POR QUE sua mídia MBBR não consegue biofilmar em duas semanas e como transformar nossa biomídia rapidamente em biofilme?

POR QUE sua mídia MBBR não consegue biofilmar em duas semanas

e como fazer nossa biomídia rapidamente em biofilme?

Por: Cody Aquasust

Data de postagem: 29 de abril de 2022

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O que é MBBR ou tecnologia MBBR? MBBR é um método eficiente para tratamento de águas residuais com baixo volume de lodo e operação e gerenciamento simples. Este artigo apresenta principalmente porque a Biomídia às vezes não consegue fazer o Biofilme sob vários aspectos, como o princípio do sistema MBBR e os fatores que influenciam a formação.

O MBBR Media serve para fazer com que microorganismos se fixem na superfície do transportador MBBR e formem um biofilme. Quando as águas residuais fluem através da superfície do transportador, a matéria orgânica e o oxigênio dissolvido nas águas residuais se difundem para o interior do biofilme. Os microrganismos dentro da membrana realizam metabolismo de decomposição e anabolismo do organismo na matéria orgânica na presença de oxigênio, enquanto os metabólitos de decomposição se difundem do biofilme para a fase aquosa e para o ar, degradando assim a matéria orgânica nas águas residuais.

Esboço do artigo

● Princípio do processo MBBR (processo suspenso)

● Fatores que influenciam o biofilme MBBR

1. Propriedades da superfície do MBBR Bio Carrier

2. Concentração microbiana suspensa

3. Atividade de microrganismos suspensos

● Fatores que influenciam no processo de biofilmagem do MBBR

1. Forças no processo de suspensão do filme biotransportador

2. Efeito da hidrofilicidade da superfície do transportador

3. Efeito da temperatura no comportamento de pendurar filmes

4. Efeito da área superficial específica do transportador MBBR e rugosidade superficial no desempenho de adesão do biofilme.

No meio MBBR, os poluentes orgânicos, o oxigênio dissolvido e vários nutrientes essenciais devem primeiro se difundir da fase líquida para a superfície do biofilme e depois para o interior do biofilme, e apenas os poluentes difundidos para a superfície ou dentro do biofilme podem ser decomposto e transformado pelos microrganismos dentro do biofilme e, finalmente, formar vários metabólitos. Além disso, no meio MBBR, os microrganismos são imobilizados no carreador, conseguindo assim a separação do SRT e do HRT (tempo de retenção hidráulica), o que possibilita o crescimento e a reprodução de microrganismos com lenta taxa de proliferação. Portanto, a mídia MBBR é um ecossistema microbiano estável e diversificado.

 

◆ Aquasust MBBR Prodiagrama de fluxo de acesso

Princípio do processo MBBR (processo de Membrance suspenso)

Segundo Characklis, Liu et al. a formação do filme microbiano geralmente passa por quatro etapas:MBBR modificação da superfície do transportador,fixação reversível, apego irreversível, e formação de biofilme.

A descrição específica é a seguinte: o filme microbiano pendurado no transportador MBBR pode ser dividido em duas etapas:adsorção microbianaecrescimento de sequestro.

Depois que o transportador é adicionado ao corpo d'água,primeiroentra no período de adsorção. Alguns dos microrganismos e materiais filamentosos foram fixados à superfície do transportador, e o local onde mais materiais estão fixados é frequentemente a parte côncava do transportador, que não é facilmente cortada pelo fluxo de água.Neste momento, os microrganismos em suspensão crescem em grandes quantidades e surge uma camada de lama mais evidente.

Após ligação irreversível, os microrganismos obtêm um ambiente de crescimento relativamente estável na superfície do transportador, e os microrganismos na lama adsorvida no transportador começam rapidamente a crescer sob a condição de fornecimento de oxigénio e substrato suficientes.

