Sebagai tenaga penjualan berpengalaman di industri pengolahan air, saya senang berbagi wawasan tentang teknologi Bed Bed Bed Reactor (MBBR), metode pengolahan air limbah yang sangat efisien yang dikenal dengan volume lumpur rendah dan operasi sederhana. Dalam artikel ini, kita akan mempelajari mengapa biofilm kadang -kadang gagal terbentuk di media MBBR, mempertimbangkan berbagai aspek seperti prinsip kerja sistem dan faktor -faktor yang mempengaruhi pembentukan biofilm.
Prinsip Proses MBBR
Media MBBR memungkinkan mikroorganisme untuk menempel pada permukaan pembawa dan membentuk biofilm. Ketika air limbah mengalir di atas permukaan pembawa, bahan organik dan oksigen terlarut dalam air berdifusi ke dalam biofilm. Mikroorganisme dalam biofilm memetabolisme dan mengasimilasi bahan organik di hadapan oksigen. Produk dekomposisi kemudian berdifusi kembali ke fase air dan udara, secara efektif merendahkan polutan organik di air limbah.
Menurut Characklis, Liu, dan lainnya, pembentukan film mikroba biasanya melewati empat tahap: modifikasi permukaan pembawa, perlekatan reversibel, lampiran yang tidak dapat diubah, dan pembentukan biofilm. Proses ini dapat dibagi menjadi dua tahap utama: adsorpsi mikroba dan pertumbuhan sekuestrasi.
Faktor -faktor yang mempengaruhi pembentukan biofilm di MBBR
1. Sifat permukaan pembawa
Muatan permukaan, kekasaran, ukuran partikel, dan konsentrasi pembawa MBBR secara langsung berdampak pada lampiran dan pembentukan biofilm. Mikroorganisme biasanya memiliki muatan negatif pada permukaannya dalam kondisi pertumbuhan normal. Permukaan pembawa kasar memfasilitasi perlekatan bakteri dan imobilisasi.
♦ Luas permukaan pembawa yang lebih besar meningkatkan area kontak yang efektif antara bakteri dan pembawa dibandingkan dengan permukaan yang halus.
♦ Bagian kasar dari permukaan pembawa, seperti lubang dan retakan, bertindak sebagai perisai untuk melindungi bakteri yang melekat dari gaya geser hidrolik.
Pembawa ukuran partikel yang lebih kecil lebih mungkin menghasilkan biofilm karena gesekan timbal balik yang rendah dan luas permukaan spesifik yang besar. Konsentrasi pembawa juga penting untuk pembentukan biofilm. Wagner menemukan bahwa pada konsentrasi massa pembawa yang sangat rendah, bahkan dengan biofilm yang tebal, laju pemindahan yang stabil tidak dapat dicapai saat mengolah air limbah refraktori. Namun, pada konsentrasi pembawa 20-30 g/l, reaktor dapat mencapai laju penghapusan yang stabil bahkan dengan hanya 20% dari operator yang memiliki biofilm tipis.
2. Konsentrasi mikroba tersuspensi
Secara umum, ketika konsentrasi mikroorganisme tersuspensi meningkat, kemungkinan kontak antara mikroorganisme dan pembawa juga meningkat. Ada konsentrasi kritis mikroorganisme tersuspensi selama lampiran mikroba. Sebelum nilai kritis ini, transportasi mikroba dan difusi dari fase cair ke permukaan pembawa adalah langkah pengendali. Setelah nilai ini terlampaui, perlekatan mikroba dan imobilisasi pada permukaan pembawa dibatasi oleh luas permukaan efektif pembawa dan tidak lagi tergantung pada konsentrasi mikroorganisme tersuspensi.
3. Aktivitas mikroorganisme yang ditangguhkan
Aktivitas mikroba, yang dijelaskan oleh laju pertumbuhan spesifik (μ), sangat penting ketika mempelajari tahap awal pembentukan biofilm. Jumlah dan laju awal perlekatan dan fiksasi bakteri nitrifikasi pada permukaan pembawa sebanding dengan aktivitas bakteri nitrifikasi yang tersuspensi.
