HVORFOR kan dine MBBR-medier ikke biofilme om to uger, og hvordan laver vi vores biomedier hurtigt biofilm?

HVORFOR kan dine MBBR-medier ikke biofilme om to uger

og hvordan laver vi vores biomedier hurtigt biofilm?

Af: Cody Aquasust

Postdato: 29. april 2022

Post tags:

Hvad er MBBR- eller MBBR-teknologi? MBBR er en effektiv metode til spildevandsrensning med lav slammængde og enkel betjening og håndtering. Denne artikel introducerer hovedsageligt, hvorfor Biomedia f nogle gange ikke kan Biofilm fra forskellige aspekter, såsom princippet om MBBR-systemet og de faktorer, der påvirker dannelsen.

MBBR-mediet skal få mikroorganismer til at binde sig til overfladen af ​​MBBR-bæreren og danne en biofilm. Når spildevandet strømmer gennem overfladen af ​​bæreren, diffunderer det organiske stof og opløst ilt i spildevandet til indersiden af ​​biofilmen. Mikroorganismerne inde i membranen udfører nedbrydningsmetabolisme og organismeanabolisme på organisk stof i nærvær af ilt, mens nedbrydningsmetabolitterne diffunderer fra biofilmen til vandfasen og luften og nedbryder dermed det organiske stof i spildevandet.

Artikeloversigt

● Princip for MBBR-proces (hængeproces)

● Faktorer, der påvirker MBBR biofilmet

1. MBBR Bio Carrier overfladeegenskaber

2. Suspenderet mikrobiel koncentration

3. Aktivitet af suspenderede mikroorganismer

● Påvirkningsfaktorer i processen med MBBR biofilm

1. Kræfter i gang med at hænge biobærerfilm

2. Virkning af bæreroverfladehydrofilicitet

3. Effekt af temperatur på filmophængningsadfærd

4. Effekt af MBBR-bærerspecifikt overfladeareal og overfladeruhed på biofilmadhæsionsevne.

I MBBR-medierne skal organiske forurenende stoffer, opløst ilt og forskellige essentielle næringsstoffer først diffundere fra væskefasen til overfladen af ​​biofilmen og derefter ind i det indre af biofilmen, og kun de forurenende stoffer, der diffunderer til overfladen eller inde i biofilmen, kan nedbrydes og omdannes af mikroorganismerne inde i biofilmen og danner til sidst forskellige metabolitter. Derudover immobiliseres mikroorganismerne i MBBR-medierne på bæreren, hvorved der opnås adskillelse af SRT og HRT (hydraulisk retentionstid), som muliggør vækst og reproduktion af mikroorganismer med langsom spredningshastighed. Derfor er MBBR-medier et stabilt og mangfoldigt mikrobielt økosystem.

 

◆ Aquasust MBBR Process Flow Diagram

Princippet for MBBR-processen (hængende membranproces)

Ifølge Characklis, Liu et al. dannelsen af ​​mikrobiel film går normalt gennem fire stadier:MBBR modifikation af bæreroverfladen,vendbar fastgørelse, irreversibel tilknytning, og biofilmdannelse.

Den specifikke beskrivelse er som følger: mikrobiel film, der hænger på MBBR-bæreren, kan opdeles i to trin:mikrobiel adsorptionogsekvestrationsvækst.

Efter at bæreren er tilføjet til vandmassen,det førstgår ind i adsorptionsperioden. Nogle af mikroorganismerne og trådmaterialerne er blevet fastgjort til overfladen af ​​bæreren, og stedet, hvor flere materialer er fastgjort, er ofte den konkave del af bæreren, som ikke let klippes af vandstrømmen.På dette tidspunkt, mikroorganismerne i suspension vokser i store mængder, og et mere tydeligt slamlag fremkommer.

Efter irreversibel vedhæftning opnår mikroorganismerne et relativt stabilt vækstmiljø på bærerens overflade, og mikroorganismerne i slammet adsorberet på bæreren begynder hurtigt at vokse under forudsætning af tilstrækkelig ilttilførsel og substrat.

