniem czasu udomowienia kultury, biofilm rosnący na powierzchni nośnika również szybko rósł, stopniowo pokrywając całą powierzchnię nośnika i zaczął gęstnieć. Jednakże wzrost biofilmu nie był równomierny, w bardziej wystających częściach nośnika biofilm był cieńszy, natomiast w częściach wklęsłych wytworzyły się dość zamożne kolonie, co pokazało, że ścinanie hydrodynamiczne miało istotny wpływ na wzrost biofilmu. W miarę jak do nośników przyłącza się coraz więcej biofilmów, gęstość pozorna nośników stopniowo maleje i staje się jaśniejsza oraz łatwiejsza do upłynnienia, podczas gdy nośniki w strefie opadającej charakteryzują się wolniejszym tempem spadku.

MBBR Media Biofilm po 14 dniach w zbiorniku napowietrzającym

Czynniki wpływające na biofilmowanie MBBR

To dotyczyłocharakter powierzchni nośnej(hydrofilowość powierzchni nośnika, ładunek powierzchniowy, skład chemiczny powierzchni i chropowatość powierzchni),natura mikroorganizmów(gatunki mikroorganizmów, warunki hodowli, aktywność i stężenie) orazczynniki środowiskowe(pH, siła jonowa, ścinanie hydrauliczne, temperatura, warunki odżywcze i czas kontaktu mikroorganizmów z nośnikiem).

1. Powierzchnia nośnika MBBRce properties

Właściwość ładunku powierzchni nośnika, chropowatość, wielkość cząstek i stężenie nośnika bezpośrednio wpływają na przyleganie i tworzenie biofilmu na jego powierzchni. W normalnym środowisku wzrostu mikroorganizmy mają ładunek ujemny na swojej powierzchni. Chropowatość powierzchni nośnika ułatwia przyleganie i unieruchomienie bakterii na jego powierzchni.

① Powierzchnia nośnika zwiększa efektywną powierzchnię kontaktu bakterii z nośnikiem w porównaniu z gładką powierzchnią.

② Szorstkie części powierzchni nośnika, takie jak dziury i pęknięcia, działają jak tarcza chroniąca przylegające bakterie przed hydraulicznymi siłami ścinającymi.

Stwierdzono, że nośniki o małych cząstkach łatwiej generują biofilmy ze względu na ich niskie tarcie wzajemne i dużą powierzchnię właściwą w porównaniu z nośnikami o dużych cząstkach. Ponadto stężenie nośnika jest również ważne dla biofilmowanego MBBR.

Wagner stwierdził, że przy bardzo niskim stężeniu masy nośnika, nawet przy grubości biofilmu wynoszącej 295 μm, nie można osiągnąć stabilnej szybkości usuwania podczas oczyszczania ścieków ogniotrwałych za pomocą reaktora powietrznego. Jednakże przy stężeniu nośnika wynoszącym 20-30 g/l, nawet jeśli tylko 20% nośników miało biofilmy o grubości 75 μn, reaktor nadal był w stanie osiągnąć stabilną (98%) szybkość usuwania przy obciążeniu ChZT wynoszącym do 58 kg/(m3-d).

2. Zawieszone stężenie drobnoustrojów

Ogólnie rzecz biorąc, wraz ze wzrostem stężenia zawieszonych mikroorganizmów wzrasta ryzyko możliwego kontaktu mikroorganizmów z nośnikiem. Wyniki wielu badań wykazały, że podczas przyłączania się drobnoustrojów występuje krytyczne stężenie zawieszonych mikroorganizmów; wraz ze wzrostem stężenia drobnoustrojów zwiększa się transport drobnoustrojów za pomocą gradientów stężeń.

Przed wartością krytyczną etapem kontrolnym jest transport drobnoustrojów i dyfuzja z fazy ciekłej na powierzchnię nośnika; po przekroczeniu tej wartości krytycznej, przyłączenie i unieruchomienie drobnoustrojów na powierzchni nośnika jest ograniczone przez efektywną powierzchnię nośnika i nie jest już zależne od stężenia zawieszonych mikroorganizmów. Jednakże, po osiągnięciu równowagi przyczepienia i unieruchomienia, ilość mikroorganizmów na powierzchni nośnika jest zdeterminowana przez mikroorganizmy i właściwości powierzchni nośnika.

3. Aktywność mikroorganizmów zawieszonych

Aktywność drobnoustrojów opisuje się zwykle za pomocą specyficznej szybkości wzrostu (μ) mikroorganizmów, tj. szybkości wzrostu i reprodukcji mikroorganizmów na jednostkę masy. Dlatego też badając wpływ aktywności drobnoustrojów na początkowe etapy powstawania biofilmu, istotne jest kontrolowanie specyficznej szybkości wzrostu zawieszonych mikroorganizmów. Wyniki badania Bryersa i in. dotyczącego powstawania biofilmów heterotroficznych. wykazało, że ilość i początkowa szybkość przyłączania i utrwalania bakterii nitryfikacyjnych na powierzchni nośnika była proporcjonalna do aktywności zawieszonych bakterii nitryfikacyjnych.

