Som en erfaren selger i vannbehandlingsindustrien, er jeg spent på å dele innsikt i biofilm -reaktor (MBBR) -teknologien (MBBR), en svært effektiv renseanlegg kjent for sitt lave slamvolum og enkle drift. I denne artikkelen vil vi fordype oss i hvorfor biofilmen noen ganger ikke klarer å danne på MBBR -mediet, med tanke på forskjellige aspekter som systemets arbeidsprinsipp og faktorer som påvirker dannelse av biofilm.
Prinsippet i MBBR -prosessen
MBBR -mediet gjør det mulig for mikroorganismer å feste seg til overflaten av bæreren og danne en biofilm. Når avløpsvann strømmer over bæreroverflaten, diffunderer organisk materiale og oppløst oksygen i vannet inn i biofilmen. Mikroorganismene i biofilmmetaboliseringen og assimilerer det organiske stoffet i nærvær av oksygen. Nedbrytningsproduktene diffunderer deretter tilbake i vannfasen og luften, og effektivt nedbryter de organiske miljøgiftene i avløpsvannet.
I følge Characklis, Liu og andre går dannelsen av den mikrobielle filmen typisk gjennom fire stadier: bærer overflatemodifisering, reversibel tilknytning, irreversibel tilknytning og dannelse av biofilm. Denne prosessen kan deles inn i to hovedtrinn: mikrobiell adsorpsjon og sekvestreringsvekst.
Faktorer som påvirker dannelse av biofilm i MBBR
1. Bæreroverflateegenskaper
Overflateladningen, ruhet, partikkelstørrelse og konsentrasjon av MBBR -bæreren påvirker direkte biofilmfesting og dannelse. Mikroorganismer har vanligvis en negativ ladning på overflaten under normale vekstforhold. En grov bæreroverflate letter bakteriell tilknytning og immobilisering.
♦ Et større overflateareal av bæreren øker det effektive kontaktområdet mellom bakterier og bæreren sammenlignet med en glatt overflate.
♦ Grove deler av bæreroverflaten, for eksempel hull og sprekker, fungerer som et skjold for å beskytte de festerte bakteriene mot hydrauliske skjærkrefter.
Mindre partikkelstørrelsesbærere er mer sannsynlig å generere biofilmer på grunn av deres lave gjensidige friksjon og store spesifikke overflatearealer. Bærekonsentrasjonen er også avgjørende for dannelse av biofilm. Wagner fant at ved meget lav bærermassekonsentrasjoner, selv med en tykk biofilm, kunne en stabil fjerningshastighet ikke oppnås ved behandling av ildfast avløpsvann. Imidlertid, ved en bærerkonsentrasjon på 20-30 g/l, kunne reaktoren oppnå en stabil fjerningshastighet, selv med bare 20% av transportørene som hadde en tynn biofilm.
2. suspendert mikrobiell konsentrasjon
Generelt, når konsentrasjonen av suspenderte mikroorganismer øker, øker også sjansen for kontakt mellom mikroorganismer og bæreren. Det er en kritisk konsentrasjon av suspenderte mikroorganismer under mikrobiell tilknytning. Før denne kritiske verdien er mikrobiell transport og diffusjon fra væskefasen til bæreroverflaten det kontrollerende trinnet. Når denne verdien er overskredet, er mikrobiell tilknytning og immobilisering på bæreroverflaten begrenset av bærerens effektive overflateareal og er ikke lenger avhengig av konsentrasjonen av suspenderte mikroorganismer.
3. Aktivitet av suspenderte mikroorganismer
Mikrobiell aktivitet, beskrevet av den spesifikke veksthastigheten (μ), er avgjørende når du studerer de innledende stadiene av dannelse av biofilm. Mengden og starthastigheten for tilknytning og fiksering av nitrifiserende bakterier på bæreroverflaten er proporsjonal med aktiviteten til suspendert nitrifiserende bakterier.
♦ Når den biologiske aktiviteten til suspenderte mikroorganismer er høy, er deres evne til å utskille ekstracellulære polymerer også høyere.
♦ Energinivået som mikroorganismer lever er direkte relatert til deres vekstrate.
♦ Overflatestrukturen til mikroorganismer varierer med deres aktivitet.
♦ Faktorer som mikrobiell kontakttid med bæreren, hydraulisk retensjonstid (HRT), væskefase -pH og hydrodynamisk skjærkraft spiller også en rolle.
Påvirker faktorer under MBBR -biofilmformasjonsprosessen
1. Forces i biofilmformasjonsprosessen
Disse kreftene bidrar direkte til samspillet mellom mikroorganismer og bæreroverflaten, og spiller en avgjørende rolle i hele biofilmformasjonsprosessen.
2. Effekt av bæreroverflatehydrofilisitet
Overflaten til GPUC -bæreren inneholder hydrofile grupper som -OH og amidgrupper. De fleste mikroorganismer har god hydrofilisitet, og bæreroverflaten og mikroorganismeoverflaten kan danne hydrogenbindingsstrukturer. Den frie energien til en hydrofil bæreroverflate er lavere enn for en hydrofob, noe som gjør det lettere for mikroorganismer i vann å nærme seg og adsorbere på den hydrofile bæreroverflaten for vekst.
3. Temperaturffekt på dannelse av biofilm
Det passende temperaturområdet for aerobe mikroorganismer er 10 ~ 35 grader. Vanntemperatur påvirker veksten av nitrifiserende bakterier og nitrifiseringshastigheten betydelig. Den optimale veksttemperaturen for de fleste nitrifiserende bakterier er 25 ~ 30 grader. Når temperaturen er under 25 grader eller over 30 grader, bremser veksten av nitrifiserende bakterier, og under 10 grader er deres vekst og nitrifisering betydelig forsinket.
Tester utført ved 10 grader, 20 grader og 35 grader viste at ved 10 grader, startet biofilmformasjonen sakte, med merkbar biofilmfesting etter 7 dager og modning etter 21 dager, med en maksimal festet biomasse på 2,1 g/l. Ved 35 grader begynte biofilmen å danne seg etter 4 dager og modnet etter omtrent 19 dager, med en maksimal festet biofilmmengde på 3,5 g/l. Ved 20 grader begynte biofilmen å danne seg etter 2 dager og nådde en maksimal festet biofilmmengde på 5,7 g/l etter omtrent 10 dager. Det er tydelig at temperaturen har en betydelig innvirkning på dannelse av biofilm, med raskere initiering mellom 15-30 grad.
Temperatur er en nøkkelfaktor som påvirker biologisk aktivitet og metabolsk kapasitet, og påvirker nitrifiseringsreaksjonsprosessen hovedsakelig gjennom vekstmønsteret og biologisk aktivitet av nitrifiserende bakterier. Det påvirker den biokjemiske reaksjonshastigheten og oksygenoverføringshastigheten.
4. Effekt av bærerspesifikk overflateareal og overflateuhet på biofilmadhesjonsytelse
Et stort spesifikt overflateareal og ruhet forbedrer bærerens evne til å fange opp mikroorganismer. Bærere med høy overflateuhet har en sterkere evne til å fordele vannstrømmen, redusere skjærkraften på biofilmen og gi et gunstig miljø for blanding og kontakt mellom mikroorganismer og underlag. Den grove overflaten har et tykkere laminært grenselag enn en glatt overflate, og gir et godt statisk hydrodynamisk miljø og unngår de skadelige effektene av vannstrømningsskjær på veksten av festede mikroorganismer.