Будучи опытным продавцом в водоочистной промышленности, я рад поделиться информацией о технологии биоплентного реактора (MBBR) движущегося слоя, высокоэффективного метода очистки сточных вод, известного своим низким объемом илом и простой работой. В этой статье мы углубимся в то, почему биопленка иногда не образуется на среде MBBR, рассматривая различные аспекты, такие как принцип работы системы и факторы, влияющие на формирование биопленки.
Принцип процесса MBBR
Среда MBBR позволяет микроорганизмам прикрепляться к поверхности носителя и образовывать биопленку. Когда сточные воды текут по поверхности носителя, органическое вещество и растворенный кислород в воде диффундируют в биопленку. Микроорганизмы в биопленке метаболизируют и ассимилируют органическое вещество в присутствии кислорода. Затем продукты разложения распространяются обратно в водную фазу и воздух, эффективно разлагая органические загрязнители в сточных водах.
По словам Чараклиса, Лю и других, формирование микробной пленки обычно проходит четыре этапа: модификация поверхности носителя, обратимое прикрепление, необратимое прикрепление и образование биопленки. Этот процесс можно разделить на две основные этапы: микробную адсорбцию и рост секвестрации.
Факторы, влияющие на формирование биопленки в MBBR
1. Свойства поверхности носителя
Поверхностный заряд, шероховатость, размер частиц и концентрация носителя MBBR напрямую влияют на прикрепление и образование биопленки. Микроорганизмы обычно имеют отрицательный заряд на их поверхности в нормальных условиях роста. Грубая поверхность носителя облегчает прикрепление бактерий и иммобилизацию.
♦ Большая площадь поверхности носителя увеличивает эффективную площадь контакта между бактериями и носителем по сравнению с гладкой поверхностью.
♦ Грубые части поверхности носителя, такие как отверстия и трещины, действуют как щит для защиты приличных бактерий от гидравлических сил сдвига.
Меньшие носители частиц с большей вероятностью генерируют биопленки из -за их низкого взаимного трения и большой удельной площади поверхности. Концентрация носителя также имеет решающее значение для образования биопленки. Вагнер обнаружил, что при очень низких массовых концентрациях носителя, даже при толстой биопленке, стабильная скорость удаления не может быть достигнута при обработке рефрактерных сточных вод. Однако при концентрации носителя 20-30 г/л реактор мог бы достичь стабильной скорости удаления даже с 20% носителей, имеющих тонкую биопленку.
2. сусплентная концентрация микробов
Как правило, по мере того, как концентрация взвешенных микроорганизмов увеличивается, вероятность контакта между микроорганизмами и носителем также увеличивается. Существует критическая концентрация суспендированных микроорганизмов во время микробного прикрепления. Перед этим критическим значением микробное перенос и диффузия от жидкой фазы к поверхности носителя являются контролирующей стадией. Как только это значение будет превышено, микробное прикрепление и иммобилизация на поверхности носителя ограничены эффективной площадью поверхности носителя и больше не зависят от концентрации суспендированных микроорганизмов.
3. Активность взвешенных микроорганизмов
Микробная активность, описанная специфической скоростью роста (μ), имеет решающее значение при изучении начальных стадий образования биопленки. Количество и начальная скорость прикрепления и фиксация нитризифицирующих бактерий на поверхности носителя пропорциональны активности суспендированных нитрифицированных бактерий.
♦ Когда биологическая активность взвешенных микроорганизмов высока, их способность секретировать внеклеточные полимеры также выше.
♦ Уровень энергии, на котором живут микроорганизмы, напрямую связан с их темпами роста.
♦ Структура поверхности микроорганизмов варьируется в зависимости от их активности.
♦ Такие факторы, как микробное время контакта с носителем, гидравлическое время удержания (HRT), рН жидкой фазы и гидродинамическая сила сдвига, также играют роль.
Влияющие факторы во время процесса образования биопленки MBBR
1. Процессы в процессе образования биопленки
Эти силы напрямую способствуют взаимодействию между микроорганизмами и поверхностью носителя, играя решающую роль во всем процессе образования биопленки.
2. Появление гидрофильности поверхности носителя
Поверхность носителя GPUC содержит гидрофильные группы, такие как -OH и амидные группы. Большинство микроорганизмов обладают хорошей гидрофильностью, а поверхность носителя и поверхность микроорганизма могут образовывать водородные связывания структуры. Свободная энергия гидрофильной поверхности носителя ниже, чем у гидрофобной, что облегчает для микроорганизмов в воде и адсорбировать на поверхности гидрофильной носителя для роста.
3. Повторное значение температуры при образовании биопленки
Подходящий температурный диапазон для аэробных микроорганизмов составляет 10 ~ 35 градусов. Температура воды значительно влияет на рост нитрифицирующих бактерий и скорость нитрификации. Оптимальная температура роста для большинства нитрифицирующих бактерий составляет 25 ~ 30 градусов. Когда температура ниже 25 градусов или выше 30 градусов, рост нитрифицирующих бактерий замедляется, а ниже 10 градусов их рост и нитрификация значительно замедляются.
Испытания, проведенные с 10 градусами, 20 градусами и 35 градусами, показали, что при 10 градусах образование биопленки началось медленно, с заметным прикреплением биопленки через 7 дней и созревании через 21 день, с максимальной прикрепленной биомассой 2,1 г/л. На 35 градусов биопленка начала образовываться через 4 дня и созревать примерно через 19 дней, с максимальным прикрепленным количеством биопленки 3,5 г/л. При 20 градусах биопленка начала образовываться через 2 дня и достигла максимальной прикрепленной биопленки 5,7 г/л после примерно 10 дней. Очевидно, что температура оказывает значительное влияние на формирование биопленки, с более высокой инициацией между 15-30 степенью.
Температура является ключевым фактором, влияющим на биологическую активность и метаболическую способность, влияя на процесс реакции нитрификации, главным образом, за счет схемы роста и биологической активности нитрифицирующих бактерий. Это влияет на скорость биохимической реакции и скорость переноса кислорода.
4. Повторная область поверхности и шероховатость поверхности при характеристиках адгезии биопленки
Большая конкретная площадь поверхности и шероховатость повышают способность носителя захватывать микроорганизмы. Носители с высокой шероховатостью поверхности обладают более сильной способностью перераспределять поток воды, уменьшая силу сдвига на биопленке и обеспечивая благоприятную среду для смешивания и контакта между микроорганизмами и субстратом. Шероховатая поверхность имеет более толстый ламинарный пограничный слой, чем гладкая поверхность, предлагая хорошую статическую гидродинамическую среду и избегая побочных эффектов сдвига потока воды на рост прикрепленных микроорганизмов.