MBBR 미디어가 2주 안에 생물막을 형성할 수 없는 이유
그리고 바이오미디어를 빠르게 바이오필름으로 만드는 방법은 무엇입니까?
작성자: 코디 아쿠아서스트
게시일: 2022년 4월 29일
게시물 태그:
MBBR 또는 MBBR 기술이란 무엇입니까? MBBR은 슬러지량이 적고 운영 및 관리가 간단한 효율적인 폐수 처리 방법입니다. 이 글에서는 주로 MBBR 시스템의 원리와 형성에 영향을 미치는 요인 등 다양한 측면에서 바이오미디어가 바이오필름을 만들 수 없는 이유를 소개합니다.
MBBR Media는 미생물이 MBBR 담체 표면에 부착되어 생물막을 형성하게 하는 것입니다. 폐수가 담체 표면을 통과하면 폐수에 함유된 유기물과 용존 산소가 생물막 내부로 확산됩니다. 막 내부의 미생물은 산소 존재 하에서 유기물의 분해 대사 및 유기체 동화 작용을 수행하는 반면, 분해 대사 산물은 생물막에서 수상 및 공기로 확산되어 폐수 내의 유기물을 분해합니다.
기사 개요
● MBBR 공정 원리(Hanging Process)
● MBBR 생물막화에 영향을 미치는 요인
1. MBBR 바이오 캐리어 표면 특성
2. 부유 미생물 농도
3. 부유미생물의 활성
● MBBR 생물막화 과정에 영향을 미치는 요인
1. 바이오캐리어 필름 걸림 과정에서의 힘
2. 담체 표면 친수성의 영향
3. 필름 걸기 동작에 대한 온도의 영향
4. MBBR 캐리어 비표면적 및 표면 거칠기가 생물막 접착 성능에 미치는 영향.
MBBR 매체에서는 유기 오염물질, 용존 산소 및 다양한 필수 영양소가 먼저 액체상에서 생물막 표면으로 확산된 다음 생물막 내부로 확산되어야 하며, 생물막 표면이나 내부로 확산된 오염물질만이 생물막 내부의 미생물에 의해 분해, 변형되어 최종적으로 다양한 대사산물을 형성합니다. 또한, MBBR 배지에서는 미생물이 담체에 고정화되어 SRT와 HRT(유압 체류 시간)의 분리가 이루어지며, 이는 느린 증식 속도로 미생물의 성장 및 번식을 가능하게 한다. 따라서 MBBR 미디어는 안정적이고 다양한 미생물 생태계입니다.
◆ 아쿠아서스트 MBBR 프로세스 흐름도
MBBR 공정 원리(Hanging Membrance 공정)
Characklis에 따르면 Liu et al. 미생물막의 형성은 일반적으로 4단계를 거칩니다.MBBR (영문) 캐리어 표면 변형,가역적 부착, 되돌릴 수 없는 애착, 및 생물막 형성.
구체적인 설명은 다음과 같습니다. MBBR 캐리어에 매달려 있는 미생물 필름은 두 단계로 나눌 수 있습니다.미생물 흡착그리고격리 성장.
캐리어를 수역에 추가한 후,그것 먼저흡착기간에 들어갑니다. 미생물과 필라멘트상 물질 중 일부가 담체 표면에 부착되어 있으며, 더 많은 물질이 부착된 위치는 물 흐름에 의해 쉽게 전단되지 않는 담체의 오목한 부분인 경우가 많습니다.이때, 현탁액의 미생물이 대량으로 성장하고 더 뚜렷한 슬러지 층이 나타납니다.
비가역적 부착 후, 미생물은 담체 표면에서 상대적으로 안정적인 성장 환경을 얻게 되며, 담체에 흡착된 슬러지 내 미생물은 충분한 산소 공급과 기질이 있는 조건에서 곧 성장을 시작하게 됩니다.
