من به عنوان یک فروشنده فصلی در صنعت تصفیه آب ، من هیجان زده ام که بینش هایی را در مورد فناوری راکتور بیوفیلم در حال حرکت (MBBR) به اشتراک بگذارم ، یک روش تصفیه فاضلاب بسیار کارآمد که به دلیل حجم کم لجن و عملکرد ساده آن شناخته شده است. در این مقاله ، ما با در نظر گرفتن جنبه های مختلف مانند اصل کار سیستم و عوامل مؤثر در تشکیل بیوفیلم ، در مورد اینکه چرا بیوفیلم گاهی نتواند در رسانه MBBR شکل بگیرد.
اصل روند MBBR
رسانه MBBR میکروارگانیسم ها را قادر می سازد تا به سطح حامل متصل شوند و یک بیوفیلم تشکیل دهند. هنگامی که فاضلاب روی سطح حامل جریان می یابد ، ماده آلی و اکسیژن محلول در آب در بیوفیلم پخش می شود. میکروارگانیسم های موجود در بیوفیلم مواد آلی را در حضور اکسیژن متابولیک و جذب می کنند. محصولات تجزیه سپس دوباره به مرحله آب و هوا پخش می شوند و به طور موثری آلاینده های آلی موجود در فاضلاب را تخریب می کنند.
به گفته Characklis ، Liu و دیگران ، شکل گیری فیلم میکروبی به طور معمول چهار مرحله را طی می کند: اصلاح سطح حامل ، دلبستگی برگشت پذیر ، دلبستگی برگشت ناپذیر و تشکیل بیوفیلم. این فرآیند را می توان به دو مرحله اصلی تقسیم کرد: جذب میکروبی و رشد توقیف.
عوامل مؤثر در تشکیل بیوفیلم در MBBR
1. خصوصیات سطح حامل
بار سطح ، زبری ، اندازه ذرات و غلظت حامل MBBR به طور مستقیم بر اتصال و تشکیل بیوفیلم تأثیر می گذارد. میکروارگانیسم ها معمولاً در شرایط رشد طبیعی بار منفی بر سطح خود دارند. یک سطح حامل خشن ، اتصال باکتریایی و بیحرکتی را تسهیل می کند.
♦ سطح بزرگتر از حامل باعث افزایش سطح تماس موثر بین باکتری ها و حامل در مقایسه با یک سطح صاف می شود.
♦ قسمت های خشن سطح حامل ، مانند سوراخ ها و ترک ها ، به عنوان سپر برای محافظت از باکتری های چسبنده در برابر نیروهای برشی هیدرولیک عمل می کنند.
حامل های اندازه ذرات کوچکتر به دلیل اصطکاک متقابل کم و سطح خاص و سطح خاص ، به احتمال زیاد بیوفیلم تولید می کنند. غلظت حامل نیز برای تشکیل بیوفیلم بسیار مهم است. واگنر دریافت که در غلظت های جرم حامل بسیار کم ، حتی با بیوفیلم ضخیم ، هنگام تصفیه فاضلاب نسوز ، میزان حذف پایدار حاصل نمی شود. با این حال ، در غلظت حامل 20-30 G/L ، راکتور می تواند حتی با تنها 20 ٪ از حامل ها دارای بیوفیلم نازک باشد.
2. غلظت میکروبی معلق
به طور کلی ، با افزایش غلظت میکروارگانیسم های معلق ، احتمال تماس بین میکروارگانیسم ها و حامل نیز افزایش می یابد. غلظت مهمی از میکروارگانیسم های معلق در هنگام اتصال میکروبی وجود دارد. قبل از این مقدار بحرانی ، حمل و نقل میکروبی و انتشار از فاز مایع به سطح حامل مرحله کنترل است. پس از گذشت این مقدار ، اتصال میکروبی و بیحرکتی بر روی سطح حامل با سطح سطح مؤثر حامل محدود می شود و دیگر به غلظت میکروارگانیسم های معلق بستگی ندارد.
3. فعالیت میکروارگانیسم های معلق
فعالیت میکروبی ، که توسط نرخ رشد خاص (μ) توصیف شده است ، هنگام مطالعه مراحل اولیه تشکیل بیوفیلم بسیار مهم است. مقدار و میزان اولیه اتصال و تثبیت باکتری های نیتریک کننده بر روی سطح حامل متناسب با فعالیت باکتریهای نیتریفیکاسیون معلق است.
