Là một nhân viên bán hàng dày dạn trong ngành xử lý nước, tôi rất vui mừng được chia sẻ những hiểu biết về công nghệ lò phản ứng màng sinh học (MBBR) di chuyển, một phương pháp xử lý nước thải hiệu quả cao được biết đến với khối lượng bùn thấp và hoạt động đơn giản. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đi sâu vào lý do tại sao màng sinh học đôi khi không hình thành trên phương tiện truyền thông MBBR, xem xét các khía cạnh khác nhau như nguyên tắc làm việc của hệ thống và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành màng sinh học.
Nguyên tắc của quy trình MBBR
Phương tiện MBBR cho phép các vi sinh vật gắn vào bề mặt của chất mang và tạo thành màng sinh học. Khi nước thải chảy trên bề mặt chất mang, chất hữu cơ và oxy hòa tan trong nước khuếch tán vào màng sinh học. Các vi sinh vật trong màng sinh học chuyển hóa và đồng hóa chất hữu cơ với sự hiện diện của oxy. Các sản phẩm phân hủy sau đó khuếch tán trở lại giai đoạn nước và không khí, làm giảm hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải.
Theo Characklis, Liu và những người khác, sự hình thành của màng vi sinh vật thường trải qua bốn giai đoạn: sửa đổi bề mặt sóng mang, gắn kết đảo ngược, gắn kết không thể đảo ngược và hình thành màng sinh học. Quá trình này có thể được chia thành hai giai đoạn chính: sự hấp phụ của vi sinh vật và tăng trưởng cô lập.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành màng sinh học trong MBBR
1. Tính chất bề mặt sóng mang
Điện tích bề mặt, độ nhám, kích thước hạt và nồng độ của chất mang MBBR ảnh hưởng trực tiếp đến sự gắn kết và sự hình thành màng sinh học. Vi sinh vật thường có điện tích âm trên bề mặt của chúng trong điều kiện tăng trưởng bình thường. Một bề mặt chất mang thô tạo điều kiện cho sự gắn kết của vi khuẩn và bất động.
♦ Diện tích bề mặt lớn hơn của sóng mang làm tăng diện tích tiếp xúc hiệu quả giữa vi khuẩn và chất mang so với bề mặt nhẵn.
♦ Các bộ phận thô của bề mặt chất mang, chẳng hạn như lỗ và vết nứt, hoạt động như một lá chắn để bảo vệ vi khuẩn được tuân thủ khỏi lực cắt thủy lực.
Các chất mang kích thước hạt nhỏ hơn có nhiều khả năng tạo ra màng sinh học do ma sát tương hỗ thấp và diện tích bề mặt riêng lớn của chúng. Nồng độ chất mang cũng rất quan trọng cho sự hình thành màng sinh học. Wagner nhận thấy rằng ở nồng độ khối lượng chất mang rất thấp, ngay cả với màng sinh học dày, tốc độ loại bỏ ổn định không thể đạt được khi xử lý nước thải chịu lửa. Tuy nhiên, ở nồng độ sóng mang của 20-30 g/l, lò phản ứng có thể đạt được tốc độ loại bỏ ổn định ngay cả khi chỉ với 20% các nhà mạng có màng sinh học mỏng.
2. Nồng độ vi khuẩn lơ lửng
Nói chung, khi nồng độ của các vi sinh vật lơ lửng tăng lên, cơ hội tiếp xúc giữa các vi sinh vật và chất mang cũng tăng lên. Có một nồng độ quan trọng của các vi sinh vật lơ lửng trong quá trình gắn kết vi khuẩn. Trước giá trị tới hạn này, vận chuyển và khuếch tán vi sinh vật từ pha lỏng đến bề mặt chất mang là bước kiểm soát. Một khi giá trị này bị vượt quá, sự gắn kết của vi sinh vật và bất động trên bề mặt sóng mang bị giới hạn bởi diện tích bề mặt hiệu quả của chất mang và không còn phụ thuộc vào nồng độ của các vi sinh vật lơ lửng.
3. Hoạt động của các vi sinh vật lơ lửng
Hoạt động của vi sinh vật, được mô tả bởi tốc độ tăng trưởng cụ thể (μ), là rất quan trọng khi nghiên cứu các giai đoạn ban đầu của sự hình thành màng sinh học. Số lượng và tốc độ ban đầu của sự gắn kết và cố định của vi khuẩn nitrat hóa trên bề mặt chất mang tỷ lệ thuận với hoạt động của vi khuẩn nitrat hóa lơ lửng.
