ЧОМУ ваш носій MBBR не може утворювати біоплівку за два тижні та як швидко зробити наш біоносій біоплівкою?

ЧОМУ ваш носій MBBR не може біоплівку за два тижні

і як швидко зробити наш біомедіа біоплівкою?

Автор: Коді Аквасуст

Дата публікації: 29 квітня 2022 р

Теги публікації:

Що таке MBBR або технологія MBBR? MBBR — це ефективний метод очищення стічних вод із малим об’ємом осаду та простим керуванням. Ця стаття в основному пояснює, чому біомедіа іноді не може створювати біоплівку з різних аспектів, таких як принцип системи MBBR і фактори впливу на формування.

Носій MBBR змушує мікроорганізми прикріплюватися до поверхні носія MBBR і утворювати біоплівку. Коли стічна вода протікає через поверхню носія, органічні речовини та розчинений у стічній воді кисень дифундують усередину біоплівки. Мікроорганізми всередині мембрани здійснюють метаболізм розкладання та анаболізм органічних речовин у присутності кисню, тоді як метаболіти розкладання дифундують із біоплівки у водну фазу та повітря, таким чином розкладаючи органічні речовини у стічній воді.

Опис статті

● Принцип процесу MBBR (процес висіння)

● Фактори, що впливають на біоплівку MBBR

1. Властивості поверхні MBBR Bio Carrier

2. Зважена мікробна концентрація

3. Діяльність зважених мікроорганізмів

● Фактори, що впливають на процес біоплівки MBBR

1. Сили в процесі навішування плівки біоносія

2. Вплив гідрофільності поверхні носія

3. Вплив температури на поведінку плівки, що висить

4. Вплив питомої поверхні носія MBBR та шорсткості поверхні на ефективність адгезії біоплівки.

У середовищі MBBR органічні забруднювачі, розчинений кисень і різні важливі поживні речовини повинні спочатку дифундувати з рідкої фази на поверхню біоплівки, а потім у внутрішній простір біоплівки, і тільки забруднювачі, дифундовані на поверхню або всередину біоплівки, можуть дифундувати. розкладатися та трансформуватися мікроорганізмами всередині біоплівки та, нарешті, утворювати різні метаболіти. Крім того, у середовищі MBBR мікроорганізми іммобілізуються на носії, завдяки чому досягається розділення SRT і HRT (час гідравлічного утримання), що забезпечує ріст і розмноження мікроорганізмів з повільною швидкістю проліферації. Таким чином, середовище MBBR є стабільною та різноманітною мікробною екосистемою.

 

◆ Aquasust MBBR Proблок-схема cess

Принцип процесу MBBR (процес висячої Membrance)

За даними Characklis, Liu et al. Утворення мікробної плівки зазвичай проходить чотири стадії:МББР модифікація поверхні носія,реверсивне кріплення, незворотне прикріплення, і утворення біоплівки.

Конкретний опис такий: мікробну плівку, що висить на носії MBBR, можна розділити на два етапи:мікробна адсорбціяізростання секвестру.

Після додавання носія у водойму,це першевступає в період адсорбції. Деякі мікроорганізми та ниткоподібні матеріали були прикріплені до поверхні носія, і місцем, де прикріплено більше матеріалів, часто є увігнута частина носія, яку важко розрізати потоком води.У цей час, мікроорганізми в суспензії ростуть у великих кількостях і з’являється більш очевидний шар мулу.

Після необоротного приєднання мікроорганізми отримують відносно стабільне середовище для росту на поверхні носія, і мікроорганізми в мулі, адсорбованому на носії, незабаром починають рости за умови достатнього постачання киснем і субстрату.

Зі збільшенням часу одомашнення культури біоплівка, що росте на поверхні носія, також швидко зростала, поступово покривала всю поверхню носія і почала товщати. Однак ріст біоплівки не був рівномірним, у більш виступаючих частинах носія біоплівка була тоншою, тоді як увігнуті частини вирощували досить процвітаючі колонії, що показало, що гідродинамічний зсув мав важливий вплив на ріст біоплівки. Оскільки до носіїв прикріплюється все більше і більше біоплівок, видима щільність носіїв поступово зменшується, вони стають легшими та легшими для псевдозрідження, тоді як носії в зоні зменшення мають меншу швидкість зменшення.

