מדוע מדיה MBBR שלך לא יכולה לעשות ביופילם תוך שבועיים וכיצד להפוך את הביומדיה שלנו לביופילם במהירות?

מדוע מדיה MBBR שלך לא יכולה ביופילם בעוד שבועיים

ואיך להפוך את הביומדיה שלנו לביופילם במהירות?

מאת: קודי אקוסוסט

תאריך פרסום: 29 באפריל 2022

תגיות פרסום:

מהי טכנולוגיית MBBR או MBBR? MBBR היא שיטה יעילה לטיפול בשפכים עם נפח בוצה נמוך ותפעול וניהול פשוטים. מאמר זה מציג בעיקר מדוע הביומדיה fלפעמים לא יכולה ביופילם מהיבטים שונים כמו עקרון מערכת MBBR והגורמים המשפיעים על היווצרות.

ה-MBBR Media נועד לגרום למיקרואורגניזמים להיצמד אל פני השטח של נשא ה-MBBR וליצור ביופילם. כאשר מי השפכים זורמים דרך פני השטח של המוביל, החומר האורגני והחמצן המומס בשפכים מתפזרים אל פנים הביופילם. המיקרואורגניזמים בתוך הממברנה מבצעים מטבוליזם פירוק ואנבוליזם של אורגניזם על חומר אורגני בנוכחות חמצן, בעוד מטבוליטי הפירוק מתפזרים מהביופלם לשלב המימי ולאוויר ובכך מפרקים את החומר האורגני בשפכים.

מתאר מאמר

● עקרון תהליך MBBR (תהליך תלייה)

● גורמים המשפיעים על MBBR biofilmed

1. MBBR Bio Carrier תכונות פני השטח

2. ריכוז חיידקים מושעה

3. פעילות של מיקרואורגניזמים מרחפים

● גורמים משפיעים בתהליך של MBBR biofilmed

1. כוחות בתהליך תליית סרט ביו-נשא

2. השפעת הידרופיליות משטח הנשא

3. השפעת הטמפרטורה על התנהגות תליית הסרט

4. השפעת שטח הפנים הספציפי לנשא MBBR וחספוס פני השטח על ביצועי הידבקות ביופילם.

במדיה של MBBR, מזהמים אורגניים, חמצן מומס וחומרי תזונה חיוניים שונים חייבים תחילה להתפזר מהפאזה הנוזלית אל פני השטח של הביופילם, ולאחר מכן אל פנים הביופילם, ורק המזהמים המפוזרים אל פני השטח או בתוך הביופילם יכולים להתפרק ולהפוך על ידי המיקרואורגניזמים בתוך הביופילם, ולבסוף ליצור מטבוליטים שונים. בנוסף, במדיית MBBR, המיקרואורגניזמים מקובעים על הנשא ובכך משיגים הפרדה של SRT ו-HRT (זמן שמירה הידראולי), המאפשרת גדילה ורבייה של מיקרואורגניזמים בעלי קצב ריבוי איטי. לכן, מדיה MBBR היא מערכת אקולוגית מיקרוביאלית יציבה ומגוונת.

 

◆ Aquasust MBBR Proתרשים זרימת cess

עקרון תהליך MBBR (תהליך ממברנה תלויה)

לפי Characklis, Liu et al. היווצרות סרט מיקרוביאלי עוברת בדרך כלל ארבעה שלבים:MBBR שינוי פני הספק,חיבור הפיך, התקשרות בלתי הפיכה, ויצירת ביופילם.

התיאור הספציפי הוא כדלקמן: סרט מיקרוביאלי תלוי על מנשא MBBR ניתן לחלק לשני שלבים:ספיחה של חיידקיםוצמיחת תפיסה.

לאחר הוספת המנשא לגוף המים,זה קודםנכנס לתקופת הספיחה. חלק מהמיקרואורגניזמים והחומרים החוטים הוצמדו אל פני השטח של הנשא, והמיקום שבו מחוברים חומרים נוספים הוא לרוב החלק הקעור של הנשא, שאינו נגזז בקלות על ידי זרימת המים.בזמן הזה, המיקרואורגניזמים בתרחיף גדלים בכמויות גדולות ומופיעה שכבת בוצה ברורה יותר.

לאחר התקשרות בלתי הפיכה, המיקרואורגניזמים מקבלים סביבת גידול יציבה יחסית על פני הנשא, והמיקרואורגניזמים בבוצה הנספגת על הנשא מתחילים עד מהרה לגדול בתנאי אספקת חמצן ומצע מספקים.

עם צמיחת זמן הביות של התרבות, גם הביופילם שגדל על פני הנשא גדל במהירות, כיסה בהדרגה את כל פני הנשא והחל להתעבות. עם זאת, צמיחת הביופילם לא הייתה אחידה, בחלקים הבולטים יותר של הנשא, הביופילם היה דק יותר, בעוד שבחלקים הקעורים צמחו מושבות משגשגות למדי, מה שהראה שלגזירה ההידרודינמית הייתה השפעה חשובה על צמיחת הביופילם. ככל שמוצמדים יותר ויותר סרטי ביופילם לנשאים, הצפיפות הנראית של הנשאים פוחתת בהדרגה והופכת לקלה יותר וקל יותר להוזלה, בעוד שלנשאים באזור הירידה יש ​​קצב ירידה איטי יותר.

