ΓΙΑΤΙ Τα μέσα MBBR σας δεν μπορούν να τραβήξουν βιοφίλμ σε δύο εβδομάδες και πώς να φτιάξετε το βιοφίλμ μας γρήγορα;

ΓΙΑΤΙ Τα μέσα MBBR σας δεν μπορούν να τραβήξουν βιοφίλμ σε δύο εβδομάδες

και Πώς να κάνουμε το Biomedia μας Γρήγορα Biofilm;

Από: Cody Aquasust

Ημερομηνία δημοσίευσης: 29 Απριλίου 2022

Ετικέτες ανάρτησης:

Τι είναι η τεχνολογία MBBR ή MBBR; Το MBBR είναι μια αποτελεσματική μέθοδος επεξεργασίας λυμάτων με χαμηλό όγκο ιλύος και απλή λειτουργία και διαχείριση. Αυτό το άρθρο εισάγει κυρίως γιατί το Biomedia μερικές φορές δεν μπορεί να κάνει Biofilm από διάφορες πτυχές, όπως η αρχή του συστήματος MBBR και οι παράγοντες που επηρεάζουν το σχηματισμό.

Το μέσο MBBR είναι να κάνει μικροοργανισμούς να προσκολλώνται στην επιφάνεια του φορέα MBBR και να σχηματίζουν ένα βιοφίλμ. Όταν τα λύματα ρέουν μέσα από την επιφάνεια του φορέα, η οργανική ύλη και το διαλυμένο οξυγόνο στα λύματα διαχέονται στο εσωτερικό του βιοφίλμ. Οι μικροοργανισμοί εντός της μεμβράνης πραγματοποιούν μεταβολισμό αποσύνθεσης και αναβολισμό του οργανισμού σε οργανική ύλη παρουσία οξυγόνου, ενώ οι μεταβολίτες αποσύνθεσης διαχέονται από το βιοφίλμ στην υδατική φάση και στον αέρα, αποικοδομώντας έτσι την οργανική ουσία στα λύματα.

Άρθρο

● Αρχή της διαδικασίας MBBR (διαδικασία ανάρτησης)

● Παράγοντες που επηρεάζουν το MBBR biofilmed

1. Ιδιότητες επιφάνειας MBBR Bio Carrier

2. Αιωρούμενη μικροβιακή συγκέντρωση

3. Δραστηριότητα αιωρούμενων μικροοργανισμών

● Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία του MBBR biofilmed

1. Δυνάμεις στη διαδικασία ανάρτησης φιλμ βιο-φορέα

2. Επίδραση της υδροφιλικότητας της επιφάνειας του φορέα

3. Επίδραση της θερμοκρασίας στη συμπεριφορά ανάρτησης μεμβράνης

4. Επίδραση της ειδικής επιφάνειας του φορέα MBBR και της τραχύτητας της επιφάνειας στην απόδοση πρόσφυσης του βιοφίλμ.

Στα μέσα MBBR, οι οργανικοί ρύποι, το διαλυμένο οξυγόνο και διάφορα βασικά θρεπτικά συστατικά πρέπει πρώτα να διαχέονται από την υγρή φάση στην επιφάνεια του βιοφίλμ και μετά στο εσωτερικό του βιοφίλμ και μόνο οι ρύποι που διαχέονται στην επιφάνεια ή στο εσωτερικό του βιοφίλμ μπορούν αποσυντίθενται και μετασχηματίζονται από τους μικροοργανισμούς μέσα στο βιοφίλμ και τελικά σχηματίζουν διάφορους μεταβολίτες. Επιπλέον, στα μέσα MBBR, οι μικροοργανισμοί ακινητοποιούνται στον φορέα, επιτυγχάνοντας έτσι τον διαχωρισμό SRT και HRT (υδραυλικός χρόνος συγκράτησης), που επιτρέπει την ανάπτυξη και αναπαραγωγή μικροοργανισμών με αργό ρυθμό πολλαπλασιασμού. Επομένως, τα μέσα MBBR είναι ένα σταθερό και ποικίλο μικροβιακό οικοσύστημα.