♦ هنگامی که فعالیت بیولوژیکی میکروارگانیسم های معلق زیاد است ، توانایی آنها در ترشح پلیمرهای خارج سلولی نیز بیشتر است.
♦ سطح انرژی که در آن میکروارگانیسم ها زندگی می کنند مستقیماً با نرخ رشد آنها مرتبط است.
♦ ساختار سطح میکروارگانیسم ها با فعالیت آنها متفاوت است.
♦ عواملی مانند زمان تماس میکروبی با حامل ، زمان احتباس هیدرولیک (HRT) ، pH فاز مایع و نیروی برشی هیدرودینامیکی نیز نقش دارند.
عوامل تأثیرگذار در طی فرآیند تشکیل بیوفیلم MBBR
1. نیروی در فرآیند تشکیل بیوفیلم
این نیروها به طور مستقیم در تعامل بین میکروارگانیسم ها و سطح حامل نقش دارند و نقش مهمی در کل فرآیند تشکیل بیوفیلم دارند.
2. اثر آبگریزی سطح حامل
سطح حامل GPUC حاوی گروه های آبگریز مانند گروه های -OH و آمید است. بیشتر میکروارگانیسم ها از آبگریز خوبی برخوردار هستند و سطح حامل و سطح میکروارگانیسم می توانند ساختارهای پیوند هیدروژن را تشکیل دهند. انرژی آزاد یک سطح حامل آبگریز پایین تر از یک آبگریز است و باعث می شود میکروارگانیسم های موجود در آب بتوانند برای رشد به سطح حامل آبگریز بر روی سطح حامل آبگریز جذب و جذب شوند.
3. اثر دما در تشکیل بیوفیلم
دامنه دمای مناسب برای میکروارگانیسم های هوازی 10 ~ 35 درجه است. دمای آب به طور قابل توجهی بر رشد باکتری های نیتریک کننده و میزان نیتریفیکاسیون تأثیر می گذارد. دمای رشد بهینه برای اکثر باکتری های نیتریفیکاسیون 30 ~ 30 درجه است. هنگامی که درجه حرارت زیر 25 درجه یا بالاتر از 30 درجه باشد ، رشد باکتری های نیتریک کننده کاهش می یابد و زیر 10 درجه ، رشد و نیتریفیکاسیون آنها به طور قابل توجهی عقب مانده است.
آزمایشات انجام شده در 10 درجه ، 20 درجه و 35 درجه نشان داد که در 10 درجه ، تشکیل بیوفیلم به آرامی شروع شد ، با اتصال بیوفیلم قابل توجه پس از 7 روز و بلوغ پس از 21 روز ، با حداکثر زیست توده متصل به 2.1 گرم در لیتر. در 35 درجه ، بیوفیلم پس از 4 روز شروع به شکل گیری و بعد از حدود 19 روز با حداکثر مقدار بیوفیلم متصل به 3.5 گرم در لیتر شروع کرد. در 20 درجه ، بیوفیلم پس از 2 روز شروع به شکل گیری کرد و پس از حدود 10 روز به حداکثر مقدار بیوفیلم متصل به 5.7 گرم در لیتر رسید. بدیهی است که دما تأثیر قابل توجهی در تشکیل بیوفیلم دارد ، با شروع سریعتر بین درجه {18}.
دما یک عامل اصلی مؤثر بر فعالیت بیولوژیکی و ظرفیت متابولیک است ، که بر فرآیند واکنش نیتریفیکاسیون به طور عمده از طریق الگوی رشد و فعالیت بیولوژیکی باکتریهای نیتریفیکاسیون تأثیر می گذارد. این میزان واکنش بیوشیمیایی و میزان انتقال اکسیژن را تحت تأثیر قرار می دهد.
4- اثر حامل مساحت سطح خاص و زبری سطح بر عملکرد چسبندگی بیوفیلم
یک سطح و زبری سطح خاص و زبری ، توانایی حامل در ضبط میکروارگانیسم ها را تقویت می کند. حامل های دارای زبری سطح بالا توانایی قوی تری در توزیع مجدد جریان آب ، کاهش نیروی برشی بر روی بیوفیلم و فراهم کردن محیط مطلوب برای مخلوط کردن و تماس بین میکروارگانیسم ها و بستر دارند. سطح خشن دارای یک لایه مرزی لمینار ضخیم تر از یک سطح صاف است و یک محیط هیدرودینامیکی استاتیک خوب را ارائه می دهد و از عوارض جانبی برشی جریان آب بر رشد میکروارگانیسم های متصل جلوگیری می کند.