Som en erfaren sælger i vandbehandlingsindustrien er jeg begejstret over at dele indsigt i den bevægelige Bed Biofilm Reactor (MBBR) -teknologi, en meget effektiv spildevandsbehandlingsmetode, der er kendt for sin lave slamvolumen og enkel drift. I denne artikel vil vi dykke ned i, hvorfor biofilmen undertiden ikke danner på MBBR -medierne i betragtning af forskellige aspekter, såsom systemets arbejdsprincip og faktorer, der påvirker dannelse af biofilm.
Princip om MBBR -processen
MBBR -medierne gør det muligt for mikroorganismer at fastgøre til bærerens overflade og danne en biofilm. Når spildevand flyder over bæreroverfladen, er organisk stof og opløst ilt i vandet diffunderer i biofilmen. Mikroorganismerne inden for biofilm metaboliserer og assimilerer det organiske stof i nærvær af ilt. Nedbrydningsprodukterne diffunderer derefter tilbage i vandfasen og luft, hvilket effektivt nedbryder de organiske forurenende stoffer i spildevandet.
Ifølge Characklis, Liu og andre går dannelsen af den mikrobielle film typisk gennem fire trin: bæreroverflademodifikation, reversibel tilknytning, irreversibel tilknytning og dannelse af biofilm. Denne proces kan opdeles i to hovedstadier: mikrobiel adsorption og sekvestreringsvækst.
Faktorer, der påvirker dannelse af biofilm i MBBR
1. bæreroverfladeegenskaber
Overfladeladning, ruhed, partikelstørrelse og koncentration af MBBR -bæreren påvirker direkte biofilmfasthed og dannelse. Mikroorganismer har normalt en negativ ladning på deres overflade under normale vækstbetingelser. En ru bæreroverflade letter bakteriel fastgørelse og immobilisering.
♦ Et større overfladeareal af bæreren øger det effektive kontaktområde mellem bakterier og bæreren sammenlignet med en glat overflade.
♦ Grove dele af bæreroverfladen, såsom huller og revner, fungerer som et skjold for at beskytte de vedhæftede bakterier mod hydrauliske forskydningskræfter.
Mindre partikelstørrelsesbærere er mere tilbøjelige til at generere biofilmer på grund af deres lave gensidige friktion og store specifikke overfladeareal. Bærekoncentration er også afgørende for dannelse af biofilm. Wagner fandt, at ved meget lave bærermasse -koncentrationer, selv med en tyk biofilm, kunne en stabil fjernelseshastighed ikke opnås, når man behandler refraktært spildevand. Ved en bærekoncentration af 20-30 G/L kunne reaktoren imidlertid opnå en stabil fjernelseshastighed, selv med kun 20% af bærerne med en tynd biofilm.
2. suspenderet mikrobiel koncentration
Generelt, når koncentrationen af suspenderede mikroorganismer øges, øges chancen for kontakt mellem mikroorganismer og bæreren også. Der er en kritisk koncentration af suspenderede mikroorganismer under mikrobiel tilknytning. Før denne kritiske værdi er mikrobiel transport og diffusion fra væskefasen til bæreroverfladen det kontrollerende trin. Når denne værdi er overskredet, er mikrobiel tilknytning og immobilisering på bæreroverfladen begrænset af bærerens effektive overfladeareal og er ikke længere afhængige af koncentrationen af suspenderede mikroorganismer.
3.aktivitet af suspenderede mikroorganismer
Mikrobiel aktivitet, beskrevet af den specifikke vækstrate (μ), er afgørende, når man studerer de indledende stadier af dannelse af biofilm. Mængden og den indledende hastighed for fastgørelse og fiksering af nitrificerende bakterier på bæreroverfladen er proportional med aktiviteten af suspenderede nitrificerende bakterier.
♦ Når den biologiske aktivitet af suspenderede mikroorganismer er høj, er deres evne til at udskille ekstracellulære polymerer også højere.
♦ Det energiniveau, hvor mikroorganismer lever, er direkte relateret til deres vækstrate.
♦ Overfladestrukturen af mikroorganismer varierer med deres aktivitet.
♦ Faktorer såsom mikrobiel kontakttid med bæreren, hydraulisk retentionstid (HRT), flydende fase pH og hydrodynamisk forskydningsstyrke spiller også en rolle.
Påvirkning af faktorer under MBBR -biofilmformationsprocessen
1.FORFORTER I Biofilmdannelsesprocessen
Disse kræfter bidrager direkte til samspillet mellem mikroorganismer og bæreroverfladen, hvor de spiller en afgørende rolle i hele biofilmdannelsesprocessen.
2. Effekt af bæreroverfladehydrofilicitet
Overfladen af GPUC -bæreren indeholder hydrofile grupper, såsom -OH og amidgrupper. De fleste mikroorganismer har god hydrofilicitet, og bæreroverfladen og mikroorganismens overflade kan danne hydrogenbindingsstrukturer. Den frie energi fra en hydrofil bæreroverflade er lavere end for en hydrofob en, hvilket gør det lettere for mikroorganismer i vand at nærme sig og adsorbere på den hydrofile bæreroverflade til vækst.
3. Effekt af temperatur på dannelse af biofilm
Det passende temperaturområde for aerobe mikroorganismer er 10 ~ 35 grader. Vandtemperaturen påvirker væksten af nitrificerende bakterier og nitrifikationshastigheden. Den optimale væksttemperatur for de fleste nitrificerende bakterier er 25 ~ 30 grader. Når temperaturen er under 25 grader eller over 30 grader, bremser væksten af nitrificerende bakterier, og under 10 grader er deres vækst og nitrifikation betydeligt forsinket.
Tests udført ved 10 grader, 20 grader og 35 grader viste, at biofilmdannelsen ved 10 grader startede langsomt med mærkbar biofilmbinding efter 7 dage og modning efter 21 dage med en maksimal fastgjort biomasse på 2,1 g/l. Ved 35 grader begyndte biofilmen at dannes efter 4 dage og modnes efter ca. 19 dage med et maksimalt fastgjort biofilmmængde på 3,5 g/l. Ved 20 grader begyndte biofilmen at dannes efter 2 dage og nåede et maksimalt fastgjort biofilmmængde på 5,7 g/l efter ca. 10 dage. Det er tydeligt, at temperaturen har en betydelig indflydelse på dannelse af biofilm med hurtigere initiering mellem 15-30 grad.
Temperatur er en nøglefaktor, der påvirker biologisk aktivitet og metabolisk kapacitet, hvilket påvirker nitrifikationsreaktionsprocessen hovedsageligt gennem vækstmønsteret og biologisk aktivitet af nitrificerende bakterier. Det påvirker den biokemiske reaktionshastighed og den iltoverførselshastighed.
4. Effekt af bærespecifikt overfladeareal og overfladefremhed på biofilmadhæsionsydelse
Et stort specifikt overfladeareal og ruhed forbedrer transportørens evne til at fange mikroorganismer. Luftfartsselskaber med høj overfladefremhed har en stærkere evne til at omfordele vandstrømmen, reducere forskydningskraften på biofilmen og tilvejebringe et gunstigt miljø til blanding og kontakt mellem mikroorganismer og underlag. Den ru overflade har et tykkere laminært grænselag end en glat overflade, der tilbyder et godt statisk hydrodynamisk miljø og undgår de skadelige virkninger af vandstrømningskær på væksten af tilknyttede mikroorganismer.