Vedenkäsittelyteollisuuden kokenut myyjänä olen innoissani voidessani jakaa oivalluksia liikkuvan sängyn biofilmireaktorien (MBBR) tekniikasta, joka on erittäin tehokas jätevedenkäsittelymenetelmä, joka tunnetaan pienestä lietteen määrästä ja yksinkertaisesta toiminnasta. Tässä artikkelissa pohditamme miksi biofilmi ei joskus muodostu MBBR -medialle ottaen huomioon eri näkökohdat, kuten järjestelmän työperiaate ja tekijät, jotka vaikuttavat biofilmien muodostumiseen.
MBBR -prosessin periaate
MBBR -väliaine mahdollistaa mikro -organismien kiinnittyä kantajan pintaan ja muodostaa biofilmin. Kun jätevedet virtaavat kantoaaltopinnan, orgaanisen aineen ja liuenneen hapen yli vedessä diffundoitua biofilmiin. Biofilmin mikro -organismit metaboloivat ja assimiloivat orgaanista ainetta hapen läsnä ollessa. Hajottamistuotteet diffundoivat sitten takaisin vesifaasiin ja ilmaan, hajottaen jäteveden orgaaniset epäpuhtaudet tehokkaasti.
Characklisin, Liun ja muiden mukaan mikrobikalvon muodostuminen tapahtuu tyypillisesti neljä vaihetta: kantajapinnan modifikaatio, palautuva kiinnitys, peruuttamaton kiinnitys ja biofilmien muodostuminen. Tämä prosessi voidaan jakaa kahteen päävaiheeseen: mikrobien adsorptio ja sekvestoinnin kasvu.
Biofilmien muodostumiseen vaikuttavat tekijät MBBR: ssä
1. Kantajan pinnan ominaisuudet
Pintavaraus, karheus, hiukkaskoko ja MBBR -kantaja vaikuttaa suoraan biofilmien kiinnittymiseen ja muodostumiseen. Mikro -organismeilla on yleensä negatiivinen varaus niiden pinnalla normaaleissa kasvuolosuhteissa. Karkea kantajapinta helpottaa bakteerien kiinnittymistä ja immobilisointia.
♦ Kantajan suurempi pintapinta -ala lisää bakteerien ja kantoaalton välistä tehokasta kosketusaluetta verrattuna sileään pintaan.
♦ Kantajapinnan karkeat osat, kuten reiät ja halkeamat, toimivat suojana suojattuna kiinnitettyjä bakteereja hydraulisilta leikkausvoimilta.
Pienemmät hiukkaskokoiset kantajat tuottavat todennäköisemmin biofilmejä niiden alhaisen keskinäisen kitkan ja suuren spesifisen pinta -alan vuoksi. Kantajapitoisuus on myös ratkaisevan tärkeää biofilmien muodostumiselle. Wagner havaitsi, että erittäin alhaisissa kantoaalto -massapitoisuuksissa, jopa paksulla biofilmillä, vakaa poisto -määrää ei voitu saavuttaa tulenkestävän jäteveden käsittelyssä. Kuitenkin kantajapitoisuudessa 20-30 g/l, reaktori voisi saavuttaa vakaan poistoasteen jopa vain 20%: lla kantajista, joilla on ohut biofilmi.
2. suspendoitu mikrobipitoisuus
Yleensä, kun suspendoituneiden mikro -organismien pitoisuus kasvaa, myös mikro -organismien ja kantajan välinen kosketusmahdollisuus kasvaa. Suspendoituneiden mikro -organismien kriittinen pitoisuus mikrobien kiinnittymisen aikana. Ennen tätä kriittistä arvoa mikrobien kuljetus ja diffuusio nestefaasista kantaja -pintaan on säätövaihe. Kun tämä arvo on ylitetty, kantoaaltopinta -alan mikrobien kiinnittyminen ja immobilisaatio rajoittaa kantoaaltopinta -ala, eivätkä ole enää riippuvaisia suspendoituneiden mikro -organismien pitoisuudesta.
3. suspendoituneiden mikro -organismien aktiivisuus
Mikrobinen aktiivisuus, jota kuvataan spesifisellä kasvunopeudella (μ), on ratkaisevan tärkeää tutkittaessa biofilmien muodostumisen alkuvaiheita. Kankarin pinnalla nitrifioivien bakteerien nitrifiointibakteerien kiinnittymis- ja kiinnitysnopeus ovat verrannollinen suspendoituneiden nitrifiointibakteerien aktiivisuuteen.
