MIÉRT nem tud biofilmezni az MBBR-médiát két hét alatt?
és Hogyan készítsünk biomédiánkat gyorsan biofilmre?
Írta: Cody Juntai
Feladás dátuma: 2022. április 29
Címkék közzététele:
Mi az MBBR vagy MBBR technológia? Az MBBR hatékony módszer a szennyvízkezelésre alacsony iszapmennyiséggel, egyszerű kezeléssel és kezeléssel. Ez a cikk elsősorban azt mutatja be, hogy a Biomedia néha miért nem tud biofilmet készíteni különböző szempontokból, mint például az MBBR rendszer elve és a kialakulását befolyásoló tényezők.
Az MBBR Media célja, hogy a mikroorganizmusok az MBBR hordozó felületéhez kapcsolódjanak, és biofilmet képezzenek. Amikor a szennyvíz átfolyik a hordozó felületén, a szennyvízben lévő szerves anyag és oldott oxigén a biofilm belsejébe diffundál. A membránon belüli mikroorganizmusok a szerves anyagokon oxigén jelenlétében bomlási anyagcserét és szervezetanabolizmust hajtanak végre, míg a bomlási metabolitok a biofilmről a vizes fázisba és a levegőbe diffundálnak, így lebontják a szennyvízben lévő szerves anyagokat.
Cikkvázlat
● Az MBBR folyamat elve (függő folyamat)
● Az MBBR biofilmezését befolyásoló tényezők
1. MBBR Bio Carrier felületi tulajdonságai
2. Felfüggesztett mikrobiális koncentráció
3. Lebegő mikroorganizmusok aktivitása
● Befolyásoló tényezők az MBBR biofilmezés folyamatában
1. Erők a biohordozó fólia felakasztásának folyamatában
2. A hordozófelület hidrofilségének hatása
3. A hőmérséklet hatása a fólia lógási viselkedésére
4. Az MBBR hordozó fajlagos felületének és felületi érdességének hatása a biofilm tapadási teljesítményére.
Az MBBR közegben a szerves szennyező anyagoknak, az oldott oxigénnek és a különféle esszenciális tápanyagoknak először a folyékony fázisból a biofilm felületére, majd a biofilm belsejébe kell diffundálniuk, és csak a felszínre vagy a biofilm belsejébe diffundált szennyező anyagok juthatnak el. a biofilmben lévő mikroorganizmusok lebontják és átalakítják, végül különféle metabolitokat képeznek. Ezen túlmenően az MBBR tápközegben a mikroorganizmusok immobilizálva vannak a hordozón, így megvalósul az SRT és a HRT (hidraulikus retenciós idő) elválasztása, amely lehetővé teszi a mikroorganizmusok lassú szaporodási sebességű növekedését és szaporodását. Ezért az MBBR táptalaj egy stabil és változatos mikrobiális ökoszisztéma.
◆ Juntai MBBR folyamatábra
Az MBBR folyamat elve (függő membrán folyamat)
Characklis szerint Liu et al. A mikrobiális film kialakulása általában négy szakaszon megy keresztül:MBBR hordozófelület módosítása,megfordítható rögzítés, visszafordíthatatlan kötődés, és biofilm képződés.
A konkrét leírás a következő: az MBBR hordozón lógó mikrobiális film két szakaszra osztható:mikrobiális adszorpcióésszekvesztrálás növekedés.
Miután a hordozót hozzáadták a víztesthez,először aztbelép az adszorpciós periódusba. A mikroorganizmusok és fonalas anyagok egy része a hordozó felületéhez tapadt, és a több anyag rögzítésének helye gyakran a hordozó homorú része, amelyet a vízáramlás nem nyír könnyen.Ebben az időben, a szuszpenzióban lévő mikroorganizmusok nagy mennyiségben szaporodnak, és sokkal szembetűnőbb iszapréteg jelenik meg.
Az irreverzibilis kötődés után a mikroorganizmusok viszonylag stabil növekedési környezethez jutnak a hordozó felületén, és a hordozón adszorbeált iszapban lévő mikroorganizmusok megfelelő oxigénellátás és szubsztrát mellett hamarosan szaporodásnak indulnak.
A tenyészet háziasítási idejének növekedésével a hordozó felületén növekvő biofilm is gyorsan nőtt, fokozatosan beborította a teljes hordozófelületet és elkezdett vastagodni. A biofilm növekedése azonban nem volt egyenletes, a hordozó kiemelkedőbb részein a biofilm vékonyabb volt, míg a homorú részeken meglehetősen virágzó telepek nőttek, ami azt mutatta, hogy a hidrodinamikus nyírás jelentős hatással volt a biofilm növekedésére. Ahogy egyre több biofilm kötődik a hordozókhoz, a hordozók látszólagos sűrűsége fokozatosan csökken, könnyebbé és könnyebben fluidizálhatóvá válik, míg a süllyedő zónában lévő hordozók lassabb csökkenést mutatnak.
