بصفتي مندوب مبيعات متمرس في صناعة معالجة المياه ، أنا متحمس لتبادل الأفكار حول تقنية مفاعل Bed Bed (MBBR) المتحرك (MBBR) ، وهي طريقة معالجة مياه الصرف الصحي عالية الكفاءة المعروفة بحجمها المنخفض في الحمأة وتشغيلها البسيط. في هذه المقالة ، سنتعرض لسبب فشل الحيوية في بعض الأحيان في تكوينها على وسائط MBBR ، مع الأخذ في الاعتبار الجوانب المختلفة مثل مبدأ عمل النظام والعوامل التي تؤثر على تكوين الأغشية الحيوية.
مبدأ عملية MBBR
تتيح وسائط MBBR الكائنات الحية الدقيقة من ربط سطح الناقل وتشكيل الأغشية الحيوية. عندما تتدفق مياه الصرف فوق سطح الناقل ، والمواد العضوية والأكسجين المذاب في الماء ينتشر في الغشاء الحيوي. الكائنات الحية الدقيقة داخل الأغشية الحيوية تستقلب واستيعاب المادة العضوية في وجود الأكسجين. ثم تنتشر منتجات التحلل مرة أخرى في مرحلة المياه والهواء ، مما يؤدي إلى تحطيم الملوثات العضوية بشكل فعال في مياه الصرف.
وفقًا لـ Characklis و Liu وآخرون ، فإن تكوين الفيلم الميكروبي يمر عادةً عبر أربع مراحل: تعديل سطح الناقل ، والتعلق القابل للعكس ، والتعلق الذي لا رجعة فيه ، وتكوين الأغشية الحيوية. يمكن تقسيم هذه العملية إلى مرحلتين رئيسيتين: الامتزاز الميكروبي ونمو العزل.
العوامل التي تؤثر على تكوين الأغشية الحيوية في MBBR
1. خصائص سطح الناقل
تؤثر الشحنة السطحية ، والخشونة ، وحجم الجسيمات ، وتركيز حاملة MBBR بشكل مباشر على مرفق الغشاء الحيوي وتشكيله. عادة ما يكون للكائنات الحية الدقيقة شحنة سالبة على سطحها في ظل ظروف النمو العادية. يسهل سطح الناقل الخشن التعلق البكتيري والتثبيط.
♦ تزيد مساحة سطح أكبر من شركة النقل من منطقة التلامس الفعالة بين البكتيريا والحاملة مقارنة بسطح أملس.
♦ الأجزاء الخشنة من سطح الناقل ، مثل الثقوب والشقوق ، تعمل كدرع لحماية البكتيريا الملتصقة من قوى القص الهيدروليكية.
من المرجح أن تولد حاملات حجم الجسيمات الأصغر الأغشية الحيوية بسبب احتكاكها المتبادل المنخفض ومساحة سطح محددة كبيرة. تركيز الناقل أمر بالغ الأهمية أيضًا لتشكيل الأغشية الحيوية. وجد فاجنر أنه في تركيزات الكتلة الناقلة المنخفضة للغاية ، حتى مع وجود بيوفيلم سميك ، لا يمكن تحقيق معدل إزالة مستقر عند علاج مياه الصرف الصحي الحراري. ومع ذلك ، بتركيز الناقل لـ 20-30 g/l ، يمكن للمفاعل تحقيق معدل إزالة مستقر حتى مع وجود 20 ٪ فقط من الناقلات التي تحتوي على غشاء حيوي رفيع.
2. التركيز الميكروبي المعلق
بشكل عام ، مع زيادة تركيز الكائنات الحية الدقيقة المعلقة ، تزداد فرصة الاتصال بين الكائنات الحية الدقيقة والناقل. هناك تركيز حاسم للكائنات الحية الدقيقة المعلقة أثناء التعلق الميكروبي. قبل هذه القيمة الحرجة ، يكون النقل الميكروبي والانتشار من الطور السائل إلى سطح الناقل هو الخطوة المسيطرة. بمجرد تجاوز هذه القيمة ، يقتصر المرفق الميكروبي والتجميد على سطح الناقل على مساحة السطح الفعالة للناقل ولم يعد يعتمد على تركيز الكائنات الحية الدقيقة المعلقة.
3. نشاط الكائنات الحية الدقيقة المعلقة
النشاط الميكروبي ، الذي وصفه معدل النمو المحدد (μ) ، أمر بالغ الأهمية عند دراسة المراحل الأولية لتشكيل الأغشية الحيوية. يتناسب كمية ومعدل التعلق وتثبيت البكتيريا النيتروية على سطح الحاملة مع نشاط البكتيريا المعلقة.
