WAAROM uw MBBR-media niet binnen twee weken kunnen biofilmen
en hoe kunnen we onze biomedia snel biofilm maken?
Door: Cody Juntai
Postdatum: 29 april 2022
Berichttags:
Wat is MBBR of MBBR-technologie? MBBR is een efficiënte methode voor afvalwaterzuivering met een laag slibvolume en eenvoudige bediening en beheer. Dit artikel introduceert voornamelijk waarom de Biomedia soms geen biofilm kunnen maken, vanuit verschillende aspecten, zoals het principe van het MBBR-systeem en de beïnvloedende factoren van vorming.
De MBBR Media zorgen ervoor dat micro-organismen zich hechten aan het oppervlak van de MBBR-drager en een biofilm vormen. Wanneer het afvalwater door het oppervlak van de drager stroomt, diffunderen de organische stoffen en opgeloste zuurstof in het afvalwater naar de binnenkant van de biofilm. De micro-organismen in het membraan voeren het afbraakmetabolisme en het organisme-anabolisme uit op organisch materiaal in aanwezigheid van zuurstof, terwijl de afbraakmetabolieten van de biofilm naar de waterfase en de lucht diffunderen, waardoor het organische materiaal in het afvalwater wordt afgebroken.
Artikeloverzicht
● Principe van MBBR-proces (hangend proces)
● Factoren die van invloed zijn op de biofilm van MBBR
1. Oppervlakte-eigenschappen van MBBR Bio Carrier
2. Gesuspendeerde microbiële concentratie
3. Activiteit van gesuspendeerde micro-organismen
● Beïnvloedende factoren in het proces van MBBR-biofilming
1. Krachten tijdens het ophangen van biodragerfilms
2. Effect van hydrofiliteit van het drageroppervlak
3. Effect van temperatuur op het ophanggedrag van films
4. Effect van het MBBR-dragerspecifieke oppervlak en de oppervlakteruwheid op de adhesieprestaties van biofilms.
In de MBBR-media moeten organische verontreinigende stoffen, opgeloste zuurstof en verschillende essentiële voedingsstoffen eerst vanuit de vloeibare fase naar het oppervlak van de biofilm diffunderen, en vervolgens naar het binnenste van de biofilm, en alleen de verontreinigende stoffen die naar het oppervlak of in de biofilm worden verspreid, kunnen dat doen. worden afgebroken en getransformeerd door de micro-organismen in de biofilm, en vormen uiteindelijk verschillende metabolieten. Bovendien worden in de MBBR-media de micro-organismen op de drager geïmmobiliseerd, waardoor de scheiding van SRT en HRT (hydraulische retentietijd) wordt bereikt, wat de groei en reproductie van micro-organismen met een langzame proliferatiesnelheid mogelijk maakt. Daarom zijn MBBR-media een stabiel en divers microbieel ecosysteem.
◆ Juntai MBBR-processtroomdiagram
Principe van MBBR-proces (hangend membraanproces)
Volgens Characklis, Liu et al. de vorming van microbiële film doorloopt gewoonlijk vier fasen:MBBR Wijziging van het drageroppervlak,omkeerbare bevestiging, onomkeerbare gehechtheid, en biofilmvorming.
De specifieke beschrijving is als volgt: de microbiële film die op de MBBR-drager hangt, kan in twee fasen worden verdeeld:microbiële adsorptieEngroei van de opslag.
Nadat de drager aan het waterlichaam is toegevoegd,het eerstkomt in de adsorptieperiode. Sommige micro-organismen en draadvormige materialen zijn aan het oppervlak van de drager gehecht, en de locatie waar meer materialen zijn bevestigd is vaak het concave deel van de drager, dat niet gemakkelijk door de waterstroom wordt afgescheurd.Op dit momentgroeien de micro-organismen in suspensie in grote hoeveelheden en ontstaat er een duidelijker sliblaag.
Na onomkeerbare hechting verkrijgen de micro-organismen een relatief stabiel groeimilieu op het oppervlak van de drager, en gaan de micro-organismen in het op de drager geadsorbeerde slib snel groeien onder voorwaarde van voldoende zuurstoftoevoer en substraat.
Met de groei van de cultuur-domesticatietijd groeide de biofilm die op het oppervlak van de drager groeide ook snel, bedekte geleidelijk het hele oppervlak van de drager en begon dikker te worden. De groei van biofilm was echter niet uniform: in de meer prominente delen van de drager was de biofilm dunner, terwijl de concave delen behoorlijk welvarende kolonies groeiden, wat aantoonde dat de hydrodynamische afschuiving een belangrijke invloed had op de groei van biofilm. Naarmate er steeds meer biofilms aan de dragers worden gehecht, neemt de schijnbare dichtheid van de dragers geleidelijk af en wordt lichter en gemakkelijker te fluïdiseren, terwijl de dragers in de dalende zone een langzamere afnamesnelheid hebben.