♦ Khi hoạt động sinh học của các vi sinh vật lơ lửng cao, khả năng tiết ra các polyme ngoại bào cũng cao hơn.
♦ Mức năng lượng mà các vi sinh vật đang sống có liên quan trực tiếp đến tốc độ tăng trưởng của chúng.
♦ Cấu trúc bề mặt của vi sinh vật thay đổi theo hoạt động của chúng.
♦ Các yếu tố như thời gian tiếp xúc của vi sinh vật với chất mang, thời gian giữ thủy lực (HRT), pH pha lỏng và lực cắt thủy động lực cũng đóng một vai trò.
Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình hình thành màng sinh học MBBR
1. Lực lượng trong quá trình hình thành màng sinh học
Các lực này trực tiếp đóng góp vào sự tương tác giữa các vi sinh vật và bề mặt sóng mang, đóng một vai trò quan trọng trong toàn bộ quá trình hình thành màng sinh học.
2. Hiệu quả của tính kỵ nước bề mặt chất mang
Bề mặt của chất mang GPUC chứa các nhóm ưa nước như -OH và các nhóm amide. Hầu hết các vi sinh vật có tính ưa nước tốt, và bề mặt bề mặt mang và vi sinh vật có thể hình thành cấu trúc liên kết hydro. Năng lượng tự do của bề mặt chất mang ưa nước thấp hơn so với thế giới kỵ nước, giúp các vi sinh vật dễ dàng tiếp cận và hấp thụ lên bề mặt chất mang ưa nước để tăng trưởng.
3. Hiệu quả của nhiệt độ trên sự hình thành màng sinh học
Phạm vi nhiệt độ phù hợp cho các vi sinh vật hiếu khí là 10 ~ 35 độ. Nhiệt độ nước ảnh hưởng đáng kể đến sự tăng trưởng của vi khuẩn nitrifying và tốc độ nitrat hóa. Nhiệt độ tăng trưởng tối ưu cho hầu hết các vi khuẩn nitrat hóa là 25 ~ 30 độ. Khi nhiệt độ dưới 25 độ hoặc trên 30 độ, sự tăng trưởng của vi khuẩn nitrat hóa chậm lại, và dưới 10 độ, sự tăng trưởng và nitrat hóa của chúng bị chậm lại đáng kể.
Các thử nghiệm được thực hiện ở 10 độ, 20 độ và 35 độ cho thấy ở 10 độ, sự hình thành màng sinh học bắt đầu chậm, với sự gắn kết màng sinh học đáng chú ý sau 7 ngày và trưởng thành sau 21 ngày, với sinh khối tối đa là 2,1 g/l. Ở 35 độ, màng sinh học bắt đầu hình thành sau 4 ngày và trưởng thành sau khoảng 19 ngày, với lượng màng sinh học kèm theo tối đa là 3,5 g/l. Ở 20 độ, màng sinh học bắt đầu hình thành sau 2 ngày và đạt mức độ màng sinh học đính kèm tối đa là 5,7 g/l sau khoảng 10 ngày. Rõ ràng là nhiệt độ có tác động đáng kể đến sự hình thành màng sinh học, với sự khởi đầu nhanh hơn giữa 15-30.
Nhiệt độ là một yếu tố chính ảnh hưởng đến hoạt động sinh học và khả năng trao đổi chất, ảnh hưởng đến quá trình phản ứng nitrat hóa chủ yếu thông qua mô hình tăng trưởng và hoạt động sinh học của vi khuẩn nitrifying. Nó ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóa và tốc độ truyền oxy.
4
Một diện tích bề mặt cụ thể lớn và độ nhám tăng cường khả năng của người vận chuyển để nắm bắt các vi sinh vật. Các nhà mạng có độ nhám bề mặt cao có khả năng phân phối lại dòng nước mạnh hơn, giảm lực cắt trên màng sinh học và cung cấp một môi trường thuận lợi cho việc trộn và tiếp xúc giữa các vi sinh vật và chất nền. Bề mặt thô có lớp ranh giới tầng dày hơn so với bề mặt nhẵn, cung cấp môi trường thủy động lực tĩnh tốt và tránh các tác dụng phụ của dòng nước cắt đối với sự phát triển của các vi sinh vật đính kèm.