배양 시기가 길어짐에 따라 담체 표면에서 자라는 생물막도 급속히 성장하여 점차 담체 표면 전체를 덮고 두꺼워지기 시작했습니다. 그러나 생물막의 성장은 균일하지 않았으며, 담체의 더 돌출된 부분에서는 생물막이 더 얇았고, 오목한 부분에서는 상당히 번성한 콜로니가 성장했으며, 이는 유체역학적 전단이 생물막의 성장에 중요한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 점점 더 많은 생물막이 담체에 부착됨에 따라 담체의 겉보기 밀도는 점차 감소하고 가벼워지고 유동화하기 쉬워지는 반면, 감소 구역의 담체는 감소 속도가 느려집니다.
폭기조에서 14일 후 MBBR 미디어 바이오필름
MBBR 생물막에 영향을 미치는 요인
그것은 관련이있다캐리어 표면의 특성(담체 표면 친수성, 표면 전하, 표면 화학적 조성 및 표면 거칠기),미생물의 성질(미생물 종, 배양 조건, 활성 및 농도) 및환경적 요인(pH, 이온 강도, 수력 전단, 온도, 영양 조건 및 미생물과 담체 사이의 접촉 시간).
1. MBBR 캐리어 표면CE PRo페르티예
캐리어 표면 전하 특성, 거칠기, 입자 크기 및 캐리어 농도는 표면의 생물막 부착 및 형성에 직접적인 영향을 미칩니다. 정상적인 성장 환경에서 미생물은 표면에 음전하를 띠고 있습니다. 캐리어 표면의 거칠기는 표면에 박테리아의 부착 및 고정을 촉진합니다.
① 담체의 표면적은 매끄러운 표면에 비해 박테리아와 담체 사이의 유효 접촉 면적을 증가시킵니다.
② 구멍, 균열 등 캐리어 표면의 거친 부분은 수력학적 전단력으로부터 부착된 박테리아를 보호하는 보호막 역할을 합니다.
작은 입자 크기의 담체는 큰 입자 크기의 담체에 비해 상호 마찰이 낮고 비표면적이 크기 때문에 생물막을 생성하기가 더 쉽다는 결론을 얻었습니다. 또한, 생물막화된 MBBR에는 캐리어 농도도 중요합니다.
Wagner는 매우 낮은 담체 질량 농도에서는 생물막 두께가 295μm인 경우에도 공기 부양 반응기로 내화성 폐수를 처리할 때 안정적인 제거 속도를 얻을 수 없다는 사실을 발견했습니다. 그러나 캐리어 농도가 20-30g/L인 경우 캐리어의 20%만이 75μn 두께의 생물막을 가지더라도 반응기는 COD 부하로 여전히 안정적인(98%) 제거율을 달성할 수 있었습니다. 최대 58kg/(m3-d).
2. 부유 미생물 농도
일반적으로 부유 미생물의 농도가 증가할수록 미생물과 담체 사이의 접촉 가능성이 높아집니다. 많은 연구 결과에 따르면 미생물 부착 중에 부유 미생물의 농도가 임계 수준에 달하는 것으로 나타났습니다. 미생물 농도가 증가함에 따라 농도 구배를 통한 미생물 이동이 향상됩니다.
임계값 이전에는 액체상에서 담체 표면으로의 미생물 이동 및 확산이 제어 단계입니다. 이 임계값을 초과하면 담체 표면의 미생물 부착 및 고정은 담체의 유효 표면적에 의해 제한되며 더 이상 부유 미생물의 농도에 의존하지 않습니다. 그러나 부착과 고정의 평형이 이루어진 후 담체 표면의 미생물 양은 미생물과 담체 표면 특성에 따라 결정됩니다.
3. 부유미생물의 활성
미생물 활성은 일반적으로 미생물의 비성장률(μ), 즉 단위 질량당 미생물의 성장 및 번식 속도로 설명됩니다. 따라서 생물막 형성 초기 단계에서 미생물 활성이 미치는 영향을 연구할 때 부유 미생물의 비성장 속도를 조절하는 것이 중요하다. Bryers et al.의 종속 영양 생물막 형성에 관한 연구 결과. 담체 표면에 질산화 박테리아가 부착 및 고정되는 양과 초기 속도는 부유 질화 박테리아의 활성에 비례한다는 것을 보여주었습니다.
① 부유미생물의 생물학적 활성이 높을수록 세포외 다형체를 분비하는 능력이 높다.
② 미생물이 살아가는 에너지 수준은 미생물의 성장 속도와 직접적인 관련이 있습니다.
