HVORFOR MBBR-mediet ditt ikke kan biofilme på to uker
og hvordan lage biomediene våre raskt biofilm?
Av: Cody Juntai
Innleggsdato: 29. april 2022
Post-tagger:
Hva er MBBR- eller MBBR-teknologi? MBBR er en effektiv metode for avløpsrensing med lavt slamvolum og enkel drift og håndtering. Denne artikkelen introduserer hovedsakelig hvorfor Biomedia fnoen ganger ikke kan biofilm fra ulike aspekter som prinsippet om MBBR-systemet og de påvirkningsfaktorene for dannelse.
MBBR-mediet skal få mikroorganismer til å feste seg til overflaten av MBBR-bæreren og danne en biofilm. Når avløpsvannet strømmer gjennom overflaten av bæreren, diffunderer det organiske materialet og oppløst oksygen i avløpsvannet til innsiden av biofilmen. Mikroorganismene inne i membranen utfører nedbrytningsmetabolisme og organismeanabolisme på organisk materiale i nærvær av oksygen, mens nedbrytningsmetabolittene diffunderer fra biofilmen til vannfasen og luften og bryter dermed ned det organiske materialet i avløpsvannet.
Artikkeloversikt
● Prinsippet for MBBR-prosess (hengeprosess)
● Faktorer som påvirker MBBR biofilmet
1. MBBR Bio Carrier overflateegenskaper
2. Suspendert mikrobiell konsentrasjon
3. Aktivitet av suspenderte mikroorganismer
● Påvirkningsfaktorer i prosessen med MBBR biofilm
1. Krefter i ferd med å henge biobærerfilm
2. Effekt av hydrofilisitet av bæreroverflaten
3. Effekt av temperatur på filmen hengende oppførsel
4. Effekt av MBBR-bærerspesifikt overflateareal og overflateruhet på biofilmadhesjonsevne.
I MBBR-mediene må organiske forurensninger, oppløst oksygen og ulike essensielle næringsstoffer først diffundere fra væskefasen til overflaten av biofilmen, og deretter inn i det indre av biofilmen, og bare forurensningene som diffunderer til overflaten eller inne i biofilmen kan spaltes og transformeres av mikroorganismene inne i biofilmen, og danner til slutt ulike metabolitter. I tillegg, i MBBR-mediet, immobiliseres mikroorganismene på bæreren, og oppnår dermed separasjon av SRT og HRT (hydraulisk retensjonstid), som muliggjør vekst og reproduksjon av mikroorganismer med langsom spredningshastighet. Derfor er MBBR-medier et stabilt og mangfoldig mikrobielt økosystem.
◆ Juntai MBBR prosessflytdiagram
Prinsippet for MBBR-prosessen (hengende membranprosess)
I følge Characklis, Liu et al. dannelsen av mikrobiell film går vanligvis gjennom fire stadier:MBBR modifikasjon av bæreroverflaten,reversibelt feste, irreversibelt feste, og biofilmdannelse.
Den spesifikke beskrivelsen er som følger: mikrobiell film som henger på MBBR-bæreren kan deles inn i to trinn:mikrobiell adsorpsjonogsekvestreringsvekst.
Etter at bæreren er lagt til vannmassen,det førstgår inn i adsorpsjonsperioden. Noen av mikroorganismene og trådformede materialene har blitt festet til overflaten av bæreren, og stedet hvor flere materialer er festet er ofte den konkave delen av bæreren, som ikke lett skjæres av vannstrømmen.På denne tiden, mikroorganismene i suspensjon vokser i store mengder og et mer tydelig slamlag vises.
Etter irreversibel festing får mikroorganismene et relativt stabilt vekstmiljø på overflaten av bæreren, og mikroorganismene i slammet adsorbert på bæreren begynner snart å vokse under forutsetning av tilstrekkelig oksygentilførsel og substrat.
Med veksten av kulturdomestiseringstid, vokste biofilmen som vokste på overflaten av bæreren også raskt, dekket gradvis hele bærerens overflate og begynte å tykne. Veksten av biofilm var imidlertid ikke jevn, i de mer fremtredende delene av bæreren var biofilmen tynnere, mens de konkave delene vokste opp ganske velstående kolonier, noe som viste at den hydrodynamiske skjæringen hadde en viktig innflytelse på veksten av biofilm. Etter hvert som flere og flere biofilmer festes til bærerne, avtar bærernes tilsynelatende tetthet gradvis og blir lettere og lettere å fluidisere, mens bærerne i fallsonen har en langsommere synkende hastighet.
