Sebagai jurujual yang berpengalaman dalam industri rawatan air, saya teruja untuk berkongsi pandangan ke dalam teknologi Bed Biofilm Reactor (MBBR) yang bergerak, kaedah rawatan air sisa yang sangat cekap yang dikenali untuk jumlah enapcemar yang rendah dan operasi mudah. Dalam artikel ini, kita akan menyelidiki mengapa biofilm kadang -kadang gagal membentuk media MBBR, memandangkan pelbagai aspek seperti prinsip kerja sistem dan faktor yang mempengaruhi pembentukan biofilm.
Prinsip proses MBBR
Media MBBR membolehkan mikroorganisma melekat pada permukaan pembawa dan membentuk biofilm. Apabila air sisa mengalir ke atas permukaan pembawa, bahan organik dan oksigen terlarut di dalam air meresap ke dalam biofilm. Mikroorganisma dalam biofilm memetabolisme dan mengasimilasikan bahan organik dengan kehadiran oksigen. Produk penguraian kemudian meresap kembali ke fasa air dan udara, dengan berkesan merendahkan bahan pencemar organik dalam air sisa.
Menurut Characklis, Liu, dan lain -lain, pembentukan filem mikrob biasanya melalui empat peringkat: pengubahsuaian permukaan pembawa, lampiran yang boleh diterbalikkan, lampiran yang tidak dapat dipulihkan, dan pembentukan biofilm. Proses ini boleh dibahagikan kepada dua peringkat utama: penjerapan mikrob dan pertumbuhan penyerapan.
Faktor yang mempengaruhi pembentukan biofilm dalam mbbr
1. Sifat permukaan pembawa
Caj permukaan, kekasaran, saiz zarah, dan kepekatan pembawa MBBR secara langsung memberi kesan kepada lampiran dan pembentukan biofilm. Mikroorganisma biasanya mempunyai caj negatif pada permukaannya di bawah keadaan pertumbuhan normal. Permukaan pembawa kasar memudahkan lampiran bakteria dan imobilisasi.
♦ Kawasan permukaan yang lebih besar pembawa meningkatkan kawasan hubungan yang berkesan antara bakteria dan pembawa berbanding permukaan yang licin.
♦ Bahagian kasar permukaan pembawa, seperti lubang dan retak, bertindak sebagai perisai untuk melindungi bakteria yang dipatuhi dari daya ricih hidraulik.
Pembawa saiz zarah yang lebih kecil lebih cenderung untuk menjana biofilm kerana geseran bersama rendah dan kawasan permukaan spesifik yang besar. Kepekatan pembawa juga penting untuk pembentukan biofilm. Wagner mendapati bahawa pada kepekatan massa pembawa yang sangat rendah, walaupun dengan biofilm tebal, kadar penyingkiran yang stabil tidak dapat dicapai ketika merawat air sisa refraktori. Walau bagaimanapun, pada kepekatan pembawa 20-30 g/l, reaktor boleh mencapai kadar penyingkiran yang stabil walaupun hanya 20% daripada pembawa yang mempunyai biofilm nipis.
2. Kepekatan mikrob yang digantung
Secara amnya, kerana kepekatan mikroorganisma yang digantung meningkat, peluang hubungan antara mikroorganisma dan pembawa juga meningkat. Terdapat kepekatan kritikal mikroorganisma yang digantung semasa lampiran mikrob. Sebelum nilai kritikal ini, pengangkutan mikrob dan penyebaran dari fasa cecair ke permukaan pembawa adalah langkah mengawal. Sebaik sahaja nilai ini melebihi, lampiran mikrob dan imobilisasi pada permukaan pembawa adalah terhad oleh kawasan permukaan yang berkesan pembawa dan tidak lagi bergantung kepada kepekatan mikroorganisma yang digantung.
3. Aktifkan mikroorganisma yang digantung
Aktiviti mikrob, yang diterangkan oleh kadar pertumbuhan tertentu (μ), adalah penting apabila mengkaji peringkat awal pembentukan biofilm. Jumlah dan kadar awal lampiran dan penetapan bakteria nitrifying pada permukaan pembawa adalah berkadar dengan aktiviti bakteria nitrifying yang digantung.