 

MBBR Media Biofilm לאחר 14 ימים במיכל אוורור

גורמים המשפיעים על MBBR biofilmed

זה קשור לאופי משטח הנשא(הידרופיליות משטח הנשא, מטען פני השטח, הרכב כימי פני השטח וחספוס פני השטח),טבעם של מיקרואורגניזמים(מיני מיקרואורגניזמים, תנאי תרבות, פעילות וריכוז) וגורמים סביבתיים(pH, חוזק יוני, גזירה הידראולית, טמפרטורה, תנאי תזונה וזמן מגע בין מיקרואורגניזמים לנשא).

1. MBBR Carrier surface properties

תכונת המטען של פני הנשא, החספוס, גודל החלקיקים וריכוז הנשא משפיעים ישירות על ההתקשרות והיווצרות ביופילם על פני השטח שלו. בסביבת גידול רגילה, למיקרואורגניזמים יש מטען שלילי על פני השטח שלהם. החספוס של משטח הנשא מקל על התקשרות וקיבוע של חיידקים על פני השטח שלו.

① שטח הפנים של הנשא מגדיל את שטח המגע היעיל בין חיידקים לנשא בהשוואה למשטח חלק.

② חלקים מחוספסים של משטח הנשא, כגון חורים וסדקים, פועלים כמגן להגנה על החיידקים הנדבקים מפני כוחות גזירה הידראוליים.

הגיע למסקנה שלנשאי גודל החלקיקים הקטנים קל יותר ליצור סרטי ביולוגי בגלל החיכוך ההדדי הנמוך ושטח הפנים הספציפי הגדול שלהם בהשוואה לנשאים בגודל החלקיקים הגדולים. בנוסף, ריכוז הנשא חשוב גם עבור ה- MBBR biofilmed.

ואגנר מצא כי בריכוז מסת נושא נמוך מאוד, אפילו עם עובי ביופילם של 295 מיקרומטר, לא ניתן להשיג קצב הסרה יציב בעת טיפול בשפכים עקשן עם כור עילוי אוויר. עם זאת, בריכוז נשא של 20-30 גרם/ליטר, גם אם רק ל-20% מהנשאים היו סרטים ביולוגיים עבים של 75 מיקרון, הכור עדיין הצליח להשיג קצב הסרה יציב (98%) עם עומס COD של עד 58 ק"ג/(מ'3-ד').

 

2. ריכוז חיידקים מושעה

באופן כללי, ככל שריכוז המיקרואורגניזמים המרחפים עולה, כך עולה הסיכוי למגע אפשרי בין מיקרואורגניזמים לנשא. תוצאות מחקרים רבים הראו כי קיים ריכוז קריטי של מיקרואורגניזמים מרחפים במהלך התקשרות חיידקית; ככל שריכוז החיידקים עולה, הובלת החיידקים באמצעות שיפועים ריכוז משופרת.

לפני הערך הקריטי, הובלה ודיפוזיה של חיידקים מהשלב הנוזלי למשטח הנשא הוא השלב השולט; לאחר חריגה מערך קריטי זה, התקשרות חיידקים וקיבוע על פני הנשא מוגבלים על ידי שטח הפנים היעיל של הנשא ואינם תלויים עוד בריכוז המיקרואורגניזמים המרחפים. עם זאת, לאחר שיווי המשקל של התקשרות ואימוביליזציה, כמות המיקרואורגניזמים על פני הנשא נקבעת על ידי המיקרואורגניזמים ותכונות פני הנשא.

3. פעילות של מיקרואורגניזמים מרחפים

פעילות מיקרוביאלית מתוארת בדרך כלל על ידי קצב הגדילה הספציפי (μ) של מיקרואורגניזמים, כלומר קצב הגדילה והרבייה של מיקרואורגניזמים ליחידת מסה. לכן, כאשר חוקרים את ההשפעה של פעילות מיקרוביאלית על השלבים הראשוניים של היווצרות ביופילם, יש חשיבות מכרעת לשלוט בקצב הצמיחה הספציפי של מיקרואורגניזמים מרחפים.תוצאות המחקר על היווצרות סרטי ביופילם הטרוטרופיים מאת Bryers et al. הראה כי הכמות והקצב הראשוני של התקשרות וקיבוע של חיידקים מחנקים על פני הנשא היו פרופורציונליים לפעילות של חיידקים מחנקים מרחפים.

① כאשר הפעילות הביולוגית של מיקרואורגניזמים מרחפים גבוהה, יכולתם להפריש פולימורפים תאיים גבוהה יותר.