① Gdy aktywność biologiczna zawieszonych mikroorganizmów jest wysoka, ich zdolność do wydzielania polimorfów zewnątrzkomórkowych jest większa.

② Poziom energii, na którym żyją mikroorganizmy, jest bezpośrednio powiązany z tempem ich wzrostu.

③ Struktura powierzchni mikroorganizmów zmienia się w zależności od ich aktywności.

④ Czas kontaktu drobnoustrojów z nośnikiem.

⑤ Hydrauliczny czas retencji (HTZ).

⑥ pH fazy ciekłej.

⑦ Hydrodynamiczna siła ścinająca.

Czynniki wpływające na proces biofilmowania MBBR

1. Siły występujące w procesie MBBR Biofilmed

Bezpośrednio przyczynia się do bezpośredniej interakcji pomiędzy mikroorganizmami a powierzchnią nośnika i odgrywa kluczową rolę w całym procesie biofilmowania MBBR.

2. Wpływ hydrofilowości powierzchni nośnika

Powierzchnia nośnika GPUC zawiera grupy hydrofilowe, takie jak grupy -OH i amidowe, a większość samych mikroorganizmów ma dobrą hydrofilowość, a powierzchnia nośnika i powierzchnia mikroorganizmu mogą tworzyć strukturę wiązań wodorowych; w międzyczasie energia swobodna hydrofilowej powierzchni nośnika jest niższa niż hydrofobowej powierzchni nośnika, a mikroorganizmy w wodzie z większym prawdopodobieństwem zbliżają się do hydrofilowej powierzchni nośnika w celu adsorpcji i wzrostu.

3. Wpływ temperatury na biofilmowany MBBR

Odpowiedni zakres temperatur dla mikroorganizmów tlenowych wynosi 10 ~ 35 stopni. Temperatura wody ma większy wpływ na rozwój bakterii nitryfikacyjnych i szybkość nitryfikacji. Odpowiednia temperatura wzrostu dla większości bakterii nitryfikacyjnych wynosi 25 ~ 30 stopni, gdy temperatura jest niższa niż 25 stopni lub wyższa niż 30 stopni, wzrost bakterii nitryfikacyjnych jest spowolniony, poniżej 10 stopni wzrost bakterii nitryfikacyjnych i nitryfikacja są znacznie spowolnione .

Test biofilmu MBBR przeprowadzono w temperaturach 10, 20 i 35 stopni, a podczas całego procesu zawieszania folii mierzono także ilość mikroorganizmów przyczepionych do wypełniacza. Wyniki wykazały, że: w temperaturze 10 stopni biofilm MBBR zaczął się powoli, a dołączenie oczywistego biofilmu trwało 7 dni, a biofilm MBBR dojrzał po 21 dniu, a maksymalna ilość przyłączonej biomasy wynosiła 2,1 g/l; w temperaturze 35 stopni podłoże MBBR zaczęło tworzyć biofilm po 4 dniach, a biofilm MBBR dojrzewał. Maksymalna ilość przyłączonego biofilmu wynosiła 3,5 g/l po około 19 dniach. W temperaturze około 20 stopni biofilm zaczął się tworzyć po 2 dniach, a maksymalna ilość przyłączonego biofilmu wynosiła 5,7 g/l po około 10 dniach. Można zauważyć, że wpływ temperatury na wiszącą folię nie był zbyt wyraźny, a biofilm mógł powstać na powierzchni wypełniacza w zakresie 15-30 stopnia, a wisząca folia zaczęła się szybciej.

Temperatura jest kluczowym czynnikiem wpływającym na aktywność biologiczną i zdolność metaboliczną, a jej wpływ na proces reakcji nitryfikacji polega głównie na sposobie wzrostu i aktywności biologicznej bakterii nitryfikacyjnych.

Wpływ temperatury na aktywność biologiczną objawia się jakowpływ na szybkość reakcji biochemicznychIwpływ na szybkość przenikania tlenu.

Nośniki Juntai Biofilm MBBR w zbiorniku napowietrzającym w ciągu dwóch miesięcy

4. Wpływ powierzchni właściwej nośnika MBBR i chropowatości powierzchni na przyczepność biofilmu

Duża powierzchnia właściwa i chropowatość poprawiają zdolność nośnika do wychwytywania mikroorganizmów. Nośniki o dużej chropowatości powierzchni mają większą zdolność redystrybucji przepływu wody, dzięki czemu przepływ wody w reaktorze ma mniejszą siłę ścinającą działającą na biofilm na nośniku, a jednocześnie zapewniają sprzyjające środowisko wewnętrzne dla mieszania i kontaktu mikroorganizmów z podłożem , co sprzyja gromadzeniu się biofilmu na powierzchni opakowania. Chropowata powierzchnia ma grubszą laminarną warstwę graniczną niż powierzchnia gładka, co może zapewnić dobre statyczne środowisko hydrodynamiczne, unikając w ten sposób niekorzystnego wpływu ścinania przepływu wody na wzrost przyczepionych mikroorganizmów.