چرا رسانه MBBR شما نمی تواند در عرض دو هفته بیوفیلم کند و چگونه بیوفیلم بیوفیلم خود را به سرعت بسازیم؟

چرا رسانه MBBR شما نمی تواند در عرض دو هفته بیوفیلم کند

و چگونه به سرعت بیوفیلم بیومدیا خود را بسازیم؟

نویسنده: کودی آکواسست

تاریخ ارسال: 29 آوریل 2022

برچسب های پست:

فناوری MBBR یا MBBR چیست؟ MBBR روشی کارآمد برای تصفیه فاضلاب با حجم لجن کم و بهره برداری و مدیریت ساده است. این مقاله عمدتاً به معرفی این موضوع می پردازد که چرا گاهی اوقات Biomedia نمی تواند از جنبه های مختلف مانند اصل سیستم MBBR و عوامل مؤثر در شکل گیری بیوفیلم کند.

رسانه MBBR برای اتصال میکروارگانیسم ها به سطح حامل MBBR و تشکیل یک بیوفیلم است. هنگامی که فاضلاب از طریق سطح حامل جریان می یابد، مواد آلی و اکسیژن محلول در فاضلاب به داخل بیوفیلم پخش می شود. میکروارگانیسم‌های داخل غشاء متابولیسم تجزیه و آنابولیسم ارگانیسم را بر روی مواد آلی در حضور اکسیژن انجام می‌دهند، در حالی که متابولیت‌های تجزیه از بیوفیلم به فاز آبی و هوا پخش می‌شوند و در نتیجه مواد آلی موجود در فاضلاب را تجزیه می‌کنند.

طرح کلی مقاله

● اصل فرآیند MBBR (فرآیند آویزان)

● عوامل موثر بر بیوفیلم MBBR

1. خواص سطح MBBR Bio Carrier

2. غلظت میکروبی معلق

3. فعالیت میکروارگانیسم های معلق

● عوامل موثر در فرآیند بیوفیلم MBBR

1. نیروهای در فرآیند آویزان کردن فیلم حامل زیستی

2. اثر آب دوستی سطح حامل

3. اثر دما بر رفتار آویزان فیلم

4. اثر سطح ویژه حامل MBBR و زبری سطح بر عملکرد چسبندگی بیوفیلم.

در محیط MBBR، آلاینده های آلی، اکسیژن محلول و مواد مغذی ضروری مختلف باید ابتدا از فاز مایع به سطح بیوفیلم و سپس به داخل بیوفیلم منتشر شوند و تنها آلاینده های منتشر شده به سطح یا داخل بیوفیلم می توانند توسط میکروارگانیسم های داخل بیوفیلم تجزیه و تبدیل شده و در نهایت متابولیت های مختلفی را تشکیل می دهند. علاوه بر این، در محیط MBBR، میکروارگانیسم‌ها بر روی حامل بی‌حرکت می‌شوند، بنابراین به جداسازی SRT و HRT (زمان نگهداری هیدرولیک)، که رشد و تولیدمثل میکروارگانیسم‌ها را با سرعت تکثیر آهسته امکان‌پذیر می‌کند، دست می‌یابد. بنابراین رسانه MBBR یک اکوسیستم میکروبی پایدار و متنوع است.

 

◆ Aquasust MBBR Proنمودار جریان cess

اصل فرآیند MBBR (فرآیند عضو آویزان)

به گفته چاراکلیس، لیو و همکاران. تشکیل فیلم میکروبی معمولاً از چهار مرحله می گذرد:MBBR اصلاح سطح حامل,پیوست برگشت پذیر, دلبستگی برگشت ناپذیر, و تشکیل بیوفیلم.

توضیحات خاص به شرح زیر است: فیلم میکروبی آویزان بر روی حامل MBBR را می توان به دو مرحله تقسیم کرد:جذب میکروبیورشد جداسازی.

پس از اضافه شدن حامل به بدنه آبی،ابتدا آن راوارد دوره جذب می شود. برخی از میکروارگانیسم ها و مواد رشته ای به سطح حامل متصل شده اند و محل اتصال مواد بیشتر اغلب قسمت مقعر حامل است که به راحتی توسط جریان آب بریده نمی شود.در این زمانمیکروارگانیسم های موجود در سوسپانسیون به مقدار زیاد رشد می کنند و یک لایه لجن آشکارتر ظاهر می شود.

پس از اتصال برگشت ناپذیر، میکروارگانیسم‌ها محیط رشد نسبتاً پایداری را در سطح حامل به دست می‌آورند و میکروارگانیسم‌های موجود در لجن جذب شده روی حامل به زودی در شرایط تامین اکسیژن و بستر کافی شروع به رشد می‌کنند.