 

◆ Aquasust MBBR ProΔιάγραμμα ροής cess

Αρχή της διαδικασίας MBBR (διαδικασία αναρτημένης μνήμης)

Σύμφωνα με τον Characklis, οι Liu et al. ο σχηματισμός μικροβιακού φιλμ συνήθως περνά από τέσσερα στάδια:MBBR τροποποίηση επιφάνειας φορέα,αναστρέψιμη προσάρτηση, μη αναστρέψιμη προσκόλληση, και σχηματισμός βιοφίλμ.

Η συγκεκριμένη περιγραφή έχει ως εξής: το μικροβιακό φιλμ που κρέμεται στον φορέα MBBR μπορεί να χωριστεί σε δύο στάδια:μικροβιακή προσρόφησηκαιανάπτυξη δέσμευσης.

Αφού προστεθεί ο φορέας στο υδάτινο σώμα,το πρώτοεισέρχεται στην περίοδο προσρόφησης. Μερικοί από τους μικροοργανισμούς και τα νηματώδη υλικά έχουν προσκολληθεί στην επιφάνεια του φορέα και η θέση όπου συνδέονται περισσότερα υλικά είναι συχνά το κοίλο τμήμα του φορέα, το οποίο δεν διασπάται εύκολα από τη ροή του νερού.Αυτή τη στιγμή, οι μικροοργανισμοί σε εναιώρημα αναπτύσσονται σε μεγάλες ποσότητες και εμφανίζεται ένα πιο εμφανές στρώμα λάσπης.

Μετά από μη αναστρέψιμη προσκόλληση, οι μικροοργανισμοί αποκτούν ένα σχετικά σταθερό περιβάλλον ανάπτυξης στην επιφάνεια του φορέα και οι μικροοργανισμοί στη λάσπη που προσροφάται στον φορέα σύντομα αρχίζουν να αναπτύσσονται υπό την προϋπόθεση επαρκής παροχής οξυγόνου και υποστρώματος.

Με την αύξηση του χρόνου εξημέρωσης της καλλιέργειας, το βιοφίλμ που αναπτυσσόταν στην επιφάνεια του φορέα αυξήθηκε επίσης γρήγορα, κάλυψε σταδιακά ολόκληρη την επιφάνεια του φορέα και άρχισε να πυκνώνει. Ωστόσο, η ανάπτυξη του βιοφίλμ δεν ήταν ομοιόμορφη, στα πιο εμφανή μέρη του φορέα, το βιοφίλμ ήταν πιο λεπτό, ενώ τα κοίλα μέρη αναπτύχθηκαν αρκετά ευημερούσες αποικίες, γεγονός που έδειξε ότι η υδροδυναμική διάτμηση είχε σημαντική επίδραση στην ανάπτυξη του βιοφίλμ. Καθώς ολοένα και περισσότερα βιοφίλμ προσκολλώνται στους φορείς, η φαινομενική πυκνότητα των φορέων σταδιακά μειώνεται και γίνεται ελαφρύτερη και πιο εύκολη στη ρευστοποίηση, ενώ οι φορείς στη φθίνουσα ζώνη έχουν βραδύτερο ρυθμό μείωσης.

 

MBBR Media Biofilm μετά από 14 ημέρες στο Aeration Tank

Παράγοντες που επηρεάζουν το MBBR biofilmed

Σχετιζόταν μετη φύση της επιφάνειας του φορέα(υδροφιλία επιφάνειας φορέα, επιφανειακό φορτίο, χημική σύνθεση επιφάνειας και τραχύτητα επιφάνειας),τη φύση των μικροοργανισμών(είδη μικροοργανισμών, συνθήκες καλλιέργειας, δραστηριότητα και συγκέντρωση) καιπεριβαλλοντικοί παράγοντες(pH, ιοντική ισχύς, υδραυλική διάτμηση, θερμοκρασία, συνθήκες θρεπτικών συστατικών και χρόνος επαφής μεταξύ των μικροοργανισμών και του φορέα).