Med væksten i dyrkningstidspunktet voksede biofilmen, der voksede på overfladen af ​​bæreren, også hurtigt, dækkede gradvist hele bærerens overflade og begyndte at blive tykkere. Væksten af ​​biofilm var dog ikke ensartet, i de mere fremtrædende dele af bæreren var biofilmen tyndere, mens de konkave dele voksede ret velstående kolonier, hvilket viste, at den hydrodynamiske forskydning havde en vigtig indflydelse på væksten af ​​biofilm. Efterhånden som flere og flere biofilm er knyttet til bærerne, falder bærernes tilsyneladende tæthed gradvist og bliver lettere og nemmere at fluidisere, mens bærerne i den faldende zone har en langsommere faldende hastighed.

 

MBBR Media Biofilm efter 14 dage i beluftningstank

Faktorer, der påvirker MBBR biofilmet

Det relaterede tilarten af ​​bæreroverfladen(bæreroverfladehydrofilicitet, overfladeladning, overfladekemisk sammensætning og overfladeruhed),mikroorganismers natur(mikroorganismearter, dyrkningsforhold, aktivitet og koncentration) ogmiljømæssige faktorer(pH, ionstyrke, hydraulisk forskydning, temperatur, næringsforhold og kontakttid mellem mikroorganismer og bæreren).

1. MBBR Carrier surface properties

Bærerens overfladeladningsegenskab, ruhed, partikelstørrelse og bærerkoncentration påvirker direkte vedhæftningen og dannelsen af ​​biofilm på dens overflade. Under normalt vækstmiljø har mikroorganismer en negativ ladning på deres overflade. Ruheden af ​​bæreroverfladen letter fastgørelsen og immobiliseringen af ​​bakterier på dens overflade.

① Bærerens overfladeareal øger det effektive kontaktareal mellem bakterier og bæreren sammenlignet med en glat overflade.

② Ru dele af bærefladen, såsom huller og revner, fungerer som et skjold for at beskytte de vedhæftede bakterier mod hydrauliske forskydningskræfter.

Det blev konkluderet, at de små partikelstørrelsesbærere er nemmere at generere biofilm på grund af deres lave gensidige friktion og store specifikke overfladeareal sammenlignet med de store partikelstørrelsesbærere. Derudover er bærerkoncentrationen også vigtig for den biofilmede MBBR.

Wagner fandt, at ved meget lav koncentration af bærermasse, selv med en biofilmtykkelse på 295 μm, kunne der ikke opnås en stabil fjernelseshastighed ved behandling af ildfast spildevand med en luftløftereaktor. Men ved en bærerkoncentration på 20-30 g/L, selvom kun 20 % af bærerne havde 75 μn tykke biofilm, var reaktoren stadig i stand til at opnå en stabil (98 %) fjernelseshastighed med en COD-belastning på op til 58 kg/(m3-d).

 

2. Suspenderet mikrobiel koncentration

Generelt, når koncentrationen af ​​suspenderede mikroorganismer stiger, øges chancen for mulig kontakt mellem mikroorganismer og bæreren. Resultaterne af mange undersøgelser har vist, at der er en kritisk koncentration af suspenderede mikroorganismer under mikrobiel binding; efterhånden som den mikrobielle koncentration stiger, øges mikrobiel transport ved hjælp af koncentrationsgradienter.

Før den kritiske værdi er mikrobiel transport og diffusion fra væskefasen til bæreroverfladen det kontrollerende trin; når først denne kritiske værdi er overskredet, er mikrobiel binding og immobilisering på bærerens overflade begrænset af bærerens effektive overfladeareal og er ikke længere afhængig af koncentrationen af ​​suspenderede mikroorganismer. Men efter ligevægten mellem vedhæftning og immobilisering bestemmes mængden af ​​mikroorganismer på bæreroverfladen af ​​mikroorganismerne og bæreroverfladeegenskaberne.

3. Aktivitet af suspenderede mikroorganismer

Mikrobiel aktivitet beskrives normalt ved mikroorganismers specifikke væksthastighed (μ), dvs. væksthastigheden og reproduktionen af ​​mikroorganismer pr. masseenhed. Derfor, når man studerer effekten af ​​mikrobiel aktivitet på de indledende stadier af biofilmdannelse, er det afgørende at kontrollere den specifikke væksthastighed af suspenderede mikroorganismer. Resultaterne af undersøgelsen af ​​dannelsen af ​​heterotrofe biofilm af Bryers et al. viste, at mængden og den indledende hastighed for vedhæftning og fiksering af nitrificerende bakterier på overfladen af ​​bæreren var proportional med aktiviteten af ​​suspenderede nitrificerende bakterier.

① Når den biologiske aktivitet af suspenderede mikroorganismer er høj, er deres evne til at udskille ekstracellulære polymorfer højere.

