MIKSI MBBR-mediasi ei pysty biofilmaamaan kahdessa viikossa ja kuinka biofilmi tehdään nopeasti?

MIKSI MBBR-mediasi ei voi biofilmata kahdessa viikossa

ja kuinka tehdä biomediastamme nopeasti biofilmiä?

Kirjailija: Cody Aquasust

Lähetyspäivä: 29.4.2022

Lähetä tunnisteet:

Mikä on MBBR tai MBBR-tekniikka? MBBR on tehokas menetelmä jäteveden käsittelyyn, jolla on pieni lietetilavuus ja yksinkertainen käyttö ja hallinta. Tämä artikkeli esittelee pääasiassa sitä, miksi Biomedia ei toisinaan pysty biofilmoimaan eri näkökohdista, kuten MBBR-järjestelmän periaatteesta ja muodostumiseen vaikuttavista tekijöistä.

MBBR-väliaineen tarkoituksena on saada mikro-organismit kiinnittymään MBBR-kantajan pintaan ja muodostamaan biofilmi. Kun jätevesi virtaa kantajan pinnan läpi, jäteveden orgaaninen aines ja liuennut happi diffundoituvat biokalvon sisäpuolelle. Kalvon sisällä olevat mikro-organismit suorittavat hajoamisaineenvaihduntaa ja organismin anaboliaa orgaaniselle aineelle hapen läsnäollessa, kun taas hajoamisaineenvaihduntatuotteet diffundoituvat biofilmistä vesifaasiin ja ilmaan hajottaen siten jäteveden orgaanista ainetta.

Artikkelin pääpiirteet

● MBBR-prosessin periaate (riitusprosessi)

● MBBR:n biofilmaamiseen vaikuttavat tekijät

1. MBBR Bio Carrier -pintaominaisuudet

2. Suspendoitunut mikrobipitoisuus

3. Suspendoituneiden mikro-organismien aktiivisuus

● Vaikuttavat tekijät MBBR-biofilmauksen prosessissa

1. Voimat bio-kantajakalvon roikkuessa

2. Kantajapinnan hydrofiilisyyden vaikutus

3. Lämpötilan vaikutus kalvon riippuvuuskäyttäytymiseen

4. MBBR-kantoainekohtaisen pinta-alan ja pinnan karheuden vaikutus biofilmin adheesion suorituskykyyn.

MBBR-väliaineissa orgaanisten epäpuhtauksien, liuenneen hapen ja erilaisten välttämättömien ravinteiden täytyy ensin diffundoitua nestefaasista biokalvon pintaan ja sitten biofilmin sisäpuolelle, ja vain biokalvon pintaan tai sisälle leviävät epäpuhtaudet voivat biofilmin sisällä olevat mikro-organismit hajoavat ja muuntuvat ja muodostavat lopuksi erilaisia ​​metaboliitteja. Lisäksi MBBR-väliaineessa mikro-organismit immobilisoidaan kantajalle, jolloin saavutetaan SRT:n ja HRT:n erottaminen (hydraulinen retentioaika), mikä mahdollistaa mikro-organismien kasvun ja lisääntymisen hitaalla proliferaationopeudella. Siksi MBBR-väliaine on vakaa ja monipuolinen mikrobiekosysteemi.

 

◆ Aquasust MBBR Propäästövirtauskaavio

MBBR-prosessin periaate (riippuva kalvoprosessi)

Charackliksen mukaan Liu et ai. mikrobikalvon muodostuminen tapahtuu yleensä neljän vaiheen läpi:MBBR kantajan pinnan muutos,käännettävä kiinnitys, peruuttamaton kiinnitys, ja biofilmin muodostuminen.

Tarkka kuvaus on seuraava: MBBR-telineeseen roikkuva mikrobikalvo voidaan jakaa kahteen vaiheeseen:mikrobien adsorptiojasekvestroinnin kasvu.

Kun kantaja on lisätty vesistöihin,se ensinsiirtyy adsorptiojaksoon. Osa mikro-organismeista ja filamenttimateriaaleista on kiinnittynyt kantoaineen pintaan, ja paikka, johon enemmän materiaaleja kiinnittyy, on usein kantoaineen kovera osa, jota vesivirta ei leikkaa helposti.Tällä hetkellä, suspensiossa olevat mikro-organismit kasvavat suuria määriä ja näkyviin tulee selvempi lietekerros.

Peruuttamattoman kiinnittymisen jälkeen mikro-organismit saavat kantajan pinnalle suhteellisen vakaan kasvuympäristön, ja kantajalle adsorboituneen lietteen mikro-organismit alkavat pian kasvaa riittävän hapensaannin ja substraatin olosuhteissa.