1. MBBR Carrier surface properties

Η ιδιότητα του επιφανειακού φορτίου φορέα, η τραχύτητα, το μέγεθος σωματιδίων και η συγκέντρωση του φορέα επηρεάζουν άμεσα την προσκόλληση και το σχηματισμό βιοφίλμ στην επιφάνειά του. Σε κανονικό περιβάλλον ανάπτυξης, οι μικροοργανισμοί έχουν αρνητικό φορτίο στην επιφάνειά τους. Η τραχύτητα της επιφάνειας του φορέα διευκολύνει την προσκόλληση και την ακινητοποίηση των βακτηρίων στην επιφάνειά της.

① Η επιφάνεια του φορέα αυξάνει την αποτελεσματική περιοχή επαφής μεταξύ των βακτηρίων και του φορέα σε σύγκριση με μια λεία επιφάνεια.

② Τραχιά μέρη της επιφάνειας του φορέα, όπως τρύπες και ρωγμές, λειτουργούν ως ασπίδα για την προστασία των προσκολλημένων βακτηρίων από τις υδραυλικές δυνάμεις διάτμησης.

Συνήχθη το συμπέρασμα ότι οι φορείς μικρού μεγέθους σωματιδίων είναι ευκολότερο να δημιουργήσουν βιοφίλμ λόγω της χαμηλής αμοιβαίας τριβής και της μεγάλης ειδικής επιφάνειας σε σύγκριση με τους φορείς μεγάλου μεγέθους σωματιδίων. Επιπλέον, η συγκέντρωση του φορέα είναι επίσης σημαντική για το βιοφίλμ MBBR.

Ο Wagner διαπίστωσε ότι σε πολύ χαμηλή συγκέντρωση μάζας φορέα, ακόμη και με πάχος βιοφίλμ 295 μm, δεν μπορούσε να επιτευχθεί σταθερός ρυθμός απομάκρυνσης κατά την επεξεργασία των πυρίμαχων λυμάτων με έναν αντιδραστήρα ανύψωσης αέρα. Ωστόσο, σε συγκέντρωση φορέα 20-30 g/L, ακόμα κι αν μόνο το 20% των φορέων είχε βιοφίλμ πάχους 75 μn, ο αντιδραστήρας ήταν ακόμα σε θέση να επιτύχει σταθερό (98%) ρυθμό απομάκρυνσης με φορτίο COD έως 58 kg/(m3-d).

 

2. Αιωρούμενη Μικροβιακή Συγκέντρωση

Γενικά, όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των αιωρούμενων μικροοργανισμών, αυξάνεται η πιθανότητα πιθανής επαφής μεταξύ των μικροοργανισμών και του φορέα. Τα αποτελέσματα πολλών μελετών έχουν δείξει ότι υπάρχει μια κρίσιμη συγκέντρωση αιωρούμενων μικροοργανισμών κατά τη μικροβιακή προσκόλληση. Καθώς η μικροβιακή συγκέντρωση αυξάνεται, η μικροβιακή μεταφορά μέσω βαθμίδων συγκέντρωσης ενισχύεται.

Πριν από την κρίσιμη τιμή, η μικροβιακή μεταφορά και διάχυση από την υγρή φάση στην επιφάνεια του φορέα είναι το στάδιο ελέγχου. Μόλις ξεπεραστεί αυτή η κρίσιμη τιμή, η μικροβιακή προσκόλληση και ακινητοποίηση στην επιφάνεια του φορέα περιορίζεται από την αποτελεσματική επιφάνεια του φορέα και δεν εξαρτάται πλέον από τη συγκέντρωση των αιωρούμενων μικροοργανισμών. Ωστόσο, μετά την ισορροπία της προσκόλλησης και της ακινητοποίησης, η ποσότητα των μικροοργανισμών στην επιφάνεια του φορέα προσδιορίζεται από τους μικροοργανισμούς και τις ιδιότητες της επιφάνειας του φορέα.