MBBR Media Biofilm 14 napos levegőztető tartályban tartás után
Az MBBR biofilmezését befolyásoló tényezők
Összefüggötta hordozófelület jellege(a hordozófelület hidrofilitása, felületi töltése, a felület kémiai összetétele és felületi érdessége),a mikroorganizmusok természete(mikroorganizmus fajok, tenyésztési körülmények, aktivitás és koncentráció) éskörnyezeti tényezők(pH, ionerősség, hidraulikus nyírás, hőmérséklet, tápanyagviszonyok, valamint a mikroorganizmusok és a hordozó közötti érintkezési idő).
1. MBBR Szolgáltató Surface properties
A hordozófelület töltéstulajdonsága, érdessége, részecskemérete és hordozókoncentrációja közvetlenül befolyásolja a biofilm tapadását és kialakulását a felületén. Normál növekedési környezetben a mikroorganizmusok felületén negatív töltés van. A hordozófelület érdessége megkönnyíti a baktériumok megtapadását és rögzítését a felületén.
① A hordozó felülete megnöveli a baktériumok és a hordozó közötti hatékony érintkezési felületet a sima felülethez képest.
② A hordozófelület durva részei, például lyukak és repedések, pajzsként védik a megtapadt baktériumokat a hidraulikus nyíróerőktől.
Arra a következtetésre jutottak, hogy a kis részecskeméretű hordozókkal könnyebben lehet biofilmet létrehozni, mivel kis kölcsönös súrlódásuk és nagy fajlagos felületük a nagy részecskeméretű hordozókhoz képest. Ezenkívül a hordozó koncentrációja is fontos az MBBR biofilmezése szempontjából.
Wagner azt találta, hogy nagyon alacsony hordozótömeg-koncentráció mellett, még 295 μm-es biofilm vastagság mellett sem érhető el stabil eltávolítási sebesség a tűzálló szennyvíz air-lift reaktorral történő kezelésekor. Azonban 20-30 g/l hordozókoncentráció mellett, még ha a hordozóknak csak 20%-a rendelkezett is 75 μn vastag biofilmmel, a reaktor még mindig képes volt stabil (98%) eltávolítási sebességet elérni a KOI terhelés mellett. legfeljebb 58 kg/(m{7}}d).
2. Felfüggesztett mikrobiális koncentráció
Általában a szuszpendált mikroorganizmusok koncentrációjának növekedésével nő a mikroorganizmusok és a hordozó közötti esetleges érintkezés esélye. Számos tanulmány eredménye kimutatta, hogy a mikrobiális kötődés során a szuszpendált mikroorganizmusok kritikus koncentrációja van jelen; a mikrobiális koncentráció növekedésével a koncentráció gradiensek révén fokozódik a mikrobatranszport.
A kritikus érték előtt a mikrobiális transzport és diffúzió a folyadékfázisból a hordozófelületre a szabályozó lépés; ha ezt a kritikus értéket túllépik, a mikrobiális kötődést és immobilizációt a hordozó felületén korlátozza a hordozó effektív felülete, és már nem függ a szuszpendált mikroorganizmusok koncentrációjától. A kötődés és immobilizálás egyensúlya után azonban a hordozófelületen lévő mikroorganizmusok mennyiségét a mikroorganizmusok és a hordozófelület tulajdonságai határozzák meg.
3. Lebegő mikroorganizmusok aktivitása
A mikrobiális aktivitást általában a mikroorganizmusok fajlagos növekedési sebességével (μ) írják le, azaz a mikroorganizmusok tömegegységenkénti növekedési és szaporodási sebességével. Ezért a mikrobiális aktivitás biofilmképződés kezdeti szakaszaira gyakorolt hatásának vizsgálatakor döntő fontosságú a szuszpendált mikroorganizmusok fajlagos növekedési sebességének szabályozása. A heterotróf biofilmek képződésével foglalkozó Bryers et al. kimutatták, hogy a nitrifikáló baktériumok mennyisége és kezdeti kötődési és rögzítési sebessége a hordozó felületén arányos a szuszpendált nitrifikáló baktériumok aktivitásával.
① Ha a szuszpendált mikroorganizmusok biológiai aktivitása magas, nagyobb az extracelluláris polimorfok kiválasztására való képességük.
② Az energiaszint, amelyen a mikroorganizmusok élnek, közvetlenül összefügg a növekedési ütemükkel.