② Det energiniveau, som mikroorganismer lever på, er direkte relateret til deres væksthastighed.

③ Mikroorganismers overfladestruktur varierer i overensstemmelse med deres aktivitet.

④ Mikrobiel kontakttid med bæreren.

⑤ Hydraulisk retentionstid (HRT).

⑥ Flydende fase pH.

⑦ Hydrodynamisk forskydningskraft.

Påvirkningsfaktorer i processen med at biofilme MBBR

1. Kræfter i MBBR Biofilmed proces

Det bidrager direkte til den direkte interaktion mellem mikroorganismerne og overfladen af ​​bæreren og spiller en afgørende rolle i hele MBBR biofilmede proces.

2. Virkning af bæreroverfladehydrofilicitet

Overfladen af ​​GPUC-bæreren indeholder hydrofile grupper såsom -OH- og amidgrupper, og de fleste mikroorganismer har selv god hydrofilicitet, og bæreroverfladen og mikroorganismeoverfladen kan danne en hydrogenbindingsstruktur; i mellemtiden er den frie energi af den hydrofile bæreroverflade lavere end den for den hydrofobiske bæreroverflade, og mikroorganismerne i vand er mere tilbøjelige til at nærme sig den hydrofile bæreroverflade for adsorption og vækst.

3. Effekt af temperatur på MBBR biofilmet

Det passende temperaturområde for aerobe mikroorganismer er 10 ~ 35 grader. Vandtemperaturen har en større indflydelse på væksten af ​​nitrificerende bakterier og nitrifikationshastigheden. Den egnede væksttemperatur for de fleste nitrificerende bakterier er 25 ~ 30 grader, når temperaturen er lavere end 25 grader eller højere end 30 grader sænkes væksten af ​​nitrificerende bakterier, under 10 grader sænkes væksten af ​​nitrificerende bakterier og nitrifikation betydeligt. .

Den MBBR biofilmede test blev udført ved 10 grader, 20 grader og 35 grader, og mængden af ​​mikroorganismer knyttet til fyldstoffet blev også målt under hele filmophængningsprocessen. Resultaterne viste, at: ved 10 grader startede den biofilmede MBBR langsomt, og det tog 7 dage for at have tydelig biofilm påsat, og den biofilmede MBBR modnede efter 21 dage, og den maksimale mængde vedhæftet biomasse var 2,1 g/L; ved 35 grader begyndte MBBR-mediet at biofilme efter 4 dage, og MBBR-biofilmet modnede. Den maksimale mængde af vedhæftet biofilm var 3,5 g/L efter ca. 19 dage. Ved ca. 20 grader begyndte biofilmen at dannes efter 2 dage, og den maksimale mængde vedhæftet biofilm var 5,7 g/L efter ca. 10 dage. Det kan ses, at effekten af ​​temperaturen på den hængende film ikke var særlig tydelig, og biofilmen kunne dannes på overfladen af ​​fyldstoffet inden for 15-30 grader, og den hængende film startede hurtigere.

Temperatur er en nøglefaktor, der påvirker den biologiske aktivitet og metaboliske kapacitet, og dens indflydelse på nitrifikationsreaktionsprocessen ligger hovedsageligt i vækstmønsteret og den biologiske aktivitet af nitrificerende bakterier.

Temperaturens indflydelse på biologisk aktivitet manifesteres somindflydelse på biokemisk reaktionshastighedogindflydelse på iltoverførselshastigheden.

 

Aquasust Biofilm MBBR Carrier Media i beluftningstank om to måneder

4. Effekt af MBBR-bærerspecifikt overfladeareal og overfladeruhed på biofilmadhæsionsevne

Det store specifikke overfladeareal og ruheden forbedrer bærerens evne til at fange mikroorganismer. Bærere med stor overfladeruhed har stærkere omfordelingsevne til vandgennemstrømning, således at vandstrømmen i reaktoren har mindre forskydningskraft på biofilmen på bæreren, og samtidig giver et gunstigt indre miljø for blanding og kontakt mellem mikroorganismer og substrat. , som fremmer akkumulering af biofilm på pakningsoverfladen. Den ru overflade har et tykkere laminært grænselag end den glatte overflade, hvilket kan give et godt statisk hydrodynamisk miljø og dermed undgå den negative effekt af vandstrømningsforskydning på væksten af ​​fastgjorte mikroorganismer.