Als doorgewinterde verkoper in de waterbehandelingsindustrie ben ik verheugd om inzichten te delen in de bewegende bed Biofilm Reactor (MBBR) -technologie, een zeer efficiënte methode voor afvalwaterbehandeling die bekend staat om zijn lage slibvolume en eenvoudige werking. In dit artikel zullen we duiken op waarom de biofilm zich soms niet op de MBBR -media vormt, rekening houdend met verschillende aspecten zoals het werkprincipe van het systeem en factoren die de vorming van biofilm beïnvloeden.
Principe van het MBBR -proces
Met de MBBR -media kunnen micro -organismen zich hechten aan het oppervlak van de drager en een biofilm vormen. Wanneer afvalwater over het dragersoppervlak stroomt, diffunderen organische stof en opgeloste zuurstof in het water in de biofilm. De micro -organismen binnen de biofilm metaboliseren en assimileren de organische stof in aanwezigheid van zuurstof. De ontledingsproducten diffunderen vervolgens terug in de waterfase en lucht, waardoor de organische verontreinigende stoffen in het afvalwater effectief worden afgebroken.
Volgens Characklis, Liu en anderen gaat de vorming van de microbiële film meestal door vier fasen: drageroppervlakmodificatie, omkeerbare bevestiging, onomkeerbare bevestiging en biofilmvorming. Dit proces kan worden onderverdeeld in twee hoofdfasen: microbiële adsorptie- en sekwestratiegroei.
Factoren die de vorming van biofilm in MBBR beïnvloeden
1. Carrier Surface Properties
De oppervlaktelading, ruwheid, deeltjesgrootte en concentratie van de MBBR -drager beïnvloedt direct biofilm -bevestiging en vorming van de biofilm. Micro -organismen hebben meestal een negatieve lading op hun oppervlak onder normale groeiomstandigheden. Een ruw drageroppervlak vergemakkelijkt bacteriële bevestiging en immobilisatie.
♦ Een groter oppervlak van de drager verhoogt het effectieve contactgebied tussen bacteriën en de drager in vergelijking met een glad oppervlak.
♦ Ruwe delen van het drageroppervlak, zoals gaten en scheuren, fungeren als een schild om de gehalte bacteriën te beschermen tegen hydraulische afschuifkrachten.
Kleinere dragers van de deeltjesgrootte hebben meer kans om biofilms te genereren vanwege hun lage wederzijdse wrijving en een groot specifiek oppervlak. Carrierconcentratie is ook cruciaal voor de vorming van biofilm. Wagner ontdekte dat bij zeer lage dragersconcentraties, zelfs met een dikke biofilm, een stabiele verwijderingssnelheid niet kon worden bereikt bij de behandeling van vuurvast afvalwater. Bij een dragerconcentratie van 20-30 g/l zou de reactor echter een stabiele verwijderingssnelheid kunnen bereiken, zelfs met slechts 20% van de dragers met een dunne biofilm.
2. Opgehangen microbiële concentratie
Over het algemeen neemt de kans op contact tussen micro -organismen en de drager ook toe naarmate de concentratie van gesuspendeerde micro -organismen toeneemt. Er is een kritische concentratie van gesuspendeerde micro -organismen tijdens microbiële hechting. Vóór deze kritieke waarde is microbieel transport en diffusie van de vloeibare fase naar het drageroppervlak de regerende stap. Zodra deze waarde is overschreden, worden microbiële bevestiging en immobilisatie op het dragersoppervlak beperkt door het effectieve oppervlak van de drager en zijn ze niet langer afhankelijk van de concentratie van gesuspendeerde micro -organismen.
3. Activiteit van gesuspendeerde micro -organismen
Microbiële activiteit, beschreven door de specifieke groeisnelheid (μ), is cruciaal bij het bestuderen van de beginfasen van biofilmvorming. De hoeveelheid en initiële hechtingssnelheid en fixatie van nitrificerende bacteriën op het dragersoppervlak zijn evenredig met de activiteit van gesuspendeerde nitrificerende bacteriën.