♦ Apabila aktiviti biologi mikroorganisma yang digantung tinggi, keupayaan mereka untuk merembeskan polimer ekstraselular juga lebih tinggi.
♦ Tahap tenaga di mana mikroorganisma hidup secara langsung berkaitan dengan kadar pertumbuhan mereka.
♦ Struktur permukaan mikroorganisma berbeza dengan aktiviti mereka.
Faktor -faktor seperti masa hubungan mikrob dengan pembawa, masa pengekalan hidraulik (HRT), pH fasa cecair, dan daya ricih hidrodinamik juga memainkan peranan.
Mempengaruhi faktor semasa proses pembentukan biofilm MBBR
1. Menguatkan proses pembentukan biofilm
Pasukan ini secara langsung menyumbang kepada interaksi antara mikroorganisma dan permukaan pembawa, memainkan peranan penting dalam keseluruhan proses pembentukan biofilm.
2. Kesan hidrofilik permukaan pembawa
Permukaan pembawa GPUC mengandungi kumpulan hidrofilik seperti kumpulan -OH dan kumpulan amida. Kebanyakan mikroorganisma mempunyai hidrofilik yang baik, dan permukaan pembawa dan permukaan mikroorganisma boleh membentuk struktur ikatan hidrogen. Tenaga bebas permukaan pembawa hidrofilik adalah lebih rendah daripada hidrofobik, menjadikannya lebih mudah untuk mikroorganisma dalam air untuk mendekati dan menyerap ke permukaan pembawa hidrofilik untuk pertumbuhan.
3. Kesan suhu pada pembentukan biofilm
Julat suhu yang sesuai untuk mikroorganisma aerobik adalah 10 ~ 35 darjah. Suhu air memberi kesan ketara kepada pertumbuhan bakteria nitrifying dan kadar nitrifikasi. Suhu pertumbuhan yang optimum untuk kebanyakan bakteria nitrifying adalah 25 ~ 30 darjah. Apabila suhu berada di bawah 25 darjah atau melebihi 30 darjah, pertumbuhan bakteria nitrifying melambatkan, dan di bawah 10 darjah, pertumbuhan dan nitrifikasi mereka secara signifikan.
Ujian yang dijalankan pada 10 darjah, 20 darjah, dan 35 darjah menunjukkan bahawa pada 10 darjah, pembentukan biofilm bermula perlahan -lahan, dengan lampiran biofilm yang ketara selepas 7 hari dan kematangan selepas 21 hari, dengan biomas maksimum 2.1 g/L. Pada 35 darjah, biofilm mula terbentuk selepas 4 hari dan matang selepas kira -kira 19 hari, dengan jumlah biofilm yang dilampirkan maksimum 3.5 g/L. Pada 20 darjah, biofilm mula terbentuk selepas 2 hari dan mencapai jumlah biofilm yang dilampirkan maksimum 5.7 g/L selepas kira -kira 10 hari. Adalah jelas bahawa suhu mempunyai kesan yang signifikan terhadap pembentukan biofilm, dengan permulaan yang lebih cepat antara 15-30 darjah.
Suhu adalah faktor utama yang mempengaruhi aktiviti biologi dan kapasiti metabolik, mempengaruhi proses tindak balas nitrifikasi terutamanya melalui corak pertumbuhan dan aktiviti biologi bakteria nitrifying. Ia memberi kesan kepada kadar tindak balas biokimia dan kadar pemindahan oksigen.
4. Kesan kawasan permukaan tertentu pembawa dan kekasaran permukaan pada prestasi lekatan biofilm
Kawasan permukaan dan kekasaran spesifik yang besar meningkatkan keupayaan pembawa untuk menangkap mikroorganisma. Pembawa dengan kekasaran permukaan yang tinggi mempunyai keupayaan yang lebih kuat untuk mengagihkan semula aliran air, mengurangkan daya ricih pada biofilm dan menyediakan persekitaran yang baik untuk pencampuran dan hubungan antara mikroorganisma dan substrat. Permukaan kasar mempunyai lapisan sempadan laminar yang lebih tebal daripada permukaan licin, menawarkan persekitaran hidrodinamik statik yang baik dan mengelakkan kesan buruk ricih aliran air pada pertumbuhan mikroorganisma yang dilampirkan.