MBBR Medyanız Neden İki Haftada Biyofilm Olamıyor?
ve Biyomedyamızı Hızla Biyofilm Nasıl Yaparız?
Yazan: Cody Juntai
Gönderim Tarihi: 29 Nisan 2022
Gönderi etiketleri:
MBBR veya MBBR Teknolojisi nedir? MBBR, düşük çamur hacmi ve basit işletimi ve yönetimiyle atık su arıtımı için etkili bir yöntemdir. Bu makale temel olarak Biyomedyanın neden bazen Biyofilm yapamadığını MBBR sisteminin prensibi ve oluşumu etkileyen faktörler gibi çeşitli yönlerden tanıtmaktadır.
MBBR Ortamı, mikroorganizmaların MBBR taşıyıcısının yüzeyine bağlanmasını ve bir biyofilm oluşturmasını sağlar. Atık su taşıyıcının yüzeyinden aktığında, atık sudaki organik madde ve çözünmüş oksijen biyofilmin içine yayılır. Membran içindeki mikroorganizmalar, oksijen varlığında organik madde üzerinde ayrışma metabolizması ve organizma anabolizması gerçekleştirirken, ayrışma metabolitleri biyofilmden sulu faza ve havaya yayılarak atık sudaki organik maddeyi bozar.
Makale Özeti
● MBBR işleminin prensibi (asılı işlem)
● MBBR biyofilmini etkileyen faktörler
1. MBBR Bio Carrier yüzey özellikleri
2. Askıya alınan mikrobiyal konsantrasyon
3. Askıdaki mikroorganizmaların aktivitesi
● MBBR biyofilmleme sürecinde etkili faktörler
1. Biyo-taşıyıcı filmin asılması sürecindeki kuvvetler
2. Taşıyıcı yüzey hidrofilikliğinin etkisi
3. Sıcaklığın filmin asılma davranışına etkisi
4. MBBR taşıyıcıya özgü yüzey alanı ve yüzey pürüzlülüğünün biyofilm yapışma performansına etkisi.
MBBR ortamında, organik kirleticiler, çözünmüş oksijen ve çeşitli temel besin maddeleri önce sıvı fazdan biyofilmin yüzeyine, daha sonra biyofilmin iç kısmına yayılmalıdır ve yalnızca yüzeye veya biyofilmin içine yayılan kirleticiler bu ortama yayılabilir. Biyofilm içindeki mikroorganizmalar tarafından parçalanıp dönüştürülebilir ve sonunda çeşitli metabolitler oluşur. Ayrıca MBBR ortamında mikroorganizmalar taşıyıcı üzerinde immobilize edilerek SRT ve HRT ayrımı (hidrolik tutma süresi) sağlanarak mikroorganizmaların yavaş çoğalma hızıyla büyümesi ve çoğalması sağlanır. Bu nedenle MBBR ortamı istikrarlı ve çeşitli bir mikrobiyal ekosistemdir.
◆ Juntai MBBR Süreç Akış Şeması
MBBR sürecinin prensibi (Membran işleminin asılması)
Characklis'e göre Liu ve ark. mikrobiyal filmin oluşumu genellikle dört aşamadan geçer:MBBR (İngilizce) taşıyıcı yüzey modifikasyonu,geri dönüşümlü ataşman, geri dönüşü olmayan bağlanma, ve biyofilm oluşumu.
Spesifik açıklama şu şekildedir: MBBR taşıyıcısında asılı olan mikrobiyal film iki aşamaya ayrılabilir:mikrobiyal adsorpsiyonVehaciz büyümesi.
Taşıyıcı su kütlesine eklendikten sonra,ilk oadsorpsiyon dönemine girer. Mikroorganizmaların ve filamentli malzemelerin bir kısmı taşıyıcının yüzeyine yapışmıştır ve daha fazla malzemenin bağlandığı yer genellikle taşıyıcının su akışıyla kolayca kesilmeyen içbükey kısmıdır.Şu andaSüspansiyondaki mikroorganizmalar büyük miktarlarda çoğalır ve daha belirgin bir çamur tabakası ortaya çıkar.
Geri dönüşü olmayan bağlanmanın ardından mikroorganizmalar, taşıyıcının yüzeyinde nispeten stabil bir büyüme ortamı elde eder ve taşıyıcıya adsorbe edilen çamurdaki mikroorganizmalar, yeterli oksijen kaynağı ve substrat koşulu altında kısa sürede büyümeye başlar.
Kültürün evcilleşme süresinin artmasıyla birlikte taşıyıcının yüzeyinde büyüyen biyofilm de hızla büyüdü, yavaş yavaş tüm taşıyıcı yüzeyini kapladı ve kalınlaşmaya başladı. Bununla birlikte, biyofilmin büyümesi tekdüze değildi, taşıyıcının daha belirgin kısımlarında biyofilm daha inceydi, içbükey kısımlarda ise oldukça zengin koloniler oluştu, bu da hidrodinamik kaymanın biyofilmin büyümesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu gösterdi. Taşıyıcılara giderek daha fazla biyofilm bağlandıkça, taşıyıcıların görünür yoğunluğu giderek azalır ve daha hafif hale gelir ve akışkanlaştırılması daha kolay hale gelirken, düşüş bölgesindeki taşıyıcıların düşüş hızı daha yavaş olur.