MBBR Media Biofilm etter 14 dager i luftetank
Faktorer som påvirker MBBR biofilmet
Det knyttet tilarten av bæreroverflaten(hydrofilisitet av bæreroverflaten, overflateladning, overflatekjemisk sammensetning og overflateruhet),naturen til mikroorganismer(mikroorganismearter, kulturforhold, aktivitet og konsentrasjon) ogmiljøfaktorer(pH, ionestyrke, hydraulisk skjærkraft, temperatur, næringsforhold og kontakttid mellom mikroorganismer og bærer).
1. MBBR Carrier surface properties
Bærerens overflateladningsegenskap, ruhet, partikkelstørrelse og bærerkonsentrasjon påvirker direkte festingen og dannelsen av biofilm på overflaten. Under normalt vekstmiljø har mikroorganismer en negativ ladning på overflaten. Ruheten til bæreroverflaten letter festing og immobilisering av bakterier på overflaten.
① Overflatearealet til bæreren øker det effektive kontaktområdet mellom bakterier og bæreren sammenlignet med en glatt overflate.
② Rue deler av bæreroverflaten, som hull og sprekker, fungerer som et skjold for å beskytte de vedheftede bakteriene mot hydrauliske skjærkrefter.
Det ble konkludert med at små partikkelstørrelsesbærere er lettere å generere biofilmer på grunn av deres lave gjensidige friksjon og store spesifikke overflateareal sammenlignet med de store partikkelstørrelsesbærerne. I tillegg er bærerkonsentrasjonen også viktig for MBBR biofilmet.
Wagner fant at ved svært lav bærermassekonsentrasjon, selv med en biofilmtykkelse på 295 μm, kunne en stabil fjerningshastighet ikke oppnås ved behandling av ildfast avløpsvann med en luftløftreaktor. Ved en bærerkonsentrasjon på 20-30 g/L, selv om bare 20 % av bærerne hadde 75 μn tykke biofilmer, var imidlertid reaktoren fortsatt i stand til å oppnå en stabil (98 %) fjerningshastighet med en COD-belastning på opptil 58 kg/(m3-d).
2. Suspendert mikrobiell konsentrasjon
Generelt, når konsentrasjonen av suspenderte mikroorganismer øker, øker sjansen for mulig kontakt mellom mikroorganismer og bæreren. Resultatene fra mange studier har vist at det er en kritisk konsentrasjon av suspenderte mikroorganismer under mikrobiell binding; ettersom den mikrobielle konsentrasjonen øker, forbedres mikrobiell transport ved hjelp av konsentrasjonsgradienter.
Før den kritiske verdien er mikrobiell transport og diffusjon fra væskefasen til bæreroverflaten det kontrollerende trinnet; når denne kritiske verdien er overskredet, begrenses mikrobiell binding og immobilisering på bæreroverflaten av bærerens effektive overflateareal og er ikke lenger avhengig av konsentrasjonen av suspenderte mikroorganismer. Etter likevekten mellom feste og immobilisering bestemmes imidlertid mengden mikroorganismer på bæreroverflaten av mikroorganismene og bærerens overflateegenskaper.
3. Aktivitet av suspenderte mikroorganismer
Mikrobiell aktivitet beskrives vanligvis ved den spesifikke veksthastigheten (μ) til mikroorganismer, dvs. hastigheten på vekst og reproduksjon av mikroorganismer per masseenhet. Derfor, når man studerer effekten av mikrobiell aktivitet på de første stadiene av biofilmdannelse, er det avgjørende å kontrollere den spesifikke veksthastigheten til suspenderte mikroorganismer. Resultatene av studien om dannelsen av heterotrofe biofilmer av Bryers et al. viste at mengden og initialhastigheten for festing og fiksering av nitrifiserende bakterier på overflaten av bæreren var proporsjonal med aktiviteten til suspenderte nitrifiserende bakterier.
① Når den biologiske aktiviteten til suspenderte mikroorganismer er høy, er deres evne til å skille ut ekstracellulære polymorfer høyere.