 

MBBR Media Biofilm після 14 днів в аеротенку

Фактори, що впливають на біоплівку MBBR

Це пов'язано зхарактер несучої поверхні(гідрофільність поверхні носія, заряд поверхні, хімічний склад поверхні та шорсткість поверхні),природа мікроорганізмів(вид мікроорганізму, умови культивування, активність і концентрація) іекологічні фактори(рН, іонна сила, гідравлічний зсув, температура, умови поживних речовин і час контакту між мікроорганізмами та носієм).

1. Поверхня носія MBBRце прoпертиес

Властивість заряду поверхні носія, шорсткість, розмір частинок і концентрація носія безпосередньо впливають на прикріплення та формування біоплівки на його поверхні. У нормальному середовищі росту мікроорганізми мають негативний заряд на своїй поверхні. Шорсткість поверхні носія полегшує прикріплення та іммобілізацію бактерій на його поверхні.

① Площа поверхні носія збільшує ефективну площу контакту між бактеріями та носієм порівняно з гладкою поверхнею.

② Шорсткі частини поверхні носія, такі як отвори та тріщини, діють як щит для захисту прилиплих бактерій від гідравлічних зсувних сил.

Було зроблено висновок, що носії з малим розміром частинок легше створювати біоплівки через їх низьке взаємне тертя та велику питому поверхню порівняно з носіями з великим розміром частинок. Крім того, концентрація носія також важлива для біоплівки MBBR.

Вагнер виявив, що при дуже низькій масовій концентрації носія, навіть із товщиною біоплівки 295 мкм, неможливо досягти стабільної швидкості видалення при обробці тугоплавких стічних вод за допомогою ерліфтного реактора. Однак при концентрації носія 20-30 г/л, навіть якщо лише 20% носіїв мали біоплівки товщиною 75 мкн, реактор все одно міг досягти стабільної (98%) швидкості видалення з навантаженням COD до 58 кг/(м3-}д).

 

2. Концентрація зважених мікробів

Загалом із збільшенням концентрації зважених мікроорганізмів зростає ймовірність можливого контакту між мікроорганізмами та носієм. Результати багатьох досліджень показали, що під час приєднання мікробів існує критична концентрація зважених мікроорганізмів; зі збільшенням мікробної концентрації транспорт мікробів за допомогою градієнтів концентрації посилюється.

Перед критичним значенням контрольним етапом є мікробний транспорт і дифузія з рідкої фази на поверхню носія; як тільки це критичне значення перевищено, мікробне прикріплення та іммобілізація на поверхні носія обмежується ефективною площею поверхні носія і більше не залежить від концентрації суспендованих мікроорганізмів. Однак після досягнення рівноваги прикріплення та іммобілізації кількість мікроорганізмів на поверхні носія визначається мікроорганізмами та властивостями поверхні носія.

3. Діяльність зважених мікроорганізмів

Мікробну активність зазвичай описують питомою швидкістю росту (μ) мікроорганізмів, тобто швидкістю росту і розмноження мікроорганізмів на одиницю маси. Тому при вивченні впливу мікробної активності на початкові етапи утворення біоплівки вкрай важливим є контроль питомої швидкості росту зважених мікроорганізмів. Результати дослідження утворення гетеротрофних біоплівок Браєрса та ін. показали, що кількість і початкова швидкість прикріплення та фіксації нітрифікуючих бактерій на поверхні носія були пропорційні активності зважених нітрифікуючих бактерій.

① Коли біологічна активність суспендованих мікроорганізмів висока, їх здатність виділяти позаклітинні поліморфи вища.

② Рівень енергії, на якому живуть мікроорганізми, безпосередньо пов’язаний зі швидкістю їх росту.