③ 미생물의 표면구조는 그 활동에 따라 달라진다.
④ 담체와의 미생물 접촉 시간.
⑤ 수력학적 체류시간(HRT).
⑥ 액상 pH.
⑦ 유체역학적 전단력.
MBBR 생물막화 과정에 영향을 미치는 요인
1. MBBR 생물막화 과정의 힘
이는 미생물과 담체 표면 사이의 직접적인 상호 작용에 직접적으로 기여하며 전체 MBBR 생물막 프로세스에서 중요한 역할을 합니다.
2. 담체 표면 친수성의 영향
GPUC 캐리어 표면에는 -OH 및 아미드 그룹과 같은 친수성 그룹이 포함되어 있으며 대부분의 미생물 자체는 친수성이 좋으며 캐리어 표면과 미생물 표면은 수소 결합 구조를 형성할 수 있습니다. 한편, 친수성 담체 표면의 자유 에너지는 소수성 담체 표면의 자유 에너지보다 낮으며, 물 속의 미생물은 흡착 및 성장을 위해 친수성 담체 표면에 접근할 가능성이 더 높습니다.
3. MBBR 생물막에 대한 온도의 영향
호기성 미생물의 적정 온도범위는 10~35도 입니다. 수온은 질화 박테리아의 성장과 질화 속도에 더 큰 영향을 미칩니다. 대부분의 질화균의 성장적절한 온도는 25~30도이며, 온도가 25도보다 낮거나 30도보다 높으면 질산화균의 성장이 둔화되고, 10도 미만에서는 질화균의 성장과 질화가 현저히 둔화됩니다. .
MBBR 바이오필름 시험은 10도, 20도, 35도에서 진행하였으며, 필름 걸기 전 과정에서 충진재에 부착된 미생물의 양도 측정하였다. 결과는 다음과 같습니다: 10도에서 MBBR 생물막이 천천히 시작되었고 뚜렷한 생물막이 부착되는 데 7일이 걸렸으며 MBBR 생물막은 21일 후에 성숙되었으며 부착된 바이오매스의 최대량은 2.1g/L였습니다. 35도에서 MBBR 배지는 4일 후에 생물막이 형성되기 시작했고, 생물막이 형성된 MBBR 배지는 성숙되었습니다. 부착된 생물막의 최대량은 약 19일 후에 3.5g/L였습니다. 약 20℃에서는 2일 이후부터 바이오필름이 형성되기 시작하였고, 약 10일 이후 최대 부착 바이오필름 양은 5.7g/L로 나타났다. 행잉필름에 대한 온도의 영향은 그다지 뚜렷하지 않았으며, 15-30도 이내에서 충진재 표면에 바이오필름이 형성될 수 있었고, 행잉필름이 더 빨리 시작되었음을 알 수 있다.
온도는 생물학적 활성과 대사능력에 영향을 미치는 핵심 요소이며, 온도가 질산화 반응 과정에 미치는 영향은 주로 질산화 박테리아의 성장 패턴과 생물학적 활성에 달려 있습니다.
생물학적 활동에 대한 온도의 영향은 다음과 같이 나타납니다.생화학 반응 속도에 대한 영향그리고산소 전달 속도에 영향을 미칩니다.
2개월 만에 폭기조의 Aquasust 생물막 MBBR 담체 매체
4. MBBR 담체 비표면적 및 표면 거칠기가 생물막 접착 성능에 미치는 영향
큰 비표면적과 거칠기는 담체의 미생물 포획 능력을 향상시킵니다. 표면 거칠기가 큰 담체는 물의 흐름에 대한 재분배 능력이 강하여 반응기 내 물의 흐름이 담체 위의 생물막에 전단력을 적게 가하는 동시에 미생물과 기질의 혼합 및 접촉에 유리한 내부 환경을 제공합니다. , 이는 포장 표면에 생물막의 축적을 촉진합니다. 거친 표면은 매끄러운 표면보다 더 두꺼운 층류 경계층을 갖고 있어 우수한 정적 유체역학적 환경을 제공하여 부착된 미생물의 성장에 대한 물 흐름 전단의 역효과를 피할 수 있습니다.