♦ Kun suspendoituneiden mikro -organismien biologinen aktiivisuus on korkea, niiden kyky erittää solunulkoisia polymeerejä on myös suurempi.
♦ Energiataso, jolla mikro -organismit elävät, liittyy suoraan niiden kasvuvauhtiin.
♦ Mikro -organismien pintarakenne vaihtelee niiden aktiivisuuden mukaan.
♦ Tekijöillä, kuten mikrobien kosketusaika kantaja -asteen kanssa, hydraulisen retentioajan (HRT), nestemäisen faasin pH: n ja hydrodynaamisen leikkausvoiman kanssa.
Vaikuttavat tekijät MBBR -biofilmien muodostumisprosessin aikana
1.Filmien muodostumisprosessin toimet
Nämä voimat edistävät suoraan mikro -organismien ja kantajapinnan välistä vuorovaikutusta, ja sillä on ratkaiseva rooli koko biofilmin muodostumisprosessissa.
2. Kankarin pinnan hydrofiilisyyden vaikutus
GPUC -kantaja sisältää hydrofiilisiä ryhmiä, kuten -OH- ja amidiryhmiä. Useimmilla mikro -organismeilla on hyvä hydrofiilisyys, ja kantajapinnan ja mikro -organismin pinta voi muodostaa vedyn sidosrakenteita. Hydrofiilisen kantajapinnan vapaa energia on alhaisempi kuin hydrofobisen, mikä helpottaa veden mikro -organismien lähestymistapaa ja adsorboida hydrofiilisen kantajapinnan kasvua.
3. Lämpötilan vaikutus biofilmien muodostumisessa
Aerobisten mikro -organismien sopiva lämpötila -alue on 10 ~ 35 astetta. Veden lämpötila vaikuttaa merkittävästi nitrifiointien bakteerien kasvuun ja nitrifikaatioasteen kasvuun. Useimpien nitrifioivien bakteerien optimaalinen kasvulämpötila on 25 - 30 astetta. Kun lämpötila on alle 25 astetta tai yli 30 astetta, nitrifiointien bakteerien kasvu hidastuu ja alle 10 astetta, niiden kasvu ja nitrifikaatio hidastuvat merkittävästi.
10 asteen, 20 asteen ja 35 asteen suoritetut testit osoittivat, että 10 asteessa biofilmien muodostuminen alkoi hitaasti, huomattavan biofilmin kiinnittymisen jälkeen 7 päivän kuluttua ja kypsyminen 21 päivän kuluttua, enimmäisbiomassa on 2,1 g/l. 35 asteessa biofilmi alkoi muodostua 4 päivän kuluttua ja kypsyi noin 19 päivän kuluttua, enimmäisbiofilmin määrä oli 3,5 g/l. 20 asteessa biofilmi alkoi muodostua 2 päivän kuluttua ja saavutti enimmäisbiofilmin määrä 5,7 g/l noin 10 päivän kuluttua. On selvää, että lämpötilassa on merkittävä vaikutus biofilmien muodostumiseen, nopeamman aloittamisen 15-30 asteen välillä.
Lämpötila on avaintekijä, joka vaikuttaa biologiseen aktiivisuuteen ja metaboliseen kapasiteettiin, mikä vaikuttaa nitrifikaatioreaktioprosessiin pääasiassa nitrifiointibakteerien kasvukuvion ja biologisen aktiivisuuden avulla. Se vaikuttaa biokemialliseen reaktionopeuteen ja hapensiirtonopeuteen.
4. Kantajakohtaisen pinta -alan ja pinnan karheuden vaikutus biofilmin tarttumisen suorituskykyyn
Suuri spesifinen pinta -ala ja karheus parantavat kantoaalton kykyä kaapata mikro -organismeja. Kantajilla, joilla on korkea pinnan karheus, on voimakkaampi kyky jakaa veden virtaus uudelleen, vähentää leikkausvoimaa biofilmiin ja tarjota suotuisan ympäristön mikro -organismien ja substraatin väliseen sekoittumiseen ja kosketukseen. Karkealla pinnalla on paksumpi laminaarinen rajakerros kuin sileällä pinnalla, joka tarjoaa hyvän staattisen hydrodynaamisen ympäristön ja välttää veden virtausleikkauksen haitalliset vaikutukset kiinnittyneiden mikro -organismien kasvuun.