TẠI SAO Phương tiện MBBR của bạn không thể tạo màng sinh học trong hai tuần và làm thế nào để tạo màng sinh học nhanh chóng cho phương tiện sinh học c

TẠI SAO Phương tiện MBBR của bạn không thể tạo màng sinh học trong hai tuần

và Làm thế nào để tạo màng sinh học nhanh chóng cho phương tiện sinh học của chúng tôi?

Bởi: Cody Aquasust

Ngày đăng: 29 tháng 4 năm 2022

Đăng thẻ:

Công nghệ MBBR hay MBBR là gì? MBBR là phương pháp xử lý nước thải hiệu quả với lượng bùn thấp, vận hành và quản lý đơn giản. Bài viết này chủ yếu giới thiệu lý do tại sao Biomedia đôi khi không thể tạo Biofilm từ nhiều khía cạnh khác nhau như nguyên lý của hệ thống MBBR và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành.

MBBR Media dùng để làm cho các vi sinh vật bám vào bề mặt của chất mang MBBR và tạo thành màng sinh học. Khi nước thải chảy qua bề mặt chất mang, chất hữu cơ và oxy hòa tan trong nước thải sẽ khuếch tán vào bên trong màng sinh học. Các vi sinh vật bên trong màng thực hiện quá trình trao đổi chất phân hủy và đồng hóa sinh vật trên chất hữu cơ với sự có mặt của oxy, trong khi các chất chuyển hóa phân hủy khuếch tán từ màng sinh học sang pha nước và không khí, do đó phân hủy chất hữu cơ trong nước thải.

Đề cương bài viết

● Nguyên lý của quy trình MBBR (quy trình treo)

● Các yếu tố ảnh hưởng đến màng sinh học MBBR

1. Đặc tính bề mặt MBBR Bio Carrier

2. Nồng độ vi sinh vật lơ lửng

3. Hoạt động của vi sinh vật lơ lửng

● Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình màng sinh học MBBR

1. Lực tác động trong quá trình treo màng mang sinh học

2. Ảnh hưởng của tính ưa nước bề mặt chất mang

3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng treo phim

4. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt riêng của chất mang MBBR và độ nhám bề mặt đến hiệu suất bám dính của màng sinh học.

Trong môi trường MBBR, các chất ô nhiễm hữu cơ, oxy hòa tan và các chất dinh dưỡng thiết yếu khác nhau trước tiên phải khuếch tán từ pha lỏng đến bề mặt màng sinh học, sau đó vào bên trong màng sinh học và chỉ các chất ô nhiễm khuếch tán lên bề mặt hoặc bên trong màng sinh học mới có thể bị phân hủy và biến đổi bởi các vi sinh vật bên trong màng sinh học và cuối cùng tạo thành các chất chuyển hóa khác nhau. Ngoài ra, trong môi trường MBBR, các vi sinh vật được cố định trên chất mang, do đó đạt được sự phân tách SRT và HRT (thời gian lưu thủy lực), cho phép vi sinh vật phát triển và sinh sản với tốc độ tăng sinh chậm. Vì vậy, môi trường MBBR là một hệ sinh thái vi sinh vật ổn định và đa dạng.

 

◆ Aquasust MBBR ProSơ đồ dòng chảy

Nguyên lý của quy trình MBBR (quy trình treo Membrance)

Theo Characklis, Liu và cộng sự. Quá trình hình thành màng vi sinh vật thường trải qua bốn giai đoạn:MBBR sửa đổi bề mặt sóng mang,tập tin đính kèm có thể đảo ngược, sự gắn bó không thể đảo ngược, và hình thành màng sinh học.

Mô tả cụ thể như sau: màng vi sinh treo trên giá MBBR có thể được chia thành hai giai đoạn:hấp phụ vi sinh vậtVàtăng trưởng cô lập.

Sau khi chất mang được thêm vào vùng nước,nó đầu tiênbước vào thời kỳ hấp phụ. Một số vi sinh vật và vật liệu dạng sợi đã được gắn vào bề mặt của chất mang và vị trí gắn nhiều vật liệu hơn thường là phần lõm của chất mang, không dễ bị dòng nước cắt đứt.vào lúc này, các vi sinh vật trong huyền phù phát triển với số lượng lớn và xuất hiện lớp bùn rõ hơn.

Sau khi gắn không thể đảo ngược, các vi sinh vật có được môi trường phát triển tương đối ổn định trên bề mặt chất mang và các vi sinh vật trong bùn được hấp phụ trên chất mang sẽ sớm bắt đầu phát triển trong điều kiện được cung cấp đủ oxy và chất nền.