با رشد زمان اهلی سازی فرهنگ، بیوفیلم در حال رشد روی سطح حامل نیز به سرعت رشد کرد، به تدریج تمام سطح حامل را پوشاند و شروع به ضخیم شدن کرد. با این حال، رشد بیوفیلم یکنواخت نبود، در قسمت‌های برجسته‌تر حامل، بیوفیلم نازک‌تر بود، در حالی که قسمت‌های مقعر کلنی‌های کاملاً پررونقی را رشد دادند، که نشان داد برش هیدرودینامیکی تأثیر مهمی بر رشد بیوفیلم دارد. همانطور که بیوفیلم های بیشتری به حامل ها متصل می شوند، چگالی ظاهری حامل ها به تدریج کاهش می یابد و سبک تر می شود و سیال شدن آسان تر می شود، در حالی که حامل ها در منطقه کاهش سرعت کاهش کمتری دارند.

 

بیوفیلم MBBR Media پس از 14 روز در مخزن هوادهی

عوامل موثر بر بیوفیلم MBBR

مربوط بهماهیت سطح حامل(آب دوستی سطح حامل، بار سطحی، ترکیب شیمیایی سطح و زبری سطح)،ماهیت میکروارگانیسم ها(گونه های میکروارگانیسم، شرایط کشت، فعالیت و غلظت) وعوامل محیطی(pH، قدرت یونی، برش هیدرولیکی، دما، شرایط مواد مغذی و زمان تماس بین میکروارگانیسم ها و حامل).

1. MBBR Carrier surface proپرتیes

ویژگی بار سطح حامل، زبری، اندازه ذرات و غلظت حامل مستقیماً بر چسبندگی و تشکیل بیوفیلم بر روی سطح آن تأثیر می گذارد. در محیط رشد طبیعی، میکروارگانیسم ها دارای بار منفی در سطح خود هستند. ناهمواری سطح حامل، چسبندگی و بی حرکتی باکتری ها را بر روی سطح آن تسهیل می کند.

① مساحت سطح حامل، سطح تماس موثر بین باکتری و حامل را در مقایسه با سطح صاف افزایش می دهد.

② قسمت های ناهموار سطح حامل، مانند سوراخ ها و ترک ها، به عنوان یک سپر برای محافظت از باکتری های چسبیده در برابر نیروهای برشی هیدرولیکی عمل می کنند.

نتیجه گیری شد که حامل های اندازه ذرات کوچک به دلیل اصطکاک متقابل کم و سطح ویژه بزرگ در مقایسه با حامل های اندازه ذرات بزرگ، تولید بیوفیلم را آسان تر می کنند. علاوه بر این، غلظت حامل نیز برای بیوفیلم MBBR مهم است.

واگنر دریافت که در غلظت جرم حامل بسیار کم، حتی با ضخامت بیوفیلم 295 میکرومتر، در هنگام تصفیه فاضلاب دیرگداز با راکتور هواکش نمی‌توان به سرعت حذف پایدار دست یافت. با این حال، در غلظت حامل 20-30 گرم در لیتر، حتی اگر تنها 20٪ از حامل ها دارای بیوفیلم های ضخیم 75 میکرون باشند، راکتور همچنان قادر به دستیابی به نرخ حذف پایدار (98٪) با بار COD بود. تا 58 کیلوگرم/(متر{7}} روز).

 

2. غلظت میکروبی معلق

به طور کلی، با افزایش غلظت میکروارگانیسم های معلق، احتمال تماس احتمالی بین میکروارگانیسم ها و حامل افزایش می یابد. نتایج بسیاری از مطالعات نشان داده است که غلظت بحرانی میکروارگانیسم‌های معلق در طول اتصال میکروبی وجود دارد. با افزایش غلظت میکروبی، انتقال میکروبی با استفاده از گرادیان غلظت افزایش می یابد.

قبل از مقدار بحرانی، انتقال میکروبی و انتشار از فاز مایع به سطح حامل مرحله کنترل است. هنگامی که از این مقدار بحرانی فراتر رفت، چسبندگی و تثبیت میکروبی روی سطح حامل توسط سطح موثر حامل محدود می شود و دیگر به غلظت میکروارگانیسم های معلق وابسته نیست. با این حال، پس از تعادل اتصال و تثبیت، مقدار میکروارگانیسم‌ها در سطح حامل توسط میکروارگانیسم‌ها و ویژگی‌های سطح حامل تعیین می‌شود.

3. فعالیت میکروارگانیسم های معلق

فعالیت میکروبی معمولاً با نرخ رشد ویژه (μ) میکروارگانیسم ها، یعنی سرعت رشد و تولید مثل میکروارگانیسم ها در واحد جرم توصیف می شود. بنابراین، هنگام مطالعه اثر فعالیت میکروبی بر مراحل اولیه تشکیل بیوفیلم، کنترل نرخ رشد ویژه میکروارگانیسم‌های معلق بسیار مهم است. نشان داد که مقدار و سرعت اولیه چسبندگی و تثبیت باکتری های نیتریفیکاتور بر روی سطح حامل با فعالیت باکتری های نیتریفیک کننده معلق متناسب است.

① هنگامی که فعالیت بیولوژیکی میکروارگانیسم های معلق بالا باشد، توانایی آنها برای ترشح پلی مورف های خارج سلولی بیشتر است.

