Като опитен продавач в индустрията за пречистване на водата, аз съм развълнуван да споделя представа за технологията Biofilm Reactor (MBBR) технологията на подвижния BED, високоефективен метод за пречистване на отпадъчни води, известен с ниския си обем на утайки и проста работа. В тази статия ще се задълбочим защо биофилмът понякога не успява да се формира в медиите MBBR, като се имат предвид различни аспекти като принципа на работа на системата и фактори, влияещи върху образуването на биофилми.
Принцип на MBBR процеса
MBBR медията позволява на микроорганизмите да се прикрепят към повърхността на носителя и да образуват биофилм. Когато отпадъчните води текат по повърхността на носител, органичната материя и разтворения кислород във водата дифузен в биофилма. Микроорганизмите в биофилма метаболизират и асимилират органичната материя в присъствието на кислород. След това продуктите на разлагане дифрат обратно във водната фаза и въздуха, ефективно влошават органичните замърсители в отпадъчните води.
Според Characklis, Liu и други, образуването на микробния филм обикновено преминава през четири етапа: модификация на повърхността на носителя, обратимо закрепване, необратимо закрепване и образуване на биофилм. Този процес може да бъде разделен на два основни етапа: микробна адсорбция и растеж на секвестрацията.
Фактори, влияещи върху образуването на биофилм в MBBR
1. Свойства на повърхността на носителя
Повърхностният заряд, грапавостта, размера на частиците и концентрацията на носителя на MBBR влияят пряко върху прикрепването и образуването на биофилма. Микроорганизмите обикновено имат отрицателен заряд на повърхността си при нормални условия на растеж. Грубата повърхност на носителя улеснява прикрепването и обездвижването на бактериите.
♦ По -голямата повърхност на носителя увеличава ефективната контактна площ между бактериите и носителя в сравнение с гладка повърхност.
♦ Грубите части на повърхността на носителя, като дупки и пукнатини, действат като щит за защита на прилепените бактерии от хидравлични сили на срязване.
По -малките носители на размер на частиците са по -склонни да генерират биофилми поради ниското си взаимно триене и голямата специфична повърхност. Концентрацията на носител също е от решаващо значение за образуването на биофилм. Вагнер установи, че при много ниски концентрации на масата на носител, дори и при дебел биофилм, не може да се постигне стабилна скорост на отстраняване при лечение на огнеупорна отпадъчна вода. Въпреки това, при концентрация на носител на 20-30 g/L, реакторът може да постигне стабилна скорост на отстраняване, дори само с 20% от носителите, които имат тънък биофилм.
2. Суспендирана микробна концентрация
Като цяло, с увеличаването на концентрацията на суспендираните микроорганизми, шансът за контакт между микроорганизмите и носителя също се увеличава. Има критична концентрация на суспендирани микроорганизми по време на микробното прикрепване. Преди тази критична стойност, микробният транспорт и дифузията от течната фаза към повърхността на носителя е контролиращият етап. След като тази стойност бъде надвишена, микробното прикрепване и обездвижването на повърхността на носителя са ограничени от ефективната повърхност на носача и вече не зависят от концентрацията на суспендираните микроорганизми.
3. Активност на суспендираните микроорганизми
Микробната активност, описана от специфичния темп на растеж (μ), е от решаващо значение при изучаване на началните етапи на образуване на биофилм. Количеството и първоначалната скорост на закрепване и фиксиране на нитрифициращи бактерии върху повърхността на носител са пропорционални на активността на суспендираните атрифициращи бактерии.
♦ Когато биологичната активност на суспендираните микроорганизми е висока, способността им да отделят извънклетъчни полимери също е по -висока.
♦ Енергийното ниво, при което живеят микроорганизмите, е пряко свързано с темповете им на растеж.
♦ Повърхностната структура на микроорганизмите варира в зависимост от тяхната активност.
♦ Фактори като време за контакт с микроби с носител, време за задържане на хидравлично задържане (HRT), рН на течната фаза и хидродинамична сила на срязване също играят роля.
Влияещи на фактори по време на процеса на образуване на биофилми на MBBR
1. Форси в процеса на образуване на биофилм
Тези сили пряко допринасят за взаимодействието между микроорганизмите и повърхността на носителя, играейки решаваща роля в целия процес на образуване на биофилм.
2. Ефект на хидрофилността на повърхността на носителя
Повърхността на носителя на GPUC съдържа хидрофилни групи като -OH и амидни групи. Повечето микроорганизми имат добра хидрофилност, а повърхността на повърхността и микроорганизма може да образува структури на водородна връзка. Свободната енергия на хидрофилна повърхност на носител е по -ниска от тази на хидрофобна, което улеснява микроорганизмите във водата да се приближи и се адсорбира върху хидрофилната повърхност на носителя за растеж.
3. Ефект на температурата при образуване на биофилм
Подходящият температурен диапазон за аеробни микроорганизми е 10 ~ 35 градуса. Температурата на водата значително влияе върху растежа на атрифициращите бактерии и скоростта на нитрификация. Оптималната температура на растеж за повечето атрифициращи бактерии е 25 ~ 30 градуса. Когато температурата е под 25 градуса или над 30 градуса, растежът на нитрифициращите бактерии се забавя и под 10 градуса, техният растеж и нитрификация са значително забавени.
Тестовете, проведени на 10 градуса, 20 градуса и 35 градуса, показват, че при 10 градуса образуването на биофилм започва бавно, с забележимо закрепване на биофилма след 7 дни и съзряване след 21 дни, с максимална прикрепена биомаса 2,1 g/L. На 35 градуса биофилмът започва да се образува след 4 дни и узрял след около 19 дни, с максимално прикрепен размер на биофилма от 3,5 g/L. На 20 градуса биофилмът започва да се образува след 2 дни и достига максимално прикрепен размер на биофилма от 5,7 g/L след около 10 дни. Очевидно е, че температурата има значително влияние върху образуването на биофилм, като по -бързото започване между 15-30 степен.
Температурата е ключов фактор, влияещ върху биологичната активност и метаболитния капацитет, влияещ върху процеса на реакция на нитрификация главно чрез модела на растеж и биологичната активност на нитрифициращите бактерии. Той засяга скоростта на биохимичната реакция и скоростта на пренос на кислород.
4. Ефект на специфичната повърхност на носача и грапавостта на повърхността върху производителността на адхезията на биофилма
Голяма специфична повърхност и грапавост засилват способността на носача да улавя микроорганизми. Носителите с висока грапавост на повърхността имат по -силна способност за преразпределяне на водния поток, намаляване на силата на срязване на биофилма и осигуряване на благоприятна среда за смесване и контакт между микроорганизми и субстрат. Грубата повърхност има по -дебел ламинарен граничен слой от гладката повърхност, предлагайки добра статична хидродинамична среда и избягвайки неблагоприятните ефекти на срязването на водния поток върху растежа на прикрепените микроорганизми.