② רמת האנרגיה שבה חיים מיקרואורגניזמים קשורה ישירות לקצב הגדילה שלהם.

③ מבנה פני השטח של מיקרואורגניזמים משתנה בהתאם לפעילותם.

④ זמן מגע מיקרוביאלי עם הנשא.

⑤ זמן שמירה הידראולי (HRT).

⑥ pH שלב נוזלי.

⑦ כוח גזירה הידרודינמי.

גורמים משפיעים בתהליך של biofilmed MBBR

1. כוחות בתהליך MBBR Biofilmed

זה תורם ישירות לאינטראקציה הישירה בין המיקרואורגניזמים לפני השטח של הנשא, וממלא תפקיד מכריע בכל תהליך הביפילם של MBBR.

2. השפעת הידרופיליות משטח הנשא

פני השטח של נשא GPUC מכילים קבוצות הידרופיליות כגון -OH וקבוצות אמיד, ולרוב המיקרואורגניזמים עצמם יש הידרופיליות טובה, ומשטח הנשא ומשטח המיקרואורגניזם יכולים ליצור מבנה קשר מימן; בינתיים, האנרגיה החופשית של משטח הנשא ההידרופילי נמוכה מזו של משטח הנשא ההידרופובי, והמיקרואורגניזמים במים נוטים יותר להתקרב למשטח הנשא ההידרופילי לצורך ספיחה וצמיחה.

3. השפעת הטמפרטורה על MBBR biofilmed

טווח הטמפרטורות המתאים עבור מיקרואורגניזמים אירוביים הוא 10 ~ 35 מעלות. לטמפרטורת המים יש השפעה רבה יותר על צמיחת החיידקים המחנקים ועל קצב הניטריפיקציה. טמפרטורת הגדילה המתאימה לרוב החיידקים המחנקים היא 25~30 מעלות, כאשר הטמפרטורה נמוכה מ-25 מעלות או גבוהה מ-30 מעלות מואטת הצמיחה של החיידקים המחנקים, מתחת ל-10 מעלות הצמיחה של החיידקים המחנקים והניטריפיקציה מואטת משמעותית. .

בדיקת MBBR biofilmed בוצעה ב-10 מעלות, 20 מעלות ו-35 מעלות, וגם כמות המיקרואורגניזמים המחוברים למילוי נמדדה במהלך כל תהליך תליית הסרט. התוצאות הראו כי: ב-10 מעלות, הביופילם של MBBR התחיל לאט, ונדרשו 7 ד' כדי שיהיה לו ביופילם ברור, וה-MBBR הביפילם הבשיל לאחר 21 ד', והכמות המקסימלית של ביומסה מחוברת הייתה 2.1 גרם/ליטר; ב-35 מעלות, מדיה MBBR התחילה לצלם ביופילם לאחר 4 ד', וה-MBBR ביופילם התבגר. הכמות המקסימלית של ביופילם מחובר הייתה 3.5 גרם/ליטר לאחר כ-19 ימ'. בערך ב-20 מעלות, הביופילם החל להיווצר לאחר 2 ד', והכמות המקסימלית של ביופילם מחוברת הייתה 5.7 גרם/ליטר לאחר כ-10 ד'. ניתן לראות שהשפעת הטמפרטורה על הסרט התלוי לא הייתה ברורה במיוחד, והביופילם יכול להיווצר על פני חומר המילוי בטווח של 15-30 מעלות, והסרט התלוי התחיל מהר יותר.

הטמפרטורה היא גורם מפתח המשפיע על הפעילות הביולוגית והיכולת המטבולית, והשפעתה על תהליך תגובת הניטריפיקציה נעוצה בעיקר בדפוס הגדילה ובפעילות הביולוגית של חיידקים מחנקים.

השפעת הטמפרטורה על הפעילות הביולוגית באה לידי ביטוי כההשפעה על קצב התגובה הביוכימיתוההשפעה על קצב העברת החמצן.

 

Aquasust Biofilm MBBR Media Carrier במיכל אוורור בעוד חודשיים

4. השפעת שטח הפנים הספציפי לנשא MBBR וחספוס פני השטח על ביצועי הדבקה בביופילם

שטח הפנים הספציפי הגדול והחספוס משפרים את יכולתו של הנשא ללכוד מיקרואורגניזמים. למנשאים בעלי חספוס משטח גדול יש יכולת חלוקה מחדש חזקה יותר לזרימת מים, כך שלזרימת המים בכור יש פחות כוח גזירה על הביופילם שעל הנשא, ובו בזמן מספק סביבה פנימית נוחה לערבוב ומגע בין מיקרואורגניזמים למצע. , אשר מקדם הצטברות של ביופילם על משטח האריזה. למשטח המחוספס יש שכבת גבול למינרית עבה יותר מהמשטח החלק, מה שיכול לספק סביבה הידרודינמית סטטית טובה ובכך למנוע את ההשפעה השלילית של גזירת זרימת מים על צמיחתם של מיקרואורגניזמים מחוברים.