Com o passar do tempo de domesticação da cultura, o biofilme que crescia na superfície do transportador também cresceu rapidamente, cobrindo gradualmente toda a superfície do transportador e começou a engrossar. Porém, o crescimento do biofilme não foi uniforme, nas partes mais proeminentes do transportador o biofilme era mais fino, enquanto nas partes côncavas cresceram colônias bastante prósperas, o que mostrou que o cisalhamento hidrodinâmico teve uma influência importante no crescimento do biofilme. À medida que mais e mais biofilmes são ligados aos transportadores, a densidade aparente dos transportadores diminui gradualmente e torna-se mais leve e mais fácil de fluidizar, enquanto os transportadores na zona de declínio têm uma taxa de declínio mais lenta.

 

MBBR Media Biofilm após 14 dias em Tanque de Aeração

Fatores que influenciam o biofilme MBBR

Está relacionado coma natureza da superfície transportadora(hidrofilicidade da superfície do transportador, carga superficial, composição química superficial e rugosidade superficial),a natureza dos microrganismos(espécies de microrganismos, condições de cultivo, atividade e concentração) efatores ambientais(pH, força iônica, cisalhamento hidráulico, temperatura, condições nutricionais e tempo de contato entre microrganismos e o transportador).

1. Surfa transportadora MBBRCE PRopertié

A propriedade de carga superficial do transportador, rugosidade, tamanho de partícula e concentração do transportador afetam diretamente a fixação e formação de biofilme em sua superfície. Em ambiente normal de crescimento, os microrganismos apresentam uma carga negativa na sua superfície. A rugosidade da superfície transportadora facilita a fixação e imobilização de bactérias em sua superfície.

① A área de superfície do transportador aumenta a área de contato efetiva entre as bactérias e o transportador em comparação com uma superfície lisa.

② As partes ásperas da superfície do suporte, como buracos e rachaduras, atuam como um escudo para proteger as bactérias aderidas das forças de cisalhamento hidráulico.

Concluiu-se que os transportadores de partículas pequenas são mais fáceis de gerar biofilmes devido ao seu baixo atrito mútuo e grande área superficial específica em comparação com os transportadores de partículas grandes. Além disso, a concentração de transportadores também é importante para o biofilme MBBR.

Wagner descobriu que em concentrações muito baixas de massa de transportador, mesmo com uma espessura de biofilme de 295 μm, uma taxa de remoção estável não poderia ser alcançada ao tratar águas residuais refratárias com um reator de elevação de ar. No entanto, a uma concentração de transportador de 20-30 g/L, mesmo que apenas 20% dos transportadores tivessem biofilmes de 75 μn de espessura, o reator ainda foi capaz de atingir uma taxa de remoção estável (98%) com uma carga de DQO de até 58 kg/(m3-d).

 

2. Concentração Microbiana Suspensa

Em geral, à medida que a concentração de microrganismos suspensos aumenta, aumenta a possibilidade de possível contacto entre microrganismos e o transportador. Os resultados de muitos estudos mostraram que existe uma concentração crítica de microrganismos suspensos durante a fixação microbiana; à medida que a concentração microbiana aumenta, o transporte microbiano por meio de gradientes de concentração é aumentado.

Antes do valor crítico, o transporte microbiano e a difusão da fase líquida para a superfície do transportador são a etapa de controle; uma vez excedido este valor crítico, a fixação e imobilização microbiana na superfície do transportador é limitada pela área superficial efectiva do transportador e já não depende da concentração de microrganismos suspensos. Contudo, após o equilíbrio de fixação e imobilização, a quantidade de microrganismos na superfície do transportador é determinada pelos microrganismos e pelas propriedades da superfície do transportador.

3. Atividade de microrganismos suspensos

A atividade microbiana é geralmente descrita pela taxa de crescimento específica (μ) dos microrganismos, ou seja, a taxa de crescimento e reprodução dos microrganismos por unidade de massa. Portanto, ao estudar o efeito da atividade microbiana nos estágios iniciais da formação do biofilme, é crucial controlar a taxa específica de crescimento dos microrganismos suspensos. Os resultados do estudo sobre a formação de biofilmes heterotróficos realizado por Bryers et al. mostraram que a quantidade e a taxa inicial de ligação e fixação de bactérias nitrificantes na superfície do transportador eram proporcionais à atividade das bactérias nitrificantes suspensas.

① Quando a atividade biológica dos microrganismos suspensos é alta, sua capacidade de secretar polimorfos extracelulares é maior.