♦ Ketika aktivitas biologis mikroorganisme tersuspensi tinggi, kemampuan mereka untuk mengeluarkan polimer ekstraseluler juga lebih tinggi.
♦ Tingkat energi di mana mikroorganisme hidup berhubungan langsung dengan laju pertumbuhannya.
♦ Struktur permukaan mikroorganisme bervariasi dengan aktivitasnya.
♦ Faktor -faktor seperti waktu kontak mikroba dengan pembawa, waktu retensi hidrolik (HRT), pH fase cair, dan gaya geser hidrodinamik juga berperan.
Mempengaruhi faktor selama proses pembentukan biofilm MBBR
1. Kuat dalam proses pembentukan biofilm
Kekuatan -kekuatan ini secara langsung berkontribusi pada interaksi antara mikroorganisme dan permukaan pembawa, memainkan peran penting dalam seluruh proses pembentukan biofilm.
2.Efeksi hidrofilisitas permukaan pembawa
Permukaan pembawa GPUC mengandung gugus hidrofilik seperti kelompok -OH dan amida. Sebagian besar mikroorganisme memiliki hidrofilisitas yang baik, dan permukaan pembawa dan permukaan mikroorganisme dapat membentuk struktur ikatan hidrogen. Energi bebas dari permukaan pembawa hidrofilik lebih rendah dari pada hidrofobik, membuatnya lebih mudah bagi mikroorganisme dalam air untuk mendekati dan menyerap ke permukaan pembawa hidrofilik untuk pertumbuhan.
3. Pengaruh suhu pada pembentukan biofilm
Kisaran suhu yang sesuai untuk mikroorganisme aerobik adalah 10 ~ 35 derajat. Suhu air secara signifikan berdampak pada pertumbuhan bakteri nitrifikasi dan tingkat nitrifikasi. Suhu pertumbuhan optimal untuk sebagian besar bakteri nitrifikasi adalah 25 ~ 30 derajat. Ketika suhu di bawah 25 derajat atau di atas 30 derajat, pertumbuhan bakteri nitrifikasi melambat, dan di bawah 10 derajat, pertumbuhan dan nitrifikasi mereka secara signifikan terbelakang.
Tes yang dilakukan pada 10 derajat, 20 derajat, dan 35 derajat menunjukkan bahwa pada 10 derajat, pembentukan biofilm dimulai secara perlahan, dengan perlekatan biofilm yang terlihat setelah 7 hari dan pematangan setelah 21 hari, dengan biomassa terpasang maksimum 2,1 g/L. Pada 35 derajat, biofilm mulai terbentuk setelah 4 hari dan matang setelah sekitar 19 hari, dengan jumlah biofilm maksimum terpasang 3,5 g/L. Pada 20 derajat, biofilm mulai terbentuk setelah 2 hari dan mencapai jumlah biofilm maksimum yang terpasang 5,7 g/L setelah sekitar 10 hari. Jelaslah bahwa suhu memiliki dampak signifikan pada pembentukan biofilm, dengan inisiasi yang lebih cepat antara 15-30 derajat.
Suhu adalah faktor kunci yang mempengaruhi aktivitas biologis dan kapasitas metabolisme, mempengaruhi proses reaksi nitrifikasi terutama melalui pola pertumbuhan dan aktivitas biologis bakteri nitrifikasi. Ini mempengaruhi laju reaksi biokimia dan laju transfer oksigen.
4. Efek luas permukaan spesifik pembawa dan kekasaran permukaan pada kinerja adhesi biofilm
Area permukaan spesifik yang besar dan kekasaran meningkatkan kemampuan operator untuk menangkap mikroorganisme. Operator dengan kekasaran permukaan yang tinggi memiliki kemampuan yang lebih kuat untuk mendistribusikan kembali aliran air, mengurangi gaya geser pada biofilm dan menyediakan lingkungan yang menguntungkan untuk pencampuran dan kontak antara mikroorganisme dan substrat. Permukaan kasar memiliki lapisan batas laminar yang lebih tebal daripada permukaan yang halus, menawarkan lingkungan hidrodinamik statis yang baik dan menghindari efek samping geser aliran air pada pertumbuhan mikroorganisme yang melekat.