3. Δραστηριότητα αιωρούμενων μικροοργανισμών

Η μικροβιακή δραστηριότητα συνήθως περιγράφεται από τον ειδικό ρυθμό ανάπτυξης (μ) των μικροοργανισμών, δηλαδή, τον ρυθμό ανάπτυξης και αναπαραγωγής των μικροοργανισμών ανά μονάδα μάζας. Επομένως, κατά τη μελέτη της επίδρασης της μικροβιακής δραστηριότητας στα αρχικά στάδια του σχηματισμού βιοφίλμ, είναι ζωτικής σημασίας να ελέγχεται ο ειδικός ρυθμός ανάπτυξης των αιωρούμενων μικροοργανισμών. Τα αποτελέσματα της μελέτης για το σχηματισμό ετερότροφων βιοφίλμ από τους Bryers et al. έδειξε ότι η ποσότητα και ο αρχικός ρυθμός προσκόλλησης και στερέωσης των νιτροποιητικών βακτηρίων στην επιφάνεια του φορέα ήταν ανάλογα με τη δραστηριότητα των αιωρούμενων νιτροποιητικών βακτηρίων.

① Όταν η βιολογική δραστηριότητα των αιωρούμενων μικροοργανισμών είναι υψηλή, η ικανότητά τους να εκκρίνουν εξωκυτταρικά πολύμορφα είναι υψηλότερη.

② Το ενεργειακό επίπεδο στο οποίο ζουν οι μικροοργανισμοί σχετίζεται άμεσα με το ρυθμό ανάπτυξής τους.

③ Η δομή της επιφάνειας των μικροοργανισμών ποικίλλει ανάλογα με τη δραστηριότητά τους.

④ Χρόνος μικροβιακής επαφής με τον φορέα.

⑤ Υδραυλικός χρόνος συγκράτησης (HRT).

⑥ pH υγρής φάσης.

⑦ Υδροδυναμική διατμητική δύναμη.

Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία του MBBR biofilmed

1. Δυνάμεις στη διαδικασία MBBR Biofilmed

Συμβάλλει άμεσα στην άμεση αλληλεπίδραση μεταξύ των μικροοργανισμών και της επιφάνειας του φορέα και διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο σε ολόκληρη τη διαδικασία βιοφίλμ MBBR.

2. Επίδραση της υδροφιλικότητας της επιφάνειας του φορέα

Η επιφάνεια του φορέα GPUC περιέχει υδρόφιλες ομάδες όπως -ΟΗ και αμιδικές ομάδες, και οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί έχουν καλή υδροφιλία και η επιφάνεια του φορέα και η επιφάνεια του μικροοργανισμού μπορούν να σχηματίσουν δομή δεσμού υδρογόνου. Εν τω μεταξύ, η ελεύθερη ενέργεια της επιφάνειας του υδρόφιλου φορέα είναι χαμηλότερη από εκείνη της υδρόφοβης επιφάνειας φορέα και οι μικροοργανισμοί στο νερό είναι πιο πιθανό να πλησιάσουν την επιφάνεια του υδρόφιλου φορέα για προσρόφηση και ανάπτυξη.

3. Επίδραση της θερμοκρασίας στο MBBR biofilmed

Το κατάλληλο εύρος θερμοκρασίας για αερόβιους μικροοργανισμούς είναι 10~35 βαθμοί. Η θερμοκρασία του νερού έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στην ανάπτυξη των νιτροποιητικών βακτηρίων και στον ρυθμό νιτροποίησης. Η κατάλληλη θερμοκρασία ανάπτυξης για τα περισσότερα νιτροποιητικά βακτήρια είναι 25~30 βαθμούς, όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από 25 βαθμούς ή υψηλότερη από 30 βαθμούς, η ανάπτυξη των νιτροποιητικών βακτηρίων επιβραδύνεται, κάτω από 10 βαθμούς η ανάπτυξη των νιτροποιητικών βακτηρίων και η νιτροποίηση επιβραδύνεται σημαντικά .

