În calitate de vânzător experimentat în industria de tratare a apei, sunt încântat să împărtășesc informații despre tehnologia reactorului de biofilm de pat în mișcare (MBBR), o metodă de tratare a apelor uzate extrem de eficiente, cunoscută pentru volumul său scăzut de nămol și funcționarea simplă. În acest articol, vom aprofunda motivul pentru care biofilmul nu reușește uneori să se formeze pe mass -media MBBR, luând în considerare diverse aspecte, cum ar fi principiul de lucru al sistemului și factorii care influențează formarea biofilmului.
Principiul procesului MBBR
Mediul MBBR permite microorganismelor să se atașeze la suprafața purtătorului și să formeze un biofilm. Când apele uzate curg peste suprafața purtătorului, materie organică și oxigenul dizolvat în apă difuzează în biofilm. Microorganismele din biofilm metabolizează și asimilează materia organică în prezența oxigenului. Produsele de descompunere apoi difuzează înapoi în faza de apă și aer, degradând efectiv poluanții organici din apele uzate.
Potrivit Characklis, Liu și alții, formarea filmului microbian trece de obicei prin patru etape: modificarea suprafeței purtătorului, atașarea reversibilă, atașarea ireversibilă și formarea biofilmului. Acest proces poate fi împărțit în două etape principale: adsorbția microbiană și creșterea sechestrării.
Factori care influențează formarea biofilmului în MBBR
1. Proprietățile suprafeței purtătorului
Sarcina de suprafață, rugozitatea, dimensiunea particulelor și concentrația purtătorului MBBR afectează direct atașarea și formarea biofilmului. Microorganismele au de obicei o încărcare negativă pe suprafața lor în condiții normale de creștere. O suprafață aspră a purtătorului facilitează atașarea și imobilizarea bacteriană.
♦ O suprafață mai mare a purtătorului crește aria de contact eficientă între bacterii și purtător în comparație cu o suprafață netedă.
♦ Părțile aspre ale suprafeței purtătorului, cum ar fi găurile și fisurile, acționează ca un scut pentru a proteja bacteriile aderente de forțele de forfecare hidraulice.
Transportatorii mai mici cu dimensiunea particulelor sunt mai susceptibile să genereze biofilme datorită frecării reciproce scăzute și a suprafeței specifice mari. Concentrația purtătorului este, de asemenea, crucială pentru formarea biofilmului. Wagner a constatat că la concentrații de masă foarte scăzute, chiar și cu un biofilm gros, nu s -a putut obține o rată de îndepărtare stabilă la tratarea apelor uzate refractare. Cu toate acestea, la o concentrație de purtător de 20-30 g/l, reactorul ar putea obține o rată de îndepărtare stabilă chiar și cu doar 20% dintre transportatorii care au un biofilm subțire.
2. Concentrația microbiană suspendată
În general, pe măsură ce concentrația de microorganisme suspendate crește, șansa de contact între microorganisme și purtător crește. Există o concentrație critică de microorganisme suspendate în timpul atașării microbiene. Înainte de această valoare critică, transportul microbian și difuzarea de la faza lichidă la suprafața purtătorului este etapa de control. Odată depășită această valoare, atașarea microbiană și imobilizarea pe suprafața purtătorului sunt limitate de suprafața efectivă a transportatorului și nu mai sunt dependente de concentrația de microorganisme suspendate.
3.Activitate a microorganismelor suspendate
Activitatea microbiană, descrisă de rata de creștere specifică (μ), este crucială atunci când se studiază etapele inițiale ale formării biofilmului. Cantitatea și rata inițială de atașare și fixarea bacteriilor de nitrifiere pe suprafața purtătorului sunt proporționale cu activitatea bacteriilor de nitrifiere suspendate.
♦ Când activitatea biologică a microorganismelor suspendate este ridicată, capacitatea lor de a secreta polimeri extracelulați este, de asemenea, mai mare.
♦ Nivelul de energie la care trăiesc microorganismele este direct legat de rata de creștere a acestora.
♦ Structura de suprafață a microorganismelor variază în funcție de activitatea lor.
♦ Factori precum timpul de contact microbian cu purtătorul, timpul de retenție hidraulică (HRT), pH -ul în faza lichidă și forța de forfecare hidrodinamică joacă, de asemenea, un rol.
Factorii de influență în timpul procesului de formare a biofilmului MBBR
1. Forțe în procesul de formare a biofilmului
Aceste forțe contribuie direct la interacțiunea dintre microorganisme și suprafața purtătorului, jucând un rol crucial în întregul proces de formare a biofilmului.
2. Efectul hidrofilicității suprafeței purtătorului
Suprafața purtătorului GPUC conține grupuri hidrofile, cum ar fi -OH și grupuri de amidă. Majoritatea microorganismelor au o hidrofilicitate bună, iar suprafața purtătoare de suprafață și microorganism pot forma structuri de legare a hidrogenului. Energia liberă a unei suprafețe de purtător hidrofile este mai mică decât cea a unuia hidrofobă, ceea ce face mai ușor pentru microorganismele în apă să se apropie și să adsorbi pe suprafața purtătorului hidrofil pentru creștere.
3. Efectul temperaturii la formarea biofilmului
Intervalul de temperatură adecvat pentru microorganisme aerobe este de 10 ~ 35 grade. Temperatura apei are un impact semnificativ asupra creșterii bacteriilor de nitrifiere și a ratei de nitrificare. Temperatura optimă de creștere pentru majoritatea bacteriilor de nitrare este de 25 ~ 30 grade. Când temperatura este sub 25 de grade sau peste 30 de grade, creșterea bacteriilor de nitrificare încetinește, iar sub 10 grade, creșterea și nitrificarea lor sunt retardate semnificativ.
Testele efectuate la 10 grade, 20 de grade și 35 de grade au arătat că la 10 grade, formarea biofilmului a început lent, cu atașament de biofilm vizibil după 7 zile și maturizare după 21 de zile, cu o biomasă maximă atașată de 2,1 g/L. La 35 de grade, biofilmul a început să se formeze după 4 zile și s -a maturizat după aproximativ 19 zile, cu o cantitate maximă de biofilm atașată de 3,5 g/L. La 20 de grade, biofilmul a început să se formeze după 2 zile și a atins o cantitate maximă de biofilm atașată de 5,7 g/L după aproximativ 10 zile. Este evident că temperatura are un impact semnificativ asupra formării biofilmului, cu o inițiere mai rapidă între gradul 15-30.
Temperatura este un factor cheie care afectează activitatea biologică și capacitatea metabolică, influențând procesul de reacție de nitrificare în principal prin modelul de creștere și activitatea biologică a bacteriilor nitrifiante. Acesta afectează rata de reacție biochimică și rata de transfer de oxigen.
4. Efectul suprafeței specifice purtătorului și rugozitatea suprafeței la performanța aderenței biofilmului
O suprafață specifică mare și rugozitate îmbunătățesc capacitatea transportatorului de a capta microorganisme. Transportatorii cu rugozitate mare a suprafeței au o capacitate mai puternică de a redistribui fluxul de apă, reducând forța de forfecare a biofilmului și oferind un mediu favorabil pentru amestecare și contact între microorganisme și substrat. Suprafața aspră are un strat de graniță laminar mai groasă decât o suprafață netedă, oferind un mediu hidrodinamic static bun și evitând efectele adverse ale forfecării fluxului de apă asupra creșterii microorganismelor atașate.