Viljelmän kesyttämisajan pidentyessä myös kantoaineen pinnalle kasvava biofilmi kasvoi nopeasti, peitti vähitellen koko kantajan pinnan ja alkoi paksuuntua. Biofilmin kasvu ei kuitenkaan ollut tasaista, kantajan näkyvämmissä osissa biofilmi oli ohuempaa, kun taas koverat osat kasvoivat varsin vauraita pesäkkeitä, mikä osoitti, että hydrodynaaminen leikkaus vaikutti merkittävästi biofilmin kasvuun. Kun kantoaineisiin kiinnittyy yhä enemmän biofilmejä, kantajien näennäinen tiheys pienenee vähitellen ja muuttuu kevyemmiksi ja helpommin leijutettaviksi, kun taas laskevassa vyöhykkeessä olevien kantajien vähenemisnopeus on hitaampi.

 

MBBR Media Biofilm 14 päivän ilmastussäiliössä olon jälkeen

MBBR:n biofilmaamiseen vaikuttavat tekijät

Se liittyykantopinnan luonne(kantoaineen pinnan hydrofiilisyys, pintavaraus, pinnan kemiallinen koostumus ja pinnan karheus),mikro-organismien luonne(mikro-organismilajit, viljelyolosuhteet, aktiivisuus ja pitoisuus) jaympäristötekijöitä(pH, ionivahvuus, hydraulinen leikkaus, lämpötila, ravinneolosuhteet sekä mikro-organismien ja kantajan välinen kontaktiaika).

1. MBBR Carrier Surface properties

Kantajapinnan varausominaisuus, karheus, hiukkaskoko ja kantajapitoisuus vaikuttavat suoraan biokalvon kiinnittymiseen ja muodostumiseen sen pinnalle. Normaalissa kasvuympäristössä mikro-organismien pinnalla on negatiivinen varaus. Kantopinnan karheus helpottaa bakteerien kiinnittymistä ja immobilisoitumista sen pinnalle.

① Kantajan pinta-ala lisää bakteerien ja kantajan välistä tehokasta kosketuspinta-alaa sileään pintaan verrattuna.

② Kantopinnan karkeat osat, kuten reiät ja halkeamat, toimivat suojana, joka suojaa kiinnittyneitä bakteereja hydraulisilta leikkausvoimilla.

Pääteltiin, että pienhiukkaskoon kantajilla on helpompi tuottaa biofilmejä niiden alhaisen keskinäisen kitkan ja suuren ominaispinta-alan vuoksi verrattuna suuriin hiukkaskoon kantajiin. Lisäksi kantaja-ainepitoisuus on myös tärkeä MBBR-biofilmille.

Wagner havaitsi, että erittäin alhaisella kantoainemassapitoisuudella, vaikka biokalvon paksuus olisi 295 μm, vakaata poistonopeutta ei voitu saavuttaa, kun tulenkestävää jätevettä käsitellään air-lift-reaktorilla. Kuitenkin kantoainepitoisuudella 20-30 g/l, vaikka vain 20 %:lla kantajista oli 75 μn paksuja biofilmejä, reaktori pystyi silti saavuttamaan vakaan (98 %) poistonopeuden COD-kuormalla jopa 58 kg/(m{7}}d).

 

2. Suspendoitunut mikrobipitoisuus

Yleisesti ottaen suspendoituneiden mikro-organismien pitoisuuden kasvaessa mikro-organismien ja kantajan välisen mahdollisen kosketuksen mahdollisuus kasvaa. Monien tutkimusten tulokset ovat osoittaneet, että mikrobien kiinnittymisen aikana on kriittinen pitoisuus suspendoituneita mikro-organismeja; mikrobipitoisuuden kasvaessa mikrobien kuljetus pitoisuusgradienttien avulla lisääntyy.

Ennen kriittistä arvoa mikrobien kuljetus ja diffuusio nestefaasista kantajapinnalle on säätövaihe; kun tämä kriittinen arvo ylittyy, mikrobien kiinnittymistä ja immobilisaatiota kantajan pinnalle rajoittaa kantajan tehokas pinta-ala, eikä se ole enää riippuvainen suspendoituneiden mikro-organismien pitoisuudesta. Kuitenkin kiinnittymisen ja immobilisoinnin tasapainon jälkeen mikro-organismien määrä kantajapinnalla määräytyy mikro-organismien ja kantajan pinnan ominaisuuksien mukaan.

3. Suspendoituneiden mikro-organismien aktiivisuus

Mikrobien aktiivisuutta kuvataan yleensä mikro-organismien ominaiskasvunopeudella (μ), eli mikro-organismien kasvu- ja lisääntymisnopeudella massayksikköä kohti. Siksi, kun tutkitaan mikrobitoiminnan vaikutusta biofilmin muodostumisen alkuvaiheisiin, on ratkaisevan tärkeää kontrolloida suspendoituneiden mikro-organismien ominaiskasvua. Heterotrofisten biofilmien muodostumista koskevan tutkimuksen tulokset Bryers et al. osoittivat, että nitrifioivien bakteerien määrä ja alkuperäinen kiinnittymis- ja kiinnittymisnopeus kantajan pinnalle olivat verrannollisia suspendoituneiden nitrifioivien bakteerien aktiivisuuteen.

① Kun suspendoituneiden mikro-organismien biologinen aktiivisuus on korkea, niiden kyky erittää solunulkoisia polymorfeja on suurempi.