♦ عندما يكون النشاط البيولوجي للكائنات الحية الدقيقة المعلقة عالية ، فإن قدرتها على إفراز البوليمرات خارج الخلية أعلى أيضًا.
♦ يرتبط مستوى الطاقة الذي تعيش فيه الكائنات الحية الدقيقة مباشرة بمعدل نموها.
♦ يختلف التركيب السطحي للكائنات الحية الدقيقة مع نشاطها.
♦ عوامل مثل وقت التلامس الميكروبي مع الناقل ووقت الاحتفاظ بالهيدروليكي (HRT) ودرجة الحموضة السائلة ، وقوة القص الهيدروديناميكية تلعب دورًا.
التأثير على العوامل أثناء عملية تكوين الأغشية الحيوية MBBR
1. فرض في عملية تكوين الأغشية الحيوية
تساهم هذه القوى بشكل مباشر في التفاعل بين الكائنات الحية الدقيقة وسطح الناقل ، حيث تلعب دورًا مهمًا في عملية تكوين الأغشية الحيوية بأكملها.
2.FEFTECT من ماء السطح الناقل
يحتوي سطح حامل GPUC على مجموعات محبة للماء مثل مجموعات -OH و Amide. معظم الكائنات الحية الدقيقة لها ماء جيد ، ويمكن أن يشكل سطح الناقل والكائنات الحية الدقيقة هياكل رابطة الهيدروجين. تكون الطاقة الحرة لسطح الناقل المحبب أقل من تلك الموجودة في السطح الكارهة للماء ، مما يجعل من السهل على الكائنات الحية الدقيقة في الماء الاقتراب والكسب على سطح الناقل المحبب للنمو.
3.FEFTECT من درجة الحرارة على تكوين الأغشية الحيوية
نطاق درجة الحرارة المناسب للكائنات الحية الدقيقة هو 10 ~ 35 درجة. تؤثر درجة حرارة الماء بشكل كبير على نمو البكتيريا النتروية ومعدل النترجة. درجة حرارة النمو المثلى لمعظم البكتيريا النتروية هي 25 إلى 30 درجة. عندما تكون درجة الحرارة أقل من 25 درجة أو أعلى من 30 درجة ، فإن نمو بكتيريا النترات يبطئ ، وأقل من 10 درجة ، يتم تأخير نموها ونسخة من المتخلفين بشكل كبير.
أظهرت الاختبارات التي أجريت في 10 درجة ، 20 درجة ، و 35 درجة أنه في 10 درجة ، بدأ تكوين الأغشية الحيوية ببطء ، مع مرفق الغشاء الحيوي الملحوظ بعد 7 أيام ونضج بعد 21 يومًا ، مع الحد الأقصى للكتلة الحيوية المرفقة من 2.1 جم/لتر. في 35 درجة ، بدأت الأغشية الحيوية تتشكل بعد 4 أيام ونضجت بعد حوالي 19 يومًا ، مع الحد الأقصى المرفق في الغشاء الحيوي 3.5 جم/لتر. في 20 درجة ، بدأ الحيوية في التكلفة بعد يومين ووصلت إلى أقصى قدر من المبلغ الحيوي المرفق من 5.7 جم/لتر بعد حوالي 10 أيام. من الواضح أن درجة الحرارة لها تأثير كبير على تكوين الأغشية الحيوية ، مع بدء أسرع بين 15-30.
تعد درجة الحرارة عاملًا رئيسيًا يؤثر على النشاط البيولوجي والقدرة الأيضية ، مما يؤثر على عملية تفاعل النترجة بشكل رئيسي من خلال نمط النمو والنشاط البيولوجي للبكتيريا النيتروية. يؤثر على معدل التفاعل الكيميائي الحيوي ومعدل نقل الأكسجين.
4.FEFTECT من مساحة السطح المحددة للناقل وخشونة السطح على أداء التصاق البيوفيلم
تعزز مساحة السطح والخشونة الكبيرة قدرة الناقل على التقاط الكائنات الحية الدقيقة. تتمتع الناقلات ذات الخشونة السطحية العالية بقدرة أقوى على إعادة توزيع تدفق المياه ، وتقليل قوة القص على الأغشية الحيوية وتوفير بيئة مواتية للخلط والاتصال بين الكائنات الحية الدقيقة والركيزة. يحتوي السطح الخشن على طبقة حدودية أكثر سمكًا من سطح أملس ، مما يوفر بيئة هيدروديناميكية ثابتة جيدة وتجنب الآثار الضارة لقص تدفق المياه على نمو الكائنات الحية الدقيقة المرفقة.