Với sự phát triển của thời gian thuần hóa nuôi cấy, màng sinh học phát triển trên bề mặt chất mang cũng phát triển nhanh chóng, dần dần bao phủ toàn bộ bề mặt chất mang và bắt đầu dày lên. Tuy nhiên, sự phát triển của màng sinh học không đồng đều, ở những phần nổi bật hơn của chất mang, màng sinh học mỏng hơn, trong khi những phần lõm phát triển khuẩn lạc khá thịnh vượng, điều này cho thấy lực cắt thủy động lực có ảnh hưởng quan trọng đến sự phát triển của màng sinh học. Khi ngày càng nhiều màng sinh học được gắn vào các chất mang, mật độ biểu kiến ​​của các chất mang giảm dần và trở nên nhẹ hơn và dễ hóa lỏng hơn, trong khi các chất mang trong vùng suy giảm có tốc độ suy giảm chậm hơn.

 

Màng sinh học MBBR Media sau 14 ngày trong bể sục khí

Các yếu tố ảnh hưởng đến màng sinh học MBBR

Nó liên quan đếnbản chất của bề mặt chất mang(độ ưa nước bề mặt chất mang, điện tích bề mặt, thành phần hóa học bề mặt và độ nhám bề mặt),bản chất của vi sinh vật(loài vi sinh vật, điều kiện nuôi cấy, hoạt động và nồng độ) vàyếu tố môi trường(pH, cường độ ion, lực cắt thủy lực, nhiệt độ, điều kiện dinh dưỡng và thời gian tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất mang).

1. Lướt sóng MBBR Carrierce properties

Đặc tính điện tích bề mặt chất mang, độ nhám, kích thước hạt và nồng độ chất mang ảnh hưởng trực tiếp đến sự gắn kết và hình thành màng sinh học trên bề mặt của nó. Trong môi trường phát triển bình thường, bề mặt vi sinh vật mang điện tích âm. Độ nhám của bề mặt chất mang tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào và cố định trên bề mặt của nó.

① Diện tích bề mặt của chất mang làm tăng diện tích tiếp xúc hiệu quả giữa vi khuẩn và chất mang so với bề mặt nhẵn.

② Các phần gồ ghề của bề mặt vật mang, chẳng hạn như lỗ và vết nứt, hoạt động như một tấm chắn để bảo vệ vi khuẩn bám dính khỏi lực cắt thủy lực.

Người ta kết luận rằng các chất mang kích thước hạt nhỏ dễ tạo ra màng sinh học hơn do ma sát lẫn nhau thấp và diện tích bề mặt riêng lớn so với các chất mang kích thước hạt lớn. Ngoài ra, nồng độ chất mang cũng rất quan trọng đối với màng sinh học MBBR.

Wagner nhận thấy rằng ở nồng độ khối lượng chất mang rất thấp, ngay cả với độ dày màng sinh học 295 μm, không thể đạt được tốc độ loại bỏ ổn định khi xử lý nước thải chịu lửa bằng lò phản ứng nâng không khí. Tuy nhiên, ở nồng độ chất mang là 20-30 g/L, ngay cả khi chỉ 20% chất mang có màng sinh học dày 75 μn, lò phản ứng vẫn có thể đạt được tốc độ loại bỏ ổn định (98%) với tải COD là lên tới 58 kg/(m3-d).

 

2. Nồng độ vi sinh vật lơ lửng

Nói chung, khi nồng độ vi sinh vật lơ lửng tăng lên thì khả năng tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất mang cũng tăng lên. Kết quả của nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng có nồng độ vi sinh vật lơ lửng trong quá trình bám dính của vi sinh vật đạt tới mức tới hạn; khi nồng độ vi sinh vật tăng lên, sự vận chuyển của vi sinh vật bằng các gradient nồng độ được tăng cường.

Trước giá trị tới hạn, quá trình vận chuyển và khuếch tán vi sinh vật từ pha lỏng lên bề mặt chất mang là bước kiểm soát; một khi vượt quá giá trị tới hạn này, sự gắn kết và cố định của vi sinh vật trên bề mặt chất mang bị giới hạn bởi diện tích bề mặt hiệu dụng của chất mang và không còn phụ thuộc vào nồng độ vi sinh vật lơ lửng. Tuy nhiên, sau khi cân bằng khả năng bám dính và cố định, lượng vi sinh vật trên bề mặt chất mang được xác định bởi vi sinh vật và đặc tính bề mặt chất mang.

3. Hoạt động của vi sinh vật lơ lửng

Hoạt động của vi sinh vật thường được mô tả bằng tốc độ tăng trưởng cụ thể (μ) của vi sinh vật, tức là tốc độ tăng trưởng và sinh sản của vi sinh vật trên một đơn vị khối lượng. Do đó, khi nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động vi sinh vật đến giai đoạn đầu của quá trình hình thành màng sinh học, điều quan trọng là phải kiểm soát tốc độ tăng trưởng cụ thể của vi sinh vật lơ lửng. Kết quả nghiên cứu về sự hình thành màng sinh học dị dưỡng của Bryers et al. cho thấy số lượng và tốc độ bám và cố định ban đầu của vi khuẩn nitrat hóa trên bề mặt chất mang tỷ lệ thuận với hoạt động của vi khuẩn nitrat hóa lơ lửng.