② Mikro-organismien energiataso liittyy suoraan niiden kasvunopeuteen.

③ Mikro-organismien pintarakenne vaihtelee niiden aktiivisuuden mukaan.

④ Mikrobien kosketusaika kantajan kanssa.

⑤ Hydraulinen retentioaika (HRT).

⑥ Nestefaasin pH.

⑦ Hydrodynaaminen leikkausvoima.

Vaikuttavat tekijät MBBR-biofilmauksen prosessissa

1. Voimat MBBR Biofilmed -prosessissa

Se edistää suoraan mikro-organismien ja kantajan pinnan välistä suoraa vuorovaikutusta ja sillä on ratkaiseva rooli koko MBBR-biofilmiprosessissa.

2. Kantajapinnan hydrofiilisyyden vaikutus

GPUC-kantajan pinta sisältää hydrofiilisiä ryhmiä, kuten -OH- ja amidiryhmiä, ja useimmilla mikro-organismeilla itsessään on hyvä hydrofiilisyys, ja kantajapinta ja mikro-organismin pinta voivat muodostaa vetysidosrakenteen; sillä välin hydrofiilisen kantajapinnan vapaa energia on pienempi kuin hydrofobisen kantajapinnan, ja vedessä olevat mikro-organismit lähestyvät todennäköisemmin hydrofiilistä kantajapintaa adsorptiota ja kasvua varten.

3. Lämpötilan vaikutus MBBR-biofilmoituun

Sopiva lämpötila-alue aerobisille mikro-organismeille on 10-35 astetta. Veden lämpötilalla on suurempi vaikutus nitrifikaatiobakteerien kasvuun ja nitrifikaationopeuteen. Sopiva kasvulämpötila useimmille nitrifioiville bakteereille on 25-30 astetta, kun lämpötila on alle 25 astetta tai yli 30 astetta, nitrifioivien bakteerien kasvu hidastuu, alle 10 asteessa nitrifioivien bakteerien kasvu ja nitrifikaatio hidastuu merkittävästi .

MBBR-biofilmitesti suoritettiin 10 asteen, 20 asteen ja 35 asteen kulmassa, ja täyteaineeseen kiinnittyneiden mikro-organismien määrä mitattiin myös koko kalvon ripustusprosessin ajan. Tulokset osoittivat, että: 10 asteen lämpötilassa MBBR-biofilmi alkoi hitaasti, ja kesti 7 päivää ennen kuin ilmeinen biofilmi kiinnittyi, ja MBBR-biofilmi kypsyi 21 päivän jälkeen, ja kiinnittyneen biomassan enimmäismäärä oli 2,1 g/l; 35 asteessa MBBR-alusta alkoi biofilmoitua 4 vuorokauden jälkeen ja MBBR-biofilmi kypsyi. Kiinnittyneen biofilmin enimmäismäärä oli 3,5 g/l noin 19 d:n jälkeen. Noin 20 asteessa biofilmi alkoi muodostua 2 vuorokauden kuluttua ja kiinnittyneen biofilmin maksimimäärä oli 5,7 g/l noin 10 vuorokauden kuluttua. Voidaan nähdä, että lämpötilan vaikutus riippukalvoon ei ollut kovin ilmeinen ja biofilmi saattoi muodostua täyteaineen pinnalle 15-30 asteen sisällä ja ripustuskalvo käynnistyi nopeammin.

Lämpötila on keskeinen biologiseen aktiivisuuteen ja aineenvaihduntakykyyn vaikuttava tekijä, ja sen vaikutus nitrifikaatioreaktioprosessiin on pääasiassa nitrifioivien bakteerien kasvukuviossa ja biologisessa aktiivisuudessa.

Lämpötilan vaikutus biologiseen aktiivisuuteen ilmenee mmvaikutus biokemialliseen reaktionopeuteenjavaikutus hapensiirtonopeuteen.

 

Aquasust Biofilm MBBR Carrier Media ilmastussäiliössä kahdessa kuukaudessa

4. MBBR-kantoainekohtaisen pinta-alan ja pinnan karheuden vaikutus biofilmin adheesion suorituskykyyn

Suuri ominaispinta-ala ja karheus parantavat kantajan kykyä siepata mikro-organismeja. Kantajilla, joilla on suuri pinnan karheus, on voimakkaampi uudelleenjakautumiskyky veden virtaukseen, jolloin reaktorin vesivirtauksella on pienempi leikkausvoima kantoaineen biokalvoon ja samalla se tarjoaa suotuisan sisäympäristön mikro-organismien ja substraatin sekoittumiselle ja kontaktille. , joka edistää biokalvon kertymistä pakkauspinnalle. Karkealla pinnalla on paksumpi laminaarinen rajakerros kuin sileällä pinnalla, mikä voi tarjota hyvän staattisen hydrodynaamisen ympäristön, jolloin vältetään veden virtauksen leikkauksen haitallinen vaikutus kiinnittyneiden mikro-organismien kasvuun.