Η δοκιμή με βιοφίλμ MBBR διεξήχθη στους 10 βαθμούς, 20 μοίρες και 35 μοίρες, και η ποσότητα των μικροοργανισμών που συνδέονται με το πληρωτικό μετρήθηκε επίσης κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας ανάρτησης μεμβράνης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι: στους 10 βαθμούς, το MBBR biofilm ξεκίνησε αργά και χρειάστηκαν 7 ημέρες για να συνδεθεί εμφανές βιοφίλμ και το βιοφίλμ MBBR ωρίμασε μετά από 21 ημέρες και η μέγιστη ποσότητα συνδεδεμένης βιομάζας ήταν 2,1 g/L. στους 35 βαθμούς, τα μέσα MBBR άρχισαν να σχηματίζουν βιοφίλμ μετά από 4 ημέρες και το βιοφίλμ MBBR ωρίμασε. Η μέγιστη ποσότητα συνδεδεμένου βιοφίλμ ήταν 3,5 g/L μετά από περίπου 19 ημέρες. Περίπου στους 20 βαθμούς, το βιοφίλμ άρχισε να σχηματίζεται μετά από 2 ημέρες και η μέγιστη ποσότητα συνδεδεμένου βιοφίλμ ήταν 5,7 g/L μετά από περίπου 10 ημέρες. Μπορεί να φανεί ότι η επίδραση της θερμοκρασίας στο κρεμαστό φιλμ δεν ήταν πολύ εμφανής και ότι το βιοφίλμ μπορούσε να σχηματιστεί στην επιφάνεια του πληρωτικού υλικού εντός 15-30 βαθμών και το φιλμ κρέμας ξεκίνησε πιο γρήγορα.

Η θερμοκρασία είναι ένας βασικός παράγοντας που επηρεάζει τη βιολογική δραστηριότητα και τη μεταβολική ικανότητα και η επίδρασή της στη διαδικασία αντίδρασης νιτροποίησης έγκειται κυρίως στο πρότυπο ανάπτυξης και στη βιολογική δραστηριότητα των νιτροποιητικών βακτηρίων.

Η επίδραση της θερμοκρασίας στη βιολογική δραστηριότητα εκδηλώνεται ωςτην επίδραση στον ρυθμό βιοχημικής αντίδρασηςκαιτην επίδραση στον ρυθμό μεταφοράς οξυγόνου.

 

Μέσα μεταφοράς Aquasust Biofilm MBBR σε δεξαμενή αερισμού σε δύο μήνες

4. Επίδραση της ειδικής επιφάνειας του φορέα MBBR και της τραχύτητας της επιφάνειας στην απόδοση πρόσφυσης βιοφίλμ

Η μεγάλη ειδική επιφάνεια και η τραχύτητα βελτιώνουν την ικανότητα του φορέα να συλλαμβάνει μικροοργανισμούς. Οι φορείς με μεγάλη τραχύτητα επιφάνειας έχουν ισχυρότερη ικανότητα ανακατανομής στη ροή του νερού, έτσι ώστε η ροή του νερού στον αντιδραστήρα να έχει λιγότερη δύναμη διάτμησης στο βιοφίλμ του φορέα, και ταυτόχρονα να παρέχει ένα ευνοϊκό εσωτερικό περιβάλλον για την ανάμειξη και την επαφή μεταξύ μικροοργανισμών και υποστρώματος , το οποίο προάγει τη συσσώρευση βιοφίλμ στην επιφάνεια συσκευασίας. Η τραχιά επιφάνεια έχει ένα παχύτερο στρωτό οριακό στρώμα από την λεία επιφάνεια, το οποίο μπορεί να παρέχει ένα καλό στατικό υδροδυναμικό περιβάλλον αποφεύγοντας έτσι την αρνητική επίδραση της διάτμησης ροής νερού στην ανάπτυξη προσκολλημένων μικροοργανισμών.