② سطح انرژی که میکروارگانیسم ها در آن زندگی می کنند به طور مستقیم با سرعت رشد آنها مرتبط است.

③ ساختار سطحی میکروارگانیسم ها بر اساس فعالیت آنها متفاوت است.

④ زمان تماس میکروبی با حامل.

⑤ زمان نگهداری هیدرولیک (HRT).

⑥ pH فاز مایع.

⑦ نیروی برشی هیدرودینامیکی.

عوامل موثر در فرآیند بیوفیلم MBBR

1. نیروها در فرآیند MBBR Biofilmed

این به طور مستقیم به تعامل مستقیم بین میکروارگانیسم ها و سطح حامل کمک می کند و نقش مهمی در کل فرآیند بیوفیلم MBBR ایفا می کند.

2. اثر آب دوستی سطح حامل

سطح حامل GPUC شامل گروه های آبدوست مانند -OH و گروه های آمید است و اکثر میکروارگانیسم ها خود آب دوستی خوبی دارند و سطح حامل و سطح میکروارگانیسم می تواند ساختار پیوند هیدروژنی را تشکیل دهد. در همین حال، انرژی آزاد سطح حامل آبدوست کمتر از سطح حامل آبگریز است و میکروارگانیسم های موجود در آب برای جذب و رشد بیشتر به سطح حامل آب دوست نزدیک می شوند.

3. اثر دما بر بیوفیلم MBBR

محدوده دمایی مناسب برای میکروارگانیسم های هوازی 10 تا 35 درجه است. دمای آب تاثیر بیشتری بر رشد باکتری های نیتریفیکاسیون و سرعت نیتریفیکاسیون دارد. دمای مناسب رشد برای اکثر باکتری های نیتریفیک کننده 25 تا 30 درجه است، زمانی که دما کمتر از 25 درجه یا بالاتر از 30 درجه باشد رشد باکتری های نیتریفیک کننده کند می شود، زیر 10 درجه رشد باکتری های نیتریفیک کننده و نیتریفیکاسیون به طور قابل توجهی کند می شود. .

تست بیوفیلم MBBR در 10 درجه، 20 درجه و 35 درجه انجام شد و میزان میکروارگانیسم‌های متصل به پرکننده نیز در کل فرآیند آویزان فیلم اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که: در دمای 10 درجه، بیوفیلم MBBR به آرامی شروع شد و 7 روز طول کشید تا بیوفیلم واضح متصل شود و بیوفیلم MBBR بعد از 21 روز بالغ شد و حداکثر مقدار بیومس متصل 2.1 گرم در لیتر بود. در دمای 35 درجه، محیط MBBR پس از 4 روز شروع به بیوفیلم شدن کرد و بیوفیلم MBBR بالغ شد. حداکثر مقدار بیوفیلم متصل شده 3.5 گرم در لیتر پس از حدود 19 روز بود. در حدود 20 درجه، بیوفیلم بعد از 2 روز شروع به تشکیل شد و حداکثر مقدار بیوفیلم چسبیده پس از حدود 10 روز 5.7 گرم در لیتر بود. مشاهده می شود که تأثیر دما بر روی فیلم آویزان چندان مشهود نبوده و بیوفیلم می تواند در سطح {18}} درجه روی سطح پرکننده تشکیل شود و فیلم آویزان سریعتر شروع به کار کند.

دما یک عامل کلیدی است که بر فعالیت بیولوژیکی و ظرفیت متابولیک تأثیر می گذارد و تأثیر آن بر فرآیند واکنش نیتریفیکاسیون عمدتاً در الگوی رشد و فعالیت بیولوژیکی باکتری های نیتریفیکاسیون نهفته است.

تأثیر دما بر فعالیت بیولوژیکی به صورت آشکار می شودتاثیر بر سرعت واکنش بیوشیمیاییوتاثیر بر سرعت انتقال اکسیژن

 

Aquasust Biofilm MBBR Carrier Media در مخزن هوادهی در دو ماه

4. اثر سطح ویژه حامل MBBR و زبری سطح بر عملکرد چسبندگی بیوفیلم

سطح ویژه و زبری زیاد، توانایی حامل را برای گرفتن میکروارگانیسم ها بهبود می بخشد. حامل‌هایی با ناهمواری‌های سطحی زیاد، توانایی بازتوزیع قوی‌تری نسبت به جریان آب دارند، به طوری که جریان آب در راکتور نیروی برشی کمتری بر روی بیوفیلم روی حامل دارد و در عین حال محیط داخلی مطلوبی را برای اختلاط و تماس بین میکروارگانیسم‌ها و بستر فراهم می‌کند. که باعث تجمع بیوفیلم روی سطح بسته بندی می شود. سطح ناهموار دارای یک لایه مرزی آرام ضخیم‌تر از سطح صاف است که می‌تواند محیط هیدرودینامیکی استاتیک خوبی را فراهم کند بنابراین از تأثیر نامطلوب برش جریان آب بر رشد میکروارگانیسم‌های متصل جلوگیری می‌کند.