② Energinivået som mikroorganismer lever på er direkte relatert til deres veksthastighet.
③ Overflatestrukturen til mikroorganismer varierer i henhold til deres aktivitet.
④ Mikrobiell kontakttid med bæreren.
⑤ Hydraulisk retensjonstid (HRT).
⑥ Væskefase pH.
⑦ Hydrodynamisk skjærkraft.
Påvirkningsfaktorer i prosessen med MBBR biofilmet
1. Krefter i MBBR Biofilmed prosessen
Det bidrar direkte til den direkte interaksjonen mellom mikroorganismene og overflaten til bæreren, og spiller en avgjørende rolle i hele MBBR biofilmede prosessen.
2. Effekt av hydrofilisitet av bæreroverflaten
Overflaten til GPUC-bæreren inneholder hydrofile grupper som -OH og amidgrupper, og de fleste mikroorganismer har i seg selv god hydrofilitet, og bæreroverflaten og mikroorganismeoverflaten kan danne en hydrogenbindingsstruktur; i mellomtiden er den frie energien til den hydrofile bæreroverflaten lavere enn den til den hydrofobiske bæreroverflaten, og det er mer sannsynlig at mikroorganismene i vann nærmer seg den hydrofile bæreroverflaten for adsorpsjon og vekst.
3. Effekt av temperatur på MBBR biofilmet
Det passende temperaturområdet for aerobe mikroorganismer er 10 ~ 35 grader. Vanntemperaturen har større innvirkning på veksten av nitrifiserende bakterier og nitrifikasjonshastigheten. Den passende veksttemperaturen for de fleste nitrifiserende bakterier er 25 ~ 30 grader, når temperaturen er lavere enn 25 grader eller høyere enn 30 grader bremses veksten av nitrifiserende bakterier, under 10 grader veksten av nitrifiserende bakterier og nitrifikasjon bremses betydelig ned. .
MBBR-biofilmtesten ble utført ved 10 grader, 20 grader og 35 grader, og mengden mikroorganismer festet til fyllstoffet ble også målt under hele filmen hengeprosessen. Resultatene viste at: ved 10 grader startet MBBR biofilmet sakte, og det tok 7 dager å ha tydelig biofilm festet, og MBBR biofilmet modnet etter 21d, og den maksimale mengden av festet biomasse var 2,1 g/L; ved 35 grader begynte MBBR-mediet å biofilme etter 4d, og MBBR-biofilmet ble modnet. Den maksimale mengden festet biofilm var 3,5 g/L etter ca. 19 dager. Ved omtrent 20 grader begynte biofilmen å dannes etter 2 dager, og maksimal mengde festet biofilm var 5,7 g/L etter omtrent 10 dager. Det kan sees at effekten av temperaturen på den hengende filmen ikke var særlig tydelig, og biofilmen kunne dannes på overflaten av fyllstoffet innenfor 15-30 grader, og den hengende filmen startet raskere.
Temperatur er en nøkkelfaktor som påvirker den biologiske aktiviteten og metabolske kapasiteten, og dens påvirkning på nitrifikasjonsreaksjonsprosessen ligger hovedsakelig i vekstmønsteret og den biologiske aktiviteten til nitrifiserende bakterier.
Temperaturens innflytelse på biologisk aktivitet manifesteres sompåvirkning på biokjemisk reaksjonshastighetogpåvirkning på oksygenoverføringshastigheten.
Juntai Biofilm MBBR Carrier Media i luftetank om to måneder
4. Effekt av MBBR-bærerspesifikt overflateareal og overflateruhet på biofilmadhesjonsevne
Det store spesifikke overflatearealet og ruheten forbedrer bærerens evne til å fange opp mikroorganismer. Bærere med stor overflateruhet har sterkere omfordelingsevne til vannstrøm slik at vannstrømmen i reaktoren får mindre skjærkraft på biofilmen på bæreren, og gir samtidig et gunstig indre miljø for blanding og kontakt mellom mikroorganismer og substrat. , som fremmer akkumulering av biofilm på pakningsoverflaten. Den ru overflaten har et tykkere laminært grensesjikt enn den glatte overflaten, noe som kan gi et godt statisk hydrodynamisk miljø og dermed unngå den negative effekten av vannstrømsskjæring på veksten av tilknyttede mikroorganismer.