¿POR QUÉ sus medios MBBR no pueden biofilmarse en dos semanas y cómo hacer que nuestros biomedios se biofilmen rápidamente?

POR QUÉ sus medios MBBR no pueden biofilmar en dos semanas

y ¿Cómo hacer rápidamente biopelículas con nuestros biomedios?

Por: Cody Aquasust

Fecha de publicación: 29 de abril de 2022

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¿Qué es MBBR o tecnología MBBR? MBBR es un método eficiente para el tratamiento de aguas residuales con un bajo volumen de lodos y una operación y gestión sencillas. Este artículo presenta principalmente por qué Biomedia a veces no puede hacer biopelículas desde varios aspectos, como el principio del sistema MBBR y los factores que influyen en la formación.

MBBR Media sirve para hacer que los microorganismos se adhieran a la superficie del soporte MBBR y formen una biopelícula. Cuando las aguas residuales fluyen a través de la superficie del portador, la materia orgánica y el oxígeno disuelto en las aguas residuales se difunden hacia el interior de la biopelícula. Los microorganismos dentro de la membrana llevan a cabo el metabolismo de descomposición y el anabolismo del organismo sobre la materia orgánica en presencia de oxígeno, mientras que los metabolitos de la descomposición difunden desde la biopelícula a la fase acuosa y al aire, degradando así la materia orgánica en las aguas residuales.

Esquema del artículo

● Principio del proceso MBBR (proceso de suspensión)

● Factores que influyen en la biopelícula MBBR

1. Propiedades de la superficie del MBBR Bio Carrier

2. Concentración microbiana suspendida

3. Actividad de los microorganismos suspendidos.

● Factores que influyen en el proceso de biopelícula de MBBR.

1. Fuerzas en el proceso de colocación de la película bioportadora.

2. Efecto de la hidrofilicidad de la superficie del portador.

3. Efecto de la temperatura sobre el comportamiento de suspensión de la película.

4. Efecto del área de superficie específica del portador MBBR y la rugosidad de la superficie sobre el rendimiento de adhesión de biopelículas.

En los medios MBBR, los contaminantes orgánicos, el oxígeno disuelto y varios nutrientes esenciales deben difundirse primero desde la fase líquida a la superficie de la biopelícula y luego al interior de la biopelícula, y solo los contaminantes difundidos a la superficie o dentro de la biopelícula pueden ser descompuesto y transformado por los microorganismos dentro de la biopelícula, y finalmente formar diversos metabolitos. Además, en el medio MBBR los microorganismos quedan inmovilizados sobre el soporte, logrando así la separación de SRT y HRT (tiempo de retención hidráulica), lo que posibilita el crecimiento y reproducción de microorganismos con lenta tasa de proliferación. Por lo tanto, los medios MBBR son un ecosistema microbiano estable y diverso.

 

◆ Aquasust MBBR Prodiagrama de flujo de proceso

Principio del proceso MBBR (proceso de Membrance colgante)

Según Characklis, Liu et al. La formación de una película microbiana suele pasar por cuatro etapas:MBBR modificación de la superficie portadora,accesorio reversible, apego irreversible, y formación de biopelículas.

La descripción específica es la siguiente: la película microbiana que cuelga del soporte MBBR se puede dividir en dos etapas:adsorción microbianaycrecimiento de secuestro.

Después de agregar el portador al cuerpo de agua,primeroentra en el periodo de adsorción. Algunos de los microorganismos y materiales filamentosos se han adherido a la superficie del soporte, y el lugar donde se adhieren más materiales es a menudo la parte cóncava del soporte, que no se corta fácilmente con el flujo de agua.En este momento, los microorganismos en suspensión crecen en grandes cantidades y aparece una capa de lodo más evidente.

Después de la unión irreversible, los microorganismos obtienen un ambiente de crecimiento relativamente estable en la superficie del soporte, y los microorganismos en el lodo adsorbido en el soporte pronto comienzan a crecer bajo la condición de suficiente suministro de oxígeno y sustrato.

