Kao začinjena prodavača u industriji za pročišćavanje vode, uzbuđena sam što dijelim uvide u pokretni krevet Biofilm reaktor (MBBR) tehnologiju, visoko efikasan način pročišćavanja otpadnih voda poznat po niskom volumen i jednostavnom radu. U ovom ćemo članu predati zašto se biofilm ponekad ne formira na MBBR medijima, uzimajući u obzir različite aspekte kao što su princip radnog sistema i faktori koji utječu na formiranje biofilma.
Princip procesa MBBR-a
MBBR mediji omogućava mikroorganizmima da pričvršćuju na površinu nosača i formiraju biofilm. Kada otpadnih voda teče preko površine nosača, organske materije i otopljenog kisika u vodi difuzira u biofilm. Mikroorganizmi unutar biofilma metabolizacije i asimiliraju organsku materiju u prisustvu kisika. Proizvodi raspadanja tada se difuzne u fazu vode i zrak, učinkovito ponižavaju organske zagađivače u otpadnoj vodi.
Prema Characcklisu, LIU-u, i drugima, formiranje mikrobnog filma obično prolazi kroz četiri faze: modifikacija površine nosača, reverzibilni prilog, nepovratni prilog i formiranje biofilma. Ovaj se proces može podijeliti u dvije glavne faze: mikrobna adsorpcija i rast zaslona.
Čimbenici koji utječu na formiranje biofilma u MBBR-u
1. Svojstva površine nosača
Površinski naboj, hrapavost, veličina čestica i koncentracija MBBR nosača direktno udari u pričvršćivanje i formiranje biofilma. Mikroorganizmi obično imaju negativan naboj na površini pod normalnim uvjetima rasta. Gruba površina nosača olakšava pričvršćivanje bakterija i imobilizacije.
♦ Veća površina nosača povećava efikasno kontaktno područje između bakterija i nosača u odnosu na glatku površinu.
♦ Grubi dijelovi nosača površine, poput rupa i pukotina, djeluju kao štit za zaštitu pridržanih bakterija iz hidrauličnih smicanja sila.
Nosači manjih čestica češće su vjerojatnije da će generirati biofilme zbog male međusobnog trenja i velikog određenog površine. Koncentracija nosača je takođe presudna za formiranje biofilma. Wagner je utvrdio da u vrlo niskim koncentracijama nosača, čak i sa debelim biofilmom, ne može se postići stabilna brzina uklanjanja prilikom liječenja vatrostalne otpadnih voda. Međutim, na koncentraciji nosača od 20-30 g / l, reaktor bi mogao postići stabilnu brzinu uklanjanja čak i sa samo 20% nosača koji imaju tanak biofilm.
2. Suspendirana koncentracija mikrobne
Općenito, kako se koncentracija suspendiranih mikroorganizama povećava, prilika za kontakt između mikroorganizama i nosača također se povećava. Postoji kritična koncentracija suspendiranih mikroorganizama za vrijeme pričvršćivanja mikroba. Prije ove kritične vrijednosti, mikrobni transport i difuzija iz tečne faze na površinu nosača je kontrolni korak. Nakon što se ova vrijednost prekorači, pričvršćivanje mikrobnih i imobilizacije na površini nosača ograničene su učinkovite površine prijevoznika i više nisu ovisni o koncentraciji suspendiranih mikroorganizama.
3.aktivnost suspendiranih mikroorganizama
Mikrobna aktivnost, opisana specifičnom stopom rasta (μ) presudna je prilikom proučavanja početnih faza biofilm formacije. Iznos i početna stopa pričvršćivanja i fiksiranje nitrificirajućih bakterija na površini nosača proporcionalne su aktivnosti suspendiranim nitrifikacijskim bakterijama.
♦ Kada je biološka aktivnost suspendiranog mikroorganizama velika, njihova sposobnost da izlučuju vanćelijske polimere je takođe veća.
♦ Energetski nivo na kojem se mikroorganizmi žive direktno su povezani sa njihovom stopom rasta.
♦ Površinska struktura mikroorganizama varira sa njihovom aktivnošću.
♦ Faktori kao što su vrijeme za kontakt sa nosačem, hidraulično vrijeme zadržavanja (HRT), PH tekućih faza i hidrodinamičke sile smicanja također igraju ulogu.
Uticaj na faktore tokom procesa formiranja MBBR biofilma
1.Pržava u procesu formiranja biofilma
Te sile direktno doprinose interakciji između mikroorganizama i površine nosača, igrajući ključnu ulogu u cijelom procesu formiranja biofilma.
2. Povezanje površinske hidrofilnosti nosača
Površina nosača GPUC sadrži hidrofilne grupe kao što su -Oh i amidne grupe. Većina mikroorganizama ima dobru hidrofiličnost, a površina nosača i površina mikroorganizma mogu formirati strukture vezanja vodika. Slobodna energija hidrofilne nosača površine je niža od hidrofobne, što olakšava mikroorganizme u vodi za pristup i adsorbu na hidrofilnu površinu nosača za rast.
3.Effekciju temperature na biofilm formaciji
Prikladni raspon temperature za aerobne mikroorganizme je 10 ~ 35 stepen. Temperatura vode značajno utječe na rast nitrifikacionih bakterija i stope nitrifikacije. Optimalna temperatura rasta za većinu bakterija nitrifikacije je 25 ~ 30 stepeni. Kada je temperatura ispod 25 stepeni ili iznad 30 stepeni, rast nitriznih bakterija usporava i ispod 10 stepeni, njihov rast i nitrifikacija su značajno retardirani.
Testovi su provedeni u 10 stepeni, a 35 stepeni pokazali su da je u 10 stepeni, formiranje biofilma počelo polako, s uočljivim vezanim za biofilm nakon 7 dana i sazrijevanja nakon 21 dana, s maksimalnom priloženom biomasu od 2,1 g / l. U 35 stupnjeva, Biofilm je počeo formirati nakon 4 dana i sazrenuo nakon otprilike 19 dana, s maksimalnim priloženim biofilmom od 3,5 g / l. U 20 stupnjeva, Biofilm je počeo da se formira nakon 2 dana i dosegao maksimalno priloženi biofilm iznos od 5,7 g / l nakon otprilike 10 dana. Očigledno je da temperatura ima značajan utjecaj na formiranje biofilma, s bržim pokretanjem između 15-30 diplome.
Temperatura je ključni faktor koji utječe na biološku aktivnost i metabolički kapacitet, koji utječu na proces reakcije nitrifikacije uglavnom kroz uzorak rasta i biološku aktivnost bakterija nitrifikacije. Utječe na biohemijsku stopu reakcije i brzinu prijenosa kisika.
4. Povek specifičnog površine prevoznika i grubost površine na performansama adhezije biofilm
Velika specifična površina i hrapavost poboljšavaju sposobnost nosača za snimanje mikroorganizama. Nosači sa visokom hrapavošću površine imaju jaču sposobnost preraspodjela protoka vode, smanjujući silu smicanja na biofilmu i pružanje povoljnog okruženja za miješanje i kontakt između mikroorganizama i supstrata. Gruba površina ima deblji granični sloj laminarne od glatke površine, nudeći dobro statičko hidrodinamičko okruženje i izbjegavajući štetne efekte smicanja vodotoka na rast priloženih mikroorganizama.