Havalandırma Tankında 14 gün sonra MBBR Medya Biyofilmi
MBBR biyofilmini etkileyen faktörler
Bununla ilgilitaşıyıcı yüzeyin doğası(taşıyıcı yüzey hidrofilikliği, yüzey yükü, yüzey kimyasal bileşimi ve yüzey pürüzlülüğü),mikroorganizmaların doğası(mikroorganizma türleri, kültür koşulları, aktivite ve konsantrasyon) veçevresel faktörler(pH, iyon gücü, hidrolik kesme, sıcaklık, besin koşulları ve mikroorganizmalar ile taşıyıcı arasındaki temas süresi).
1. MBBR Taşıyıcı yüzeyice properties
Taşıyıcı yüzey yük özelliği, pürüzlülüğü, parçacık boyutu ve taşıyıcı konsantrasyonu, biyofilmin yüzeyine tutunmasını ve oluşumunu doğrudan etkiler. Normal büyüme ortamında mikroorganizmaların yüzeylerinde negatif yük bulunur. Taşıyıcı yüzeyin pürüzlülüğü bakterilerin yüzeye tutunmasını ve hareketsiz kalmasını kolaylaştırır.
① Taşıyıcının yüzey alanı, pürüzsüz bir yüzeye kıyasla bakteri ile taşıyıcı arasındaki etkili temas alanını arttırır.
② Taşıyıcı yüzeyin delikler ve çatlaklar gibi pürüzlü kısımları, yapışan bakterileri hidrolik kesme kuvvetlerinden korumak için bir kalkan görevi görür.
Küçük parçacık boyutundaki taşıyıcıların, büyük parçacık boyutundaki taşıyıcılarla karşılaştırıldığında düşük karşılıklı sürtünmeleri ve geniş spesifik yüzey alanı nedeniyle biyofilm oluşturmanın daha kolay olduğu sonucuna varıldı. Ayrıca biyofilmlenmiş MBBR için taşıyıcı konsantrasyonu da önemlidir.
Wagner, çok düşük taşıyıcı kütle konsantrasyonunda, 295 μm biyofilm kalınlığında bile, refrakter atık suyun hava kaldırmalı reaktörle arıtılması sırasında stabil bir giderim hızının elde edilemediğini buldu. Bununla birlikte, 20-30 g/L'lik bir taşıyıcı konsantrasyonunda, taşıyıcıların yalnızca %20'si 75 μn kalınlığında biyofilmlere sahip olsa bile, reaktör hala %98'lik bir KOİ yüküyle sabit bir (%98) giderme oranı elde edebildi. 58 kg/(m3-güne kadar) kadar.
2. Askıya Alınmış Mikrobiyal Konsantrasyon
Genel olarak askıda kalan mikroorganizmaların konsantrasyonu arttıkça, mikroorganizmalar ile taşıyıcı arasındaki olası temas şansı da artar. Birçok çalışmanın sonuçları, mikrobiyal tutunma sırasında askıda kalan mikroorganizmaların kritik bir konsantrasyonunun bulunduğunu göstermiştir; mikrobiyal konsantrasyon arttıkça, konsantrasyon gradyanları yoluyla mikrobiyal taşınma artar.
Kritik değerden önce mikrobiyal taşınım ve sıvı fazdan taşıyıcı yüzeye difüzyon kontrol adımıdır; bu kritik değer aşıldığında, taşıyıcı yüzey üzerindeki mikrobiyal tutunma ve immobilizasyon, taşıyıcının etkili yüzey alanı ile sınırlanır ve artık asılı mikroorganizmaların konsantrasyonuna bağlı değildir. Ancak tutunma ve immobilizasyon dengesinden sonra taşıyıcı yüzeyindeki mikroorganizma miktarı mikroorganizmalara ve taşıyıcı yüzey özelliklerine göre belirlenir.
3. Askıdaki mikroorganizmaların aktivitesi
Mikrobiyal aktivite genellikle mikroorganizmaların spesifik büyüme hızı (μ), yani mikroorganizmaların birim kütle başına büyüme ve üreme hızı ile tanımlanır. Bu nedenle, mikrobiyal aktivitenin biyofilm oluşumunun başlangıç aşamaları üzerindeki etkisi incelenirken, askıda kalan mikroorganizmaların spesifik büyüme hızının kontrol edilmesi çok önemlidir. Bryers ve ark. tarafından heterotrofik biyofilm oluşumu üzerine yapılan çalışmanın sonuçları. taşıyıcının yüzeyine nitrifikasyon bakterilerinin başlangıç ve bağlanma hızının ve miktarının, asılı nitrifikasyon bakterilerinin aktivitesi ile orantılı olduğunu gösterdi.
① Askıdaki mikroorganizmaların biyolojik aktivitesi yüksek olduğunda, hücre dışı polimorfları salgılama yetenekleri de artar.
② Mikroorganizmaların yaşadığı enerji düzeyi onların büyüme hızıyla doğrudan ilişkilidir.