Con el aumento del tiempo de domesticación del cultivo, la biopelícula que crecía en la superficie del soporte también creció rápidamente, cubrió gradualmente toda la superficie del soporte y comenzó a espesarse. Sin embargo, el crecimiento de la biopelícula no fue uniforme: en las partes más prominentes del soporte, la biopelícula era más delgada, mientras que en las partes cóncavas crecieron colonias bastante prósperas, lo que demostró que el corte hidrodinámico tuvo una influencia importante en el crecimiento de la biopelícula. A medida que se unen más y más biopelículas a los portadores, la densidad aparente de los portadores disminuye gradualmente y se vuelve más ligera y más fácil de fluidizar, mientras que los portadores en la zona de disminución tienen una tasa de disminución más lenta.

 

MBBR Media Biofilm después de 14 días en tanque de aireación

Factores que influyen en la biopelícula MBBR.

Se relaciona conla naturaleza de la superficie de soporte(hidrofilicidad de la superficie del portador, carga superficial, composición química de la superficie y rugosidad de la superficie),la naturaleza de los microorganismos(especies de microorganismos, condiciones de cultivo, actividad y concentración) yfactores ambientales(pH, fuerza iónica, cizallamiento hidráulico, temperatura, condiciones de nutrientes y tiempo de contacto entre los microorganismos y el portador).

1. Superficie portadora MBBRce properties

La propiedad de carga de la superficie del portador, la rugosidad, el tamaño de las partículas y la concentración del portador afectan directamente la adhesión y formación de biopelículas en su superficie. En un entorno de crecimiento normal, los microorganismos tienen una carga negativa en su superficie. La rugosidad de la superficie del soporte facilita la fijación y la inmovilización de bacterias en su superficie.

① La superficie del soporte aumenta el área de contacto efectiva entre las bacterias y el soporte en comparación con una superficie lisa.

② Las partes rugosas de la superficie de soporte, como agujeros y grietas, actúan como un escudo para proteger las bacterias adheridas de las fuerzas de corte hidráulico.

Se concluyó que los portadores de partículas pequeñas son más fáciles de generar biopelículas debido a su baja fricción mutua y su gran área de superficie específica en comparación con los portadores de partículas grandes. Además, la concentración de portadores también es importante para la biopelícula MBBR.

Wagner descubrió que a una concentración de masa portadora muy baja, incluso con un espesor de biopelícula de 295 μm, no se podía lograr una tasa de eliminación estable al tratar aguas residuales refractarias con un reactor de elevación por aire. Sin embargo, a una concentración de portador de 20-30 g/L, incluso si solo el 20% de los portadores tuvieran biopelículas de 75 μn de espesor, el reactor aún pudo lograr una tasa de eliminación estable (98%) con una carga de DQO de hasta 58 kg/(m3-d).

 

2. Concentración microbiana suspendida

En general, a medida que aumenta la concentración de microorganismos suspendidos, aumenta la posibilidad de un posible contacto entre los microorganismos y el portador. Los resultados de muchos estudios han demostrado que existe una concentración crítica de microorganismos en suspensión durante la unión microbiana; A medida que aumenta la concentración microbiana, se mejora el transporte microbiano mediante gradientes de concentración.

Antes del valor crítico, el paso de control es el transporte y la difusión microbiana desde la fase líquida a la superficie del soporte; una vez que se excede este valor crítico, la unión e inmovilización microbiana en la superficie del soporte está limitada por el área de superficie efectiva del soporte y ya no depende de la concentración de microorganismos suspendidos. Sin embargo, después del equilibrio de unión e inmovilización, la cantidad de microorganismos en la superficie del soporte está determinada por los microorganismos y las propiedades de la superficie del soporte.

3. Actividad de los microorganismos suspendidos.

La actividad microbiana generalmente se describe mediante la tasa de crecimiento específica (μ) de los microorganismos, es decir, la tasa de crecimiento y reproducción de los microorganismos por unidad de masa. Por tanto, al estudiar el efecto de la actividad microbiana en las etapas iniciales de formación de biopelículas, es crucial controlar la tasa de crecimiento específica de los microorganismos suspendidos. Los resultados del estudio sobre la formación de biopelículas heterótrofas realizado por Bryers et al. demostró que la cantidad y la tasa inicial de unión y fijación de las bacterias nitrificantes en la superficie del soporte eran proporcionales a la actividad de las bacterias nitrificantes suspendidas.

① Cuando la actividad biológica de los microorganismos suspendidos es alta, su capacidad para secretar polimorfos extracelulares es mayor.

② El nivel de energía en el que viven los microorganismos está directamente relacionado con su tasa de crecimiento.