① Khi hoạt tính sinh học của vi sinh vật lơ lửng cao thì khả năng tiết ra các dạng đa hình ngoại bào của chúng cũng cao hơn.

② Mức năng lượng mà vi sinh vật đang sống có liên quan trực tiếp đến tốc độ tăng trưởng của chúng.

③ Cấu trúc bề mặt của vi sinh vật thay đổi tùy theo hoạt động của chúng.

④ Thời gian tiếp xúc của vi sinh vật với chất mang.

⑤ Thời gian lưu thủy lực (HRT).

⑥ pH pha lỏng.

⑦ Lực cắt thủy động lực.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình màng sinh học MBBR

1. Các lực lượng trong quá trình MBBR Biofilmed

Nó trực tiếp góp phần vào sự tương tác trực tiếp giữa các vi sinh vật và bề mặt của chất mang và đóng một vai trò quan trọng trong toàn bộ quá trình màng sinh học MBBR.

2. Ảnh hưởng của tính ưa nước bề mặt chất mang

Bề mặt của chất mang GPUC chứa các nhóm ưa nước như nhóm -OH và amit, và bản thân hầu hết các vi sinh vật đều có tính ưa nước tốt, bề mặt chất mang và bề mặt vi sinh vật có thể hình thành cấu trúc liên kết hydro; trong khi đó, năng lượng tự do của bề mặt chất mang ưa nước thấp hơn năng lượng tự do của bề mặt chất mang kỵ nước và các vi sinh vật trong nước có nhiều khả năng tiếp cận bề mặt chất mang ưa nước để hấp phụ và phát triển.

3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến màng sinh học MBBR

Phạm vi nhiệt độ thích hợp cho vi sinh vật hiếu khí là 10 ~ 35 độ. Nhiệt độ nước có tác động lớn hơn đến sự phát triển của vi khuẩn nitrat hóa và tốc độ nitrat hóa. Nhiệt độ tăng trưởng thích hợp cho hầu hết các vi khuẩn nitrat hóa là 25 ~ 30 độ, khi nhiệt độ thấp hơn 25 độ hoặc cao hơn 30 độ thì sự phát triển của vi khuẩn nitrat hóa bị chậm lại, dưới 10 độ thì sự phát triển của vi khuẩn nitrat hóa và quá trình nitrat hóa bị chậm lại đáng kể. .

Thử nghiệm màng sinh học MBBR được thực hiện ở 10 độ, 20 độ và 35 độ, đồng thời lượng vi sinh vật bám vào chất độn cũng được đo trong toàn bộ quá trình treo màng. Kết quả cho thấy: ở nhiệt độ 10 độ, màng sinh học MBBR khởi động chậm và phải mất 7 ngày để màng sinh học bám vào rõ ràng, màng sinh học MBBR trưởng thành sau 21 ngày và lượng sinh khối bám tối đa là 2,1 g/L; ở 35 độ, môi trường MBBR bắt đầu hình thành màng sinh học sau 4 ngày, và màng sinh học MBBR trưởng thành. Lượng màng sinh học kèm theo tối đa là 3,5 g/L sau khoảng 19 ngày. Ở nhiệt độ khoảng 20 độ, màng sinh học bắt đầu hình thành sau 2 ngày và lượng màng sinh học bám vào tối đa là 5,7 g/L sau khoảng 10 ngày. Có thể thấy rằng ảnh hưởng của nhiệt độ đến màng treo không rõ ràng lắm và màng sinh học có thể được hình thành trên bề mặt chất độn trong phạm vi 15-30 độ và màng treo khởi động nhanh hơn.

Nhiệt độ là yếu tố chính ảnh hưởng đến hoạt động sinh học và khả năng trao đổi chất, ảnh hưởng của nó đến quá trình phản ứng nitrat hóa chủ yếu nằm ở mô hình phát triển và hoạt động sinh học của vi khuẩn nitrat hóa.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động sinh học được biểu hiện bằngảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóaVàảnh hưởng đến tốc độ truyền oxy.

 

Vật liệu mang Aquasust Biofilm MBBR trong bể sục khí sau hai tháng

4. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt riêng của chất mang MBBR và độ nhám bề mặt đến hiệu suất bám dính của màng sinh học

Diện tích bề mặt riêng lớn và độ nhám giúp cải thiện khả năng của chất mang trong việc bắt giữ vi sinh vật. Chất mang có độ nhám bề mặt lớn có khả năng phân phối lại dòng nước mạnh hơn nên dòng nước trong lò phản ứng có lực cắt ít hơn lên màng sinh học trên chất mang, đồng thời tạo môi trường bên trong thuận lợi cho quá trình trộn và tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất nền. , thúc đẩy sự tích tụ màng sinh học trên bề mặt đóng gói. Bề mặt gồ ghề có lớp ranh giới nhiều lớp dày hơn bề mặt nhẵn, có thể tạo ra môi trường thủy động lực tĩnh tốt, do đó tránh được tác động bất lợi của dòng nước cắt lên sự phát triển của vi sinh vật bám vào.