③ Структура поверхні мікроорганізмів змінюється відповідно до їх активності.

④ Час контакту мікробів з носієм.

⑤ Гідравлічний час утримання (HRT).

⑥ рН рідкої фази.

⑦ Гідродинамічна сила зсуву.

Фактори, що впливають на процес біоплівки MBBR

1. Сили в процесі MBBR Biofilmed

Це безпосередньо сприяє прямій взаємодії між мікроорганізмами та поверхнею носія та відіграє вирішальну роль у всьому процесі біоплівки MBBR.

2. Вплив гідрофільності поверхні носія

Поверхня носія GPUC містить гідрофільні групи, такі як -ОН та амідні групи, і більшість мікроорганізмів самі мають хорошу гідрофільність, а поверхня носія та поверхня мікроорганізму можуть утворювати структуру водневих зв’язків; тим часом вільна енергія поверхні гідрофільного носія нижча, ніж у поверхні гідрофобного носія, і мікроорганізми у воді з більшою ймовірністю наближаються до поверхні гідрофільного носія для адсорбції та росту.

3. Вплив температури на біоплівку MBBR

Відповідний температурний діапазон для аеробних мікроорганізмів становить 10~35 градусів. Температура води має більший вплив на ріст нітрифікуючих бактерій і швидкість нітрифікації. Відповідна температура для росту більшості нітрифікуючих бактерій становить 25 ~ 30 градусів, коли температура нижче 25 градусів або вище 30 градусів, ріст нітрифікуючих бактерій сповільнюється, нижче 10 градусів ріст нітрифікуючих бактерій і нітрифікація значно сповільнюється .

Випробування біоплівки MBBR проводили при 10 градусах, 20 градусах і 35 градусах, і кількість мікроорганізмів, прикріплених до наповнювача, також вимірювалася протягом усього процесу підвішування плівки. Результати показали, що: при 10 градусах біоплівка MBBR починалася повільно, і потрібно було 7 днів, щоб прикріпити очевидну біоплівку, а біоплівка MBBR дозрівала після 21 дня, і максимальна кількість прикріпленої біомаси становила 2,1 г/л; при 35 градусах середовище MBBR почало утворювати біоплівку через 4 дні, а біоплівка MBBR дозріла. Максимальна кількість прикріпленої біоплівки становила 3,5 г/л приблизно через 19 днів. При температурі приблизно 20 градусів біоплівка почала формуватися через 2 дні, а максимальна кількість прикріпленої біоплівки становила 5,7 г/л приблизно через 10 днів. Можна побачити, що вплив температури на плівку, що висить, не був дуже очевидним, і біоплівка могла утворюватися на поверхні наповнювача в межах 15-30 градусів, і плівка, що висіла, починалася швидше.

Температура є ключовим фактором, що впливає на біологічну активність і метаболічну здатність, і її вплив на процес реакції нітрифікації в основному полягає в характері росту та біологічній активності нітрифікуючих бактерій.

Вплив температури на біологічну активність проявляється яквплив на швидкість біохімічної реакціїівплив на швидкість перенесення кисню.

 

Aquasust Biofilm MBBR Carrier Media в аеротенку за два місяці

4. Вплив питомої поверхні носія MBBR та шорсткості поверхні на ефективність адгезії біоплівки

Велика питома поверхня і шорсткість покращують здатність носія захоплювати мікроорганізми. Носії з великою шорсткістю поверхні мають сильнішу здатність до перерозподілу потоку води, так що потік води в реакторі має меншу силу зсуву на біоплівці на носії, і в той же час забезпечує сприятливе внутрішнє середовище для змішування та контакту між мікроорганізмами та субстратом. , що сприяє накопиченню біоплівки на поверхні упаковки. Шорстка поверхня має більш товстий ламінарний прикордонний шар, ніж гладка поверхня, що може забезпечити хороше статичне гідродинамічне середовище, таким чином уникаючи несприятливого впливу зсуву водного потоку на ріст прикріплених мікроорганізмів.