② O nível de energia em que vivem os microrganismos está diretamente relacionado à sua taxa de crescimento.

③ A estrutura superficial dos microrganismos varia de acordo com a sua atividade.

④ Tempo de contato microbiano com o transportador.

⑤ Tempo de retenção hidráulica (TRH).

⑥ pH da fase líquida.

⑦ Força de cisalhamento hidrodinâmica.

Fatores que influenciam no processo de biofilmagem do MBBR

1. Forças no processo MBBR Biofilmado

Contribui diretamente para a interação direta entre os microrganismos e a superfície do transportador, e desempenha um papel crucial em todo o processo de biofilmagem do MBBR.

2. Efeito da hidrofilicidade da superfície do transportador

A superfície do transportador GPUC contém grupos hidrofílicos, como grupos -OH e amida, e a maioria dos próprios microrganismos tem boa hidrofilicidade, e a superfície do transportador e a superfície do microrganismo podem formar uma estrutura de ligação de hidrogênio; entretanto, a energia livre da superfície do transportador hidrofílico é menor do que a da superfície do transportador hidrofóbico, e os microrganismos na água têm maior probabilidade de se aproximarem da superfície do transportador hidrofílico para adsorção e crescimento.

3. Efeito da temperatura no MBBR biofilmado

A faixa de temperatura adequada para microrganismos aeróbicos é de 10 a 35 graus. A temperatura da água tem um impacto maior no crescimento de bactérias nitrificantes e na taxa de nitrificação. A temperatura de crescimento adequada para a maioria das bactérias nitrificantes é de 25 a 30 graus, quando a temperatura é inferior a 25 graus ou superior a 30 graus, o crescimento de bactérias nitrificantes é retardado, abaixo de 10 graus o crescimento de bactérias nitrificantes e a nitrificação é significativamente retardada .

O teste de biofilmagem MBBR foi realizado a 10 graus, 20 graus e 35 graus, e a quantidade de microrganismos ligados ao enchimento também foi medida durante todo o processo de suspensão do filme. Os resultados mostraram que: a 10 graus, o MBBR biofilmado começou lentamente, e levou 7 dias para ter biofilme óbvio anexado, e o MBBR biofilmado amadureceu após 21 dias, e a quantidade máxima de biomassa anexada foi de 2,1 g/L; a 35 graus, a mídia MBBR começou a biofilmar após 4 dias, e o biofilme MBBR amadureceu. A quantidade máxima de biofilme anexado foi de 3,5 g/L após cerca de 19 dias. A cerca de 20 graus, o biofilme começou a se formar após 2 dias, e a quantidade máxima de biofilme anexado foi de 5,7 g/L após cerca de 10 dias. Pode-se observar que o efeito da temperatura no filme suspenso não era muito óbvio, e o biofilme poderia se formar na superfície do enchimento dentro de 15-30 graus, e o filme suspenso começou mais rápido.

A temperatura é um fator chave que afeta a atividade biológica e a capacidade metabólica, e sua influência no processo de reação de nitrificação reside principalmente no padrão de crescimento e na atividade biológica das bactérias nitrificantes.

A influência da temperatura na atividade biológica se manifesta comoa influência na taxa de reação bioquímicaea influência na taxa de transferência de oxigênio.

 

Aquasust Biofilm MBBR Carrier Media em tanque de aeração em dois meses

4. Efeito da área superficial específica do transportador MBBR e rugosidade superficial no desempenho de adesão do biofilme

A grande área superficial específica e a rugosidade melhoram a capacidade do transportador de capturar microorganismos. Carreadores com grande rugosidade superficial têm maior capacidade de redistribuição do fluxo de água, de modo que o fluxo de água no reator tenha menos força de cisalhamento no biofilme do carreador e, ao mesmo tempo, forneça um ambiente interno favorável para a mistura e contato entre microrganismos e substrato , o que promove o acúmulo de biofilme na superfície da embalagem. A superfície rugosa tem uma camada limite laminar mais espessa do que a superfície lisa, o que pode proporcionar um bom ambiente hidrodinâmico estático, evitando assim o efeito adverso do cisalhamento do fluxo de água no crescimento de microrganismos aderidos.