♦ Wanneer de biologische activiteit van gesuspendeerde micro -organismen hoog is, is hun vermogen om extracellulaire polymeren af te scheiden ook hoger.
♦ Het energieniveau waarop micro -organismen leven, is direct gerelateerd aan hun groeisnelheid.
♦ De oppervlaktestructuur van micro -organismen varieert met hun activiteit.
♦ Factoren zoals microbiële contacttijd met de drager, hydraulische retentietijd (HRT), de pH van de vloeistoffase en hydrodynamische afschuifkracht spelen ook een rol.
Beïnvloedend factoren tijdens het MBBR -vormingsproces van biofilm
1.Fores in het biofilmvormingsproces
Deze krachten dragen rechtstreeks bij aan de interactie tussen micro -organismen en het drageroppervlak en spelen een cruciale rol in het gehele biofilmvormingsproces.
2. Effect van hydrofiliciteit van drageroppervlak
Het oppervlak van de GPUC -drager bevat hydrofiele groepen zoals -OH- en amidegroepen. De meeste micro -organismen hebben een goede hydrofiliciteit en het dragersoppervlak en het micro -organisme -oppervlak kunnen waterstofbindingsstructuren vormen. De vrije energie van een hydrofiel dragersoppervlak is lager dan die van een hydrofobe, waardoor het gemakkelijker is voor micro -organismen in water om te naderen en te adsorberen op het hydrofiele dragersoppervlak voor groei.
3. Effect van de temperatuur bij de vorming van biofilm
Het geschikte temperatuurbereik voor aerobe micro -organismen is 10 ~ 35 graden. Watertemperatuur heeft aanzienlijk invloed op de groei van nitrificerende bacteriën en de nitrificatiesnelheid. De optimale groeitemperatuur voor de meeste nitrificerende bacteriën is 25 ~ 30 graden. Wanneer de temperatuur lager is dan 25 graden of hoger dan 30 graden, vertraagt de groei van nitrificerende bacteriën en zijn hun groei en nitrificatie aanzienlijk achtergesteld.
Tests uitgevoerd op 10 graden, 20 graden en 35 graden toonden aan dat de biofilmvorming bij 10 graden langzaam begon, met merkbare biofilm hechting na 7 dagen en rijping na 21 dagen, met een maximaal verbonden biomassa van 2,1 g/l. Na 35 graden begon de biofilm zich na 4 dagen te vormen en na ongeveer 19 dagen gerijpt, met een maximaal verbonden biofilmhoeveelheid van 3,5 g/l. Na 20 graden begon de biofilm zich na 2 dagen te vormen en bereikte een maximaal aangesloten biofilmhoeveelheid van 5,7 g/l na ongeveer 10 dagen. Het is duidelijk dat de temperatuur een significante invloed heeft op de vorming van biofilm, met een snellere initiatie tussen 15-30 graad.
Temperatuur is een belangrijke factor die de biologische activiteit en metabole capaciteit beïnvloedt, die het nitrificatiereactieproces beïnvloedt, voornamelijk door het groeipatroon en de biologische activiteit van nitrificerende bacteriën. Het beïnvloedt de biochemische reactiesnelheid en de zuurstofoverdrachtssnelheid.
4. Effect van dragerspecifiek oppervlak en oppervlakteruwheid op de hechtingsprestaties van biofilm
Een groot specifiek oppervlak en ruwheid verbeteren het vermogen van de drager om micro -organismen vast te leggen. Dragers met een hoge oppervlakteruwheid hebben een sterker vermogen om de waterstroom te herverdelen, de afschuifkracht op de biofilm te verminderen en een gunstige omgeving te bieden voor het mengen en contact tussen micro -organismen en substraat. Het ruwe oppervlak heeft een dikkere laminaire grenslaag dan een glad oppervlak, die een goede statische hydrodynamische omgeving biedt en de nadelige effecten van waterstroomafschuif op de groei van aangesloten micro -organismen vermijdt.