③ Mikroorganizmaların yüzey yapısı aktivitelerine göre değişir.
④ Taşıyıcıyla mikrobiyal temas süresi.
⑤ Hidrolik tutma süresi (HRT).
⑥ Sıvı faz pH'ı.
⑦ Hidrodinamik kesme kuvveti.
MBBR biyofilmleme sürecinde etkileyen faktörler
1. MBBR Biyofilm işlemindeki kuvvetler
Mikroorganizmalar ile taşıyıcının yüzeyi arasındaki doğrudan etkileşime doğrudan katkıda bulunur ve tüm MBBR biyofilmleme sürecinde çok önemli bir rol oynar.
2. Taşıyıcı yüzey hidrofilikliğinin etkisi
GPUC taşıyıcının yüzeyi -OH ve amid grupları gibi hidrofilik gruplar içerir ve çoğu mikroorganizmanın kendisi iyi hidrofilikliğe sahiptir ve taşıyıcı yüzey ve mikroorganizma yüzeyi hidrojen bağlama yapısı oluşturabilir; Bu arada hidrofilik taşıyıcı yüzeyin serbest enerjisi, hidrofobik taşıyıcı yüzeyinkinden daha düşüktür ve sudaki mikroorganizmaların adsorpsiyon ve büyüme için hidrofilik taşıyıcı yüzeye yaklaşma olasılıkları daha yüksektir.
3. Sıcaklığın MBBR biyofilmine etkisi
Aerobik mikroorganizmalar için uygun sıcaklık aralığı 10~35 derecedir. Su sıcaklığının nitrifikasyon bakterilerinin büyümesi ve nitrifikasyon hızı üzerinde daha büyük etkisi vardır. Çoğu nitrifikasyon bakterisi için uygun büyüme sıcaklığı 25~30 derecedir; sıcaklık 25 dereceden düşük veya 30 dereceden yüksek olduğunda nitrifikasyon bakterilerinin büyümesi yavaşlar, 10 derecenin altında nitrifikasyon bakterilerinin büyümesi ve nitrifikasyon önemli ölçüde yavaşlar. .
MBBR biyofilm testi 10 derece, 20 derece ve 35 derecede gerçekleştirildi ve tüm film asma işlemi boyunca dolguya tutunan mikroorganizmaların miktarı da ölçüldü. Sonuçlar şunu gösterdi: 10 derecede, MBBR biyofilmi yavaş yavaş başladı ve bariz biyofilmin bağlanması 7 gün sürdü ve MBBR biyofilmi 21 gün sonra olgunlaştı ve eklenen biyokütlenin maksimum miktarı 2,1 g/L idi; 35 derecede, MBBR ortamı 4 gün sonra biyofilm oluşturmaya başladı ve MBBR biyofilmi olgunlaştı. Bağlı biyofilmin maksimum miktarı yaklaşık 19 gün sonra 3,5 g/L idi. Yaklaşık 20 derecede, biyofilm 2 gün sonra oluşmaya başlamış ve bağlanan biyofilmin maksimum miktarı yaklaşık 10 gün sonra 5,7 g/L olmuştur. Sıcaklığın asılı film üzerindeki etkisinin çok belirgin olmadığı, dolgu yüzeyinde 15-30 derece içerisinde biyofilm oluşabildiği ve asılı filmin daha hızlı başladığı görülmektedir.
Sıcaklık, biyolojik aktiviteyi ve metabolik kapasiteyi etkileyen önemli bir faktördür ve nitrifikasyon reaksiyonu süreci üzerindeki etkisi esas olarak nitrifikasyon bakterilerinin büyüme modeli ve biyolojik aktivitesinde yatmaktadır.
Sıcaklığın biyolojik aktivite üzerindeki etkisi şu şekilde ortaya çıkar:biyokimyasal reaksiyon hızı üzerindeki etkisiVeoksijen transfer hızı üzerindeki etkisi.
Juntai Biofilm MBBR Taşıyıcı Besiyeri İki Ay İçinde Havalandırma Tankında
4. MBBR taşıyıcıya özgü yüzey alanı ve yüzey pürüzlülüğünün biyofilm yapışma performansına etkisi
Geniş spesifik yüzey alanı ve pürüzlülüğü, taşıyıcının mikroorganizmaları yakalama yeteneğini artırır. Geniş yüzey pürüzlülüğüne sahip taşıyıcılar, su akışında daha güçlü bir yeniden dağıtım yeteneğine sahiptir, böylece reaktördeki su akışı, taşıyıcı üzerindeki biyofilm üzerinde daha az kesme kuvvetine sahip olur ve aynı zamanda mikroorganizmalar ile substrat arasındaki karışım ve temas için uygun bir iç ortam sağlar. Bu da ambalaj yüzeyinde biyofilm birikimini teşvik eder. Pürüzlü yüzey, düzgün yüzeye göre daha kalın bir laminer sınır katmanına sahiptir; bu, iyi bir statik hidrodinamik ortam sağlayabilir ve böylece su akışı kaymasının, bağlı mikroorganizmaların büyümesi üzerindeki olumsuz etkisinden kaçınılabilir.