MBBR Media Biofilm na 14 dagen in beluchtingstank
Factoren die van invloed zijn op de biofilm van MBBR
Het had betrekking opde aard van het drageroppervlak(hydrofiliteit van het drageroppervlak, oppervlaktelading, chemische samenstelling van het oppervlak en oppervlakteruwheid),de aard van micro-organismen(soorten micro-organismen, kweekomstandigheden, activiteit en concentratie) enomgevingsfactoren(pH, ionsterkte, hydraulische afschuiving, temperatuur, voedingsomstandigheden en contacttijd tussen micro-organismen en de drager).
1. MBBR Drageroppervlakce properties
De ladingseigenschappen van het drageroppervlak, de ruwheid, de deeltjesgrootte en de dragerconcentratie hebben rechtstreeks invloed op de hechting en vorming van biofilm op het oppervlak. Onder een normale groeiomgeving hebben micro-organismen een negatieve lading op hun oppervlak. De ruwheid van het drageroppervlak vergemakkelijkt de hechting en immobilisatie van bacteriën op het oppervlak.
① Het oppervlak van de drager vergroot het effectieve contactoppervlak tussen bacteriën en de drager in vergelijking met een glad oppervlak.
② Ruwe delen van het drageroppervlak, zoals gaten en scheuren, fungeren als schild om de aangehechte bacteriën te beschermen tegen hydraulische schuifkrachten.
Er werd geconcludeerd dat de dragers met kleine deeltjesgrootte gemakkelijker biofilms kunnen genereren vanwege hun lage onderlinge wrijving en grote specifieke oppervlakte in vergelijking met dragers met grote deeltjesgrootte. Daarnaast is de dragerconcentratie ook van belang voor de gebiofilmde MBBR.
Wagner ontdekte dat bij een zeer lage dragermassaconcentratie, zelfs met een biofilmdikte van 295 μm, een stabiele verwijderingssnelheid niet kon worden bereikt bij de behandeling van vuurvast afvalwater met een luchtliftreactor. Bij een dragerconcentratie van 20-30 g/l was de reactor echter nog steeds in staat een stabiel verwijderingspercentage (98%) te bereiken, zelfs al had slechts 20% van de dragers biofilms van 75 μn dik, met een CZV-belasting van tot 58 kg/(m3-d).
2. Geschorste microbiële concentratie
In het algemeen geldt dat naarmate de concentratie zwevende micro-organismen toeneemt, de kans op mogelijk contact tussen micro-organismen en de drager toeneemt. De resultaten van veel onderzoeken hebben aangetoond dat er een kritische concentratie van zwevende micro-organismen is tijdens microbiële hechting; naarmate de microbiële concentratie toeneemt, wordt het microbiële transport door middel van concentratiegradiënten verbeterd.
Vóór de kritische waarde is microbieel transport en diffusie van de vloeibare fase naar het drageroppervlak de controlerende stap; zodra deze kritische waarde wordt overschreden, wordt de microbiële hechting en immobilisatie op het drageroppervlak beperkt door het effectieve oppervlak van de drager en is deze niet langer afhankelijk van de concentratie van gesuspendeerde micro-organismen. Na het evenwicht van hechting en immobilisatie wordt de hoeveelheid micro-organismen op het drageroppervlak echter bepaald door de micro-organismen en de eigenschappen van het drageroppervlak.
3. Activiteit van gesuspendeerde micro-organismen
Microbiële activiteit wordt gewoonlijk beschreven door de specifieke groeisnelheid (μ) van micro-organismen, dwz de snelheid van groei en reproductie van micro-organismen per massa-eenheid. Daarom is het bij het bestuderen van het effect van microbiële activiteit op de beginfase van biofilmvorming van cruciaal belang om de specifieke groeisnelheid van gesuspendeerde micro-organismen te beheersen. De resultaten van het onderzoek naar de vorming van heterotrofe biofilms door Bryers et al. toonde aan dat de hoeveelheid en de initiële snelheid van hechting en fixatie van nitrificerende bacteriën op het oppervlak van de drager evenredig waren met de activiteit van gesuspendeerde nitrificerende bacteriën.
① Wanneer de biologische activiteit van gesuspendeerde micro-organismen hoog is, is hun vermogen om extracellulaire polymorfen uit te scheiden groter.
