Mint a vízkezelő iparban tapasztalt eladó, izgatottan örülök, hogy megismerhetem a mozgó ágy Biofilm Reactor (MBBR) technológiáját, amely egy rendkívül hatékony szennyvízkezelési módszer, amely alacsony iszapmennyiségről és egyszerű működésről ismert. Ebben a cikkben azt fogjuk belemerülni, hogy miért nem alakul ki a biofilm az MBBR médián, figyelembe véve a különféle szempontokat, például a rendszer működési alapelveit és a biofilm kialakulását befolyásoló tényezőket.
Az MBBR folyamat alapelve
Az MBBR közeg lehetővé teszi a mikroorganizmusok számára, hogy rögzítsék a hordozó felületét, és biofilmet képezzenek. Amikor a szennyvíz átfolyik a hordozó felületén, a szerves anyag és a vízben oldott oxigén diffundál a biofilmbe. A biofilmben belüli mikroorganizmusok metabolizálják és asszimilálják a szerves anyagot oxigén jelenlétében. A bomlási termékek ezután visszaélhetnek a vízfázisba és a levegőbe, hatékonyan lebontva a szennyvíz szerves szennyezőanyagait.
Characklis, Liu és mások szerint a mikrobiális film kialakulása általában négy szakaszon megy keresztül: a hordozó felületének módosítása, a visszafordítható kötődés, a visszafordíthatatlan kötődés és a biofilm képződése. Ezt a folyamatot két fő szakaszra lehet osztani: a mikrobiális adszorpció és a szekvenálás növekedése.
A biofilm képződését befolyásoló tényezők az MBBR -ben
1. A hordozófelület tulajdonságai
Az MBBR hordozó felületi töltése, érdessége, részecskemérete és koncentrációja közvetlenül befolyásolja a biofilm rögzítését és képződését. A mikroorganizmusok általában negatív töltést mutatnak a felületükön normál növekedési körülmények között. A durva hordozófelület megkönnyíti a baktériumok kötődését és immobilizálását.
♦ A hordozó nagyobb felülete növeli a baktériumok és a hordozó közötti tényleges érintkezési területet a sima felülethez képest.
♦ A hordozó felületének durva részei, például lyukak és repedések, pajzsként szolgálnak, hogy megvédjék a ragasztott baktériumokat a hidraulikus nyíróerőktől.
A kisebb részecskeméretű hordozók nagyobb valószínűséggel hoznak létre biofilmeket alacsony kölcsönös súrlódásuk és nagy fajlagos felületük miatt. A hordozó koncentrációja szintén döntő jelentőségű a biofilm képződéséhez. Wagner úgy találta, hogy nagyon alacsony hordozó tömegkoncentráció esetén, még vastag biofilm esetén is, stabil eltávolítási sebességet nem lehet elérni a tűzálló szennyvíz kezelése során. A 20-30 g/L hordozókoncentrációnál azonban a reaktor stabil eltávolítási sebességet érhet el, még akkor is, ha a hordozók mindössze 20% -a vékony biofilmet tartalmaz.
2. szuszpendált mikrobiális koncentráció
Általában, mivel a szuszpendált mikroorganizmusok koncentrációja növekszik, a mikroorganizmusok és a hordozó közötti érintkezés esélye is növekszik. A szuszpendált mikroorganizmusok kritikus koncentrációja van a mikrobiális kötés során. A kritikus érték előtt a mikrobiális transzport és a folyadékfázisból a hordozó felületére történő diffúzió a szabályozó lépés. Miután ezt az értéket túllépték, a hordozó felületén a mikrobiális kötődést és az immobilizációt a hordozó tényleges felülete korlátozza, és már nem függ a szuszpendált mikroorganizmusok koncentrációjától.
3. A felfüggesztett mikroorganizmusok kezelése
A mikrobiális aktivitás, amelyet a specifikus növekedési sebesség (μ) ír le, döntő jelentőségű a biofilm képződésének kezdeti szakaszának tanulmányozásakor. A nitrifikáló baktériumok rögzítésének és a nitrifikáló baktériumok rögzítésének mennyisége és kezdeti sebessége arányos a szuszpendált nitrifikáló baktériumok aktivitásával.
