En tant que vendeur chevronné dans l'industrie du traitement de l'eau, je suis ravi de partager des informations sur la technologie des réacteurs de biofilm de lit en mouvement (MBBR), une méthode de traitement des eaux usées très efficace connue pour son faible volume de boues et son fonctionnement simple. Dans cet article, nous nous plongerons sur les raisons pour lesquelles le biofilm ne parvient pas à se former sur les médias MBBR, compte tenu de divers aspects tels que le principe de travail et les facteurs du système influençant la formation de biofilm.
Principe du processus MBBR
Le support MBBR permet aux micro-organismes de se fixer à la surface du porteur et de former un biofilm. Lorsque les eaux usées coulent sur la surface du support, la matière organique et l'oxygène dissous dans l'eau se diffusent dans le biofilm. Les micro-organismes du biofilm se métaboliser et assimilent la