③ La estructura superficial de los microorganismos varía de acuerdo con su actividad.

④ Tiempo de contacto microbiano con el portador.

⑤ Tiempo de retención hidráulica (HRT).

⑥ pH de la fase líquida.

⑦ Fuerza de corte hidrodinámica.

Factores que influyen en el proceso de biofilmación de MBBR.

1. Fuerzas en el proceso de MBBR Biofilmed

Contribuye directamente a la interacción directa entre los microorganismos y la superficie del soporte y desempeña un papel crucial en todo el proceso de biopelícula MBBR.

2. Efecto de la hidrofilicidad de la superficie del portador.

La superficie del portador GPUC contiene grupos hidrófilos como -OH y grupos amida, y la mayoría de los microorganismos tienen buena hidrofilicidad, y la superficie del portador y la superficie del microorganismo pueden formar una estructura de enlaces de hidrógeno; mientras tanto, la energía libre de la superficie del portador hidrófilo es menor que la de la superficie del portador hidrófobo, y es más probable que los microorganismos en el agua se acerquen a la superficie del portador hidrófilo para su adsorción y crecimiento.

3. Efecto de la temperatura sobre la biopelícula MBBR.

El rango de temperatura adecuado para los microorganismos aeróbicos es de 10 a 35 grados. La temperatura del agua tiene un mayor impacto en el crecimiento de bacterias nitrificantes y la tasa de nitrificación. La temperatura de crecimiento adecuada para la mayoría de las bacterias nitrificantes es de 25 a 30 grados, cuando la temperatura es inferior a 25 grados o superior a 30 grados, el crecimiento de las bacterias nitrificantes se ralentiza, por debajo de 10 grados el crecimiento de las bacterias nitrificantes y la nitrificación se ralentiza significativamente. .

La prueba de biopelícula MBBR se llevó a cabo a 10 grados, 20 grados y 35 grados, y también se midió la cantidad de microorganismos adheridos al relleno durante todo el proceso de colocación de la película. Los resultados mostraron que: a 10 grados, la biopelícula de MBBR comenzó lentamente y tardó 7 días en tener una biopelícula obvia adherida, y la biopelícula de MBBR maduró después de 21 días, y la cantidad máxima de biomasa adherida fue de 2,1 g/L; a 35 grados, el medio MBBR comenzó a formar biopelículas después de 4 días, y la biopelícula MBBR maduró. La cantidad máxima de biopelícula adherida fue de 3,5 g/l después de aproximadamente 19 días. Aproximadamente a 20 grados, la biopelícula comenzó a formarse después de 2 días, y la cantidad máxima de biopelícula adherida fue de 5,7 g/L después de aproximadamente 10 días. Se puede ver que el efecto de la temperatura sobre la película colgante no fue muy obvio, y la biopelícula se pudo formar en la superficie del relleno dentro de 15-30 grados, y la película colgante comenzó más rápido.

La temperatura es un factor clave que afecta la actividad biológica y la capacidad metabólica, y su influencia en el proceso de reacción de nitrificación radica principalmente en el patrón de crecimiento y la actividad biológica de las bacterias nitrificantes.

La influencia de la temperatura sobre la actividad biológica se manifiesta comola influencia en la velocidad de reacción bioquímicayla influencia en la tasa de transferencia de oxígeno.

 

Medio portador Aquasust Biofilm MBBR en tanque de aireación en dos meses

4. Efecto del área de superficie específica del portador MBBR y la rugosidad de la superficie sobre el rendimiento de adhesión de biopelículas

La gran superficie específica y la rugosidad mejoran la capacidad del soporte para capturar microorganismos. Los portadores con gran rugosidad superficial tienen una mayor capacidad de redistribución del flujo de agua, de modo que el flujo de agua en el reactor tiene menos fuerza de corte sobre la biopelícula del portador y, al mismo tiempo, proporciona un entorno interno favorable para la mezcla y el contacto entre los microorganismos y el sustrato. , que promueve la acumulación de biopelícula en la superficie del empaque. La superficie rugosa tiene una capa límite laminar más gruesa que la superficie lisa, lo que puede proporcionar un buen ambiente hidrodinámico estático evitando así el efecto adverso del corte del flujo de agua sobre el crecimiento de los microorganismos adheridos.