Come venditore esperto nel settore del trattamento delle acque, sono entusiasta di condividere approfondimenti sulla tecnologia del reattore biofilm (MBBR) in movimento, un metodo di trattamento delle acque reflue altamente efficiente noto per il suo basso volume dei fanghi e il semplice funzionamento. In questo articolo, approfondiremo il motivo per cui il biofilm a volte non riesce a formarsi sui media MBBR, considerando vari aspetti come il principio di lavoro del sistema e i fattori che influenzano la formazione di biofilm.
Principio del processo MBBR
Il media MBBR consente ai microrganismi di attaccare alla superficie del vettore e formare un biofilm. Quando le acque reflue scorre sulla superficie del vettore, la materia organica e l'ossigeno disciolto nell'acqua si diffondono nel biofilm. I microrganismi all'interno del biofilm metabolizzano e assimilano la materia organica in presenza di ossigeno. I prodotti di decomposizione si diffondono quindi nella fase idrica e nell'aria, degradando efficacemente gli inquinanti organici nelle acque reflue.
Secondo Characklis, Liu e altri, la formazione del film microbico in genere attraversa quattro fasi: modifica della superficie portante, attaccamento reversibile, attaccamento irreversibile e formazione di biofilm. Questo processo può essere diviso in due fasi principali: adsorbimento microbico e crescita del sequestro.
Fattori che influenzano la formazione di biofilm in MBBR
1. Proprietà della superficie portante
La carica superficiale, la rugosità, la dimensione delle particelle e la concentrazione del portatore MBBR influiscono direttamente sull'attacco e la formazione del biofilm. I microrganismi di solito hanno una carica negativa sulla loro superficie in condizioni di crescita normali. Una superficie portante ruvida facilita l'attacco batterico e l'immobilizzazione.
♦ Una superficie più ampia del vettore aumenta l'area di contatto effettiva tra i batteri e il vettore rispetto a una superficie liscia.
♦ Parti ruvide della superficie portante, come buchi e crepe, fungono da scudo per proteggere i batteri aderenti dalle forze di taglio idrauliche.
I portatori di dimensioni delle particelle più piccoli hanno maggiori probabilità di generare biofilm a causa del loro basso attrito reciproco e della superficie specifica di grande. La concentrazione del vettore è anche cruciale per la formazione di biofilm. Wagner ha scoperto che a concentrazioni di massa portante molto bassa, anche con un biofilm spesso, non è stato possibile ottenere una velocità di rimozione stabile nel trattamento delle acque reflue. Tuttavia, a una concentrazione portante di 20-30 g/L, il reattore potrebbe ottenere una velocità di rimozione stabile anche con solo il 20% dei portatori che hanno un biofilm sottile.
2. Concentrazione microbica sospesa
Generalmente, all'aumentare della concentrazione di microrganismi sospesi, aumenta anche la possibilità di contatto tra microrganismi e il vettore. Vi è una concentrazione critica di microrganismi sospesi durante l'attaccamento microbico. Prima di questo valore critico, il trasporto microbico e la diffusione dalla fase liquida alla superficie del portatore è la fase di controllo. Una volta superato questo valore, l'attacco microbico e l'immobilizzazione sulla superficie del portatore sono limitati dalla superficie effettiva del vettore e non dipendono più dalla concentrazione di microrganismi sospesi.
3.Attività dei microrganismi sospesi
L'attività microbica, descritta dal tasso di crescita specifico (μ), è cruciale quando si studia le fasi iniziali della formazione di biofilm. La quantità e il tasso iniziale di attaccamento e fissazione dei batteri nitrificanti sulla superficie del portatore sono proporzionali all'attività dei batteri nitrificanti sospesi.
♦ Quando l'attività biologica dei microrganismi sospesi è elevata, anche la loro capacità di secernere i polimeri extracellulari è più alta.
♦ Il livello di energia al quale vivono i microrganismi è direttamente correlato al loro tasso di crescita.
♦ La struttura superficiale dei microrganismi varia con la loro attività.
♦ Anche fattori come il tempo di contatto microbico con il trasportatore, il tempo di ritenzione idraulica (HRT), il pH della fase liquida e la forza di taglio idrodinamica svolgono un ruolo.
Influenzare i fattori durante il processo di formazione del biofilm MBBR
1.formance nel processo di formazione del biofilm
Queste forze contribuiscono direttamente all'interazione tra microrganismi e superficie portante, svolgendo un ruolo cruciale nell'intero processo di formazione del biofilm.
2.Effetto dell'idrofilia della superficie portante
La superficie del vettore GPUC contiene gruppi idrofili come gruppi -OH e ammide. La maggior parte dei microrganismi ha una buona idrofilia e la superficie del portatore e la superficie del microrganismo possono formare strutture di legame idrogeno. L'energia libera di una superficie di trasportatore idrofilo è inferiore a quella di una idrofobica, rendendo più facile l'avvicinarsi dei microrganismi in acqua e adsorbire sulla superficie del trasportatore idrofilo per la crescita.
3. Effetto della temperatura sulla formazione di biofilm
L'intervallo di temperatura adatto per i microrganismi aerobici è di 10 ~ 35 gradi. La temperatura dell'acqua influisce in modo significativo sulla crescita dei batteri nitrificanti e il tasso di nitrificazione. La temperatura di crescita ottimale per la maggior parte dei batteri nitrificanti è di 25 ~ 30 gradi. Quando la temperatura è inferiore a 25 gradi o superiori a 30 gradi, la crescita dei batteri nitrificanti rallenta e inferiore a 10 gradi, la loro crescita e nitrificazione sono significativamente ritardate.
I test condotti a 10 gradi, 20 gradi e 35 gradi hanno mostrato che a 10 gradi la formazione di biofilm è iniziata lentamente, con un notevole attacco di biofilm dopo 7 giorni e maturazione dopo 21 giorni, con una biomassa massima collegata di 2,1 g/L. A 35 gradi, il biofilm ha iniziato a formarsi dopo 4 giorni e è maturato dopo circa 19 giorni, con una quantità massima di biofilm allegata di 3,5 g/L. A 20 gradi, il biofilm ha iniziato a formarsi dopo 2 giorni e ha raggiunto un importo di biofilm annessato di 5,7 g/L dopo circa 10 giorni. È evidente che la temperatura ha un impatto significativo sulla formazione di biofilm, con iniziazione più rapida tra 15-30 grado.
La temperatura è un fattore chiave che influenza l'attività biologica e la capacità metabolica, influenzando il processo di reazione di nitrificazione principalmente attraverso il modello di crescita e l'attività biologica dei batteri nitrificanti. Colpisce la velocità di reazione biochimica e la velocità di trasferimento di ossigeno.
4. Effetto della superficie specifica del vettore e rugosità superficiale sulle prestazioni dell'adesione del biofilm
Una grande superficie specifica e la rugosità migliorano la capacità del vettore di catturare microrganismi. I portatori con alta rugosità superficiale hanno una più forte capacità di ridistribuire il flusso d'acqua, riducendo la forza di taglio sul biofilm e fornendo un ambiente favorevole per la miscelazione e il contatto tra microrganismi e substrato. La superficie ruvida ha uno strato limite laminare più spesso rispetto a una superficie liscia, offrendo un buon ambiente idrodinamico statico ed evitando gli effetti avversi del taglio del flusso d'acqua sulla crescita dei microrganismi attaccati.