♦ Ha a szuszpendált mikroorganizmusok biológiai aktivitása magas, akkor az extracelluláris polimerek szekretálására való képességük is magasabb.
♦ A mikroorganizmusok élésének energiaszintje közvetlenül kapcsolódik a növekedési ütemhez.
♦ A mikroorganizmusok felületi szerkezete aktivitástól függ.
♦ Az olyan tényezők, mint a mikrobiális érintkezési idő a hordozóval, a hidraulikus retenciós idő (HRT), a folyékony fázisú pH és a hidrodinamikai nyíróerő szintén szerepet játszik.
Befolyásoló tényezők az MBBR biofilm -kialakulási folyamat során
1.A biofilm -kialakulási folyamatban szerepel
Ezek az erők közvetlenül hozzájárulnak a mikroorganizmusok és a hordozó felületének kölcsönhatásához, döntő szerepet játszanak a teljes biofilm -kialakulási folyamatban.
2. A hordozófelület hidrofilitásának hatása
A GPUC hordozó felülete hidrofil csoportokat, például -OH és amid csoportokat tartalmaz. A legtöbb mikroorganizmus jó hidrofilitással rendelkezik, és a hordozófelület és a mikroorganizmus felülete hidrogénkötési struktúrákat képezhet. A hidrofil hordozó felületének szabad energiája alacsonyabb, mint a hidrofób, így megkönnyíti a vízben lévő mikroorganizmusok megközelítését és adszorpcióját a hidrofil hordozó felületére a növekedés érdekében.
3. A biofilm képződésének hőmérsékleti hatása
Az aerob mikroorganizmusok megfelelő hőmérsékleti tartománya 10 ~ 35 fok. A vízhőmérséklet jelentősen befolyásolja a nitrifikáló baktériumok növekedését és a nitrifikációs sebességet. A legtöbb nitrifikáló baktérium optimális növekedési hőmérséklete 25 ~ 30 fok. Ha a hőmérséklet 25 fok alatt van, vagy 30 fok alatt van, a nitrifikáló baktériumok növekedése lelassul, és 10 fok alatt van, akkor növekedésük és nitrifikációjuk jelentősen késleltetett.
A 10, 20 fokos és 35 fokos tesztek azt mutatták, hogy 10 fokon a biofilm képződése lassan kezdődött, észrevehető biofilm -kötődéssel 7 nap után és 21 nap után éréssel, maximális rögzített biomassza 2,1 g/L. 35 fokos fokon a biofilm 4 nap elteltével kezdett kialakulni, és kb. 19 nap elteltével érett, maximális csatolt biofilm mennyisége 3,5 g/l. 20 fokos állapotban a biofilm 2 nap elteltével kezdett kialakulni, és kb. 10 nap elteltével elérte a rögzített biofilm mennyiségét 5,7 g/l. Nyilvánvaló, hogy a hőmérsékletnek jelentős hatása van a biofilm képződésére, gyorsabb iniciációval a 15-30 fok között.
A hőmérséklet kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a biológiai aktivitást és az anyagcsere -képességet, befolyásolva a nitrifikációs reakció folyamatot elsősorban a nitrifikáló baktériumok növekedési mintázatával és biológiai aktivitásával. Ez befolyásolja a biokémiai reakciósebességet és az oxigénátviteli sebességet.
(
A nagy specifikus felület és az érdesség javítja a hordozó azon képességét, hogy megragadja a mikroorganizmusokat. A nagy felületi érdességgel rendelkező hordozók erősebb képességgel bírnak a vízáramlás újraelosztására, csökkentve a biofilm nyíróerőt, és kedvező környezetet biztosítva a mikroorganizmusok és a szubsztrátok keverésére és érintkezésére. A durva felület vastagabb lamináris határréteggel rendelkezik, mint a sima felület, jó statikus hidrodinamikai környezetet kínálva, és elkerülve a vízáramlás nyírása káros hatásait a csatlakoztatott mikroorganizmusok növekedésére.