③ A mikroorganizmusok felületi szerkezete aktivitásuknak megfelelően változik.
④ A mikrobiális érintkezési idő a hordozóval.
⑤ Hidraulikus retenciós idő (HRT).
⑥ Folyékony fázis pH-ja.
⑦ Hidrodinamikus nyíróerő.
Befolyásoló tényezők az MBBR biofilmezés folyamatában
1. Erők az MBBR biofilmes folyamatában
Közvetlenül hozzájárul a mikroorganizmusok és a hordozó felülete közötti közvetlen kölcsönhatáshoz, és döntő szerepet játszik az egész MBBR biofilmezési folyamatban.
2. A hordozófelület hidrofilségének hatása
A GPUC hordozó felülete hidrofil csoportokat, például -OH- és amidcsoportokat tartalmaz, és a legtöbb mikroorganizmus maga is jó hidrofilitású, és a hordozó felülete és a mikroorganizmus felülete hidrogénkötő szerkezetet alkothat; eközben a hidrofil hordozófelület szabad energiája alacsonyabb, mint a hidrofób hordozófelületé, és a vízben lévő mikroorganizmusok nagyobb valószínűséggel közelítik meg a hidrofil hordozófelületet adszorpció és növekedés céljából.
3. A hőmérséklet hatása az MBBR biofilmre
Az aerob mikroorganizmusok megfelelő hőmérsékleti tartománya 10-35 fok. A víz hőmérséklete nagyobb hatással van a nitrifikáló baktériumok szaporodására és a nitrifikáció sebességére. A legtöbb nitrifikáló baktérium megfelelő növekedési hőmérséklete 25-30 fok, 25 fok alatti vagy 30 fok feletti hőmérséklet esetén a nitrifikáló baktériumok növekedése lelassul, 10 fok alatt a nitrifikáló baktériumok növekedése és a nitrifikáció jelentősen lelassul. .
Az MBBR biofilmes tesztet 10 fokon, 20 fokon és 35 fokon végeztük, és a teljes fóliafüggesztési folyamat során mértük a töltőanyaghoz tapadt mikroorganizmusok mennyiségét is. Az eredmények azt mutatták, hogy: 10 fokos hőmérsékleten az MBBR biofilmezés lassan indult be, és 7 napba telt, mire nyilvánvaló biofilm tapadt, és az MBBR biofilm 21 nap után érett, és a rögzített biomassza maximális mennyisége 2,1 g/l volt; 35 fokon az MBBR tápközeg 4 nap után biofilmezni kezdett, és az MBBR biofilmes érlelődött. A kötődött biofilm maximális mennyisége 3,5 g/l volt körülbelül 19 nap után. Körülbelül 20 °C-on a biofilm 2 nap múlva kezdett kialakulni, és körülbelül 10 nap múlva a maximálisan megtapadt biofilm mennyisége 5,7 g/l volt. Látható, hogy a hőmérséklet hatása a függő fóliára nem volt túl szembetűnő, és a töltőanyag felületén 15-30 fokon belül kialakulhatott a biofilm, és gyorsabban beindult a függőfilm.
A hőmérséklet a biológiai aktivitást és az anyagcsere-kapacitást befolyásoló kulcstényező, a nitrifikációs reakció folyamatára gyakorolt hatása elsősorban a nitrifikáló baktériumok növekedési mintájában és biológiai aktivitásában rejlik.
A hőmérséklet biológiai aktivitásra gyakorolt hatása a következőképpen nyilvánul mega biokémiai reakció sebességére gyakorolt hatásésaz oxigéntranszfer sebességére gyakorolt hatás.
Juntai Biofilm MBBR hordozóanyag levegőztető tartályban két hónap alatt
4. Az MBBR hordozó fajlagos felületének és a felületi érdességnek a hatása a biofilm adhéziós teljesítményére
A nagy fajlagos felület és az érdesség javítja a hordozó képességét a mikroorganizmusok befogására. A nagy felületi érdességű hordozóknak erősebb a vízáramlás újraelosztó képessége, így a reaktorban lévő vízáram kisebb nyíróerőt fejt ki a hordozón lévő biofilmre, ugyanakkor kedvező belső környezetet biztosít a mikroorganizmusok és a szubsztrátum közötti keveredéshez és érintkezéshez. , amely elősegíti a biofilm felhalmozódását a csomagolás felületén. Az érdes felület vastagabb lamináris határréteggel rendelkezik, mint a sima felület, amely jó statikus hidrodinamikai környezetet tud biztosítani, így elkerülhető a vízáramlási nyírás káros hatása a megtapadt mikroorganizmusok növekedésére.