② Het energieniveau waarop micro-organismen leven, houdt rechtstreeks verband met hun groeisnelheid.
③ De oppervlaktestructuur van micro-organismen varieert overeenkomstig hun activiteit.
④ Microbiële contacttijd met de drager.
⑤ Hydraulische retentietijd (HRT).
⑥ pH van de vloeistoffase.
⑦ Hydrodynamische schuifkracht.
Beïnvloedende factoren in het proces van MBBR-biofilming
1. Krachten in het MBBR Biofilmed-proces
Het draagt rechtstreeks bij aan de directe interactie tussen de micro-organismen en het oppervlak van de drager, en speelt een cruciale rol in het hele MBBR-biofilmproces.
2. Effect van hydrofiliteit van het drageroppervlak
Het oppervlak van de GPUC-drager bevat hydrofiele groepen zoals -OH- en amidegroepen, en de meeste micro-organismen zelf hebben een goede hydrofiliciteit, en het drageroppervlak en het oppervlak van het micro-organisme kunnen een waterstofbindingsstructuur vormen; Ondertussen is de vrije energie van het hydrofiele drageroppervlak lager dan die van het hydrofobe drageroppervlak, en is de kans groter dat de micro-organismen in water het hydrofiele drageroppervlak benaderen voor adsorptie en groei.
3. Effect van temperatuur op gebiofilmde MBBR
Het geschikte temperatuurbereik voor aerobe micro-organismen is 10 ~ 35 graden. De watertemperatuur heeft een grotere invloed op de groei van nitrificerende bacteriën en de nitrificatiesnelheid. De geschikte groeitemperatuur voor de meeste nitrificerende bacteriën is 25 ~ 30 graden, wanneer de temperatuur lager is dan 25 graden of hoger dan 30 graden wordt de groei van nitrificerende bacteriën vertraagd, onder de 10 graden wordt de groei van nitrificerende bacteriën en nitrificatie aanzienlijk vertraagd .
De MBBR-biofilmtest werd uitgevoerd bij 10 graden, 20 graden en 35 graden, en de hoeveelheid micro-organismen die aan het vulmiddel vastzaten werd ook gemeten tijdens het hele ophangproces van de film. De resultaten toonden aan dat: bij 10 graden de gebiofilmde MBBR langzaam op gang kwam, en het 7 dagen duurde voordat er een duidelijke biofilm was gehecht, en de gebiofilmde MBBR na 21 dagen rijp was, en de maximale hoeveelheid aangehechte biomassa 2,1 g/l was; bij 35 graden begonnen de MBBR-media na 4 dagen te biofilmen, en de MBBR-biofilm rijpte. De maximale hoeveelheid aangehechte biofilm was 3,5 g/l na ongeveer 19 dagen. Bij ongeveer 20 graden begon de biofilm zich na 2 dagen te vormen en de maximale hoeveelheid aangehechte biofilm was 5,7 g/l na ongeveer 10 dagen. Het is duidelijk dat het effect van de temperatuur op de hangende film niet erg duidelijk was, en dat de biofilm binnen 15-30 graden op het oppervlak van het vulmiddel kon worden gevormd, en dat de hangende film sneller begon.
Temperatuur is een sleutelfactor die de biologische activiteit en metabolische capaciteit beïnvloedt, en de invloed ervan op het nitrificatiereactieproces ligt voornamelijk in het groeipatroon en de biologische activiteit van nitrificerende bacteriën.
De invloed van temperatuur op biologische activiteit manifesteert zich alsde invloed op de biochemische reactiesnelheidEnde invloed op de zuurstofoverdrachtssnelheid.
Juntai Biofilm MBBR-dragermedia in beluchtingstank in twee maanden
4. Effect van het MBBR-dragerspecifieke oppervlak en de oppervlakteruwheid op de adhesieprestaties van biofilms
Het grote specifieke oppervlak en de ruwheid verbeteren het vermogen van de drager om micro-organismen te vangen. Dragers met een grote oppervlakteruwheid hebben een sterker herverdelingsvermogen voor de waterstroom, zodat de waterstroom in de reactor minder schuifkracht heeft op de biofilm op de drager en tegelijkertijd een gunstig intern milieu biedt voor de vermenging en het contact tussen micro-organismen en substraat , wat de ophoping van biofilm op het pakkingoppervlak bevordert. Het ruwe oppervlak heeft een dikkere laminaire grenslaag dan het gladde oppervlak, wat een goede statische hydrodynamische omgeving kan bieden, waardoor het nadelige effect van waterstromingsschuifkracht op de groei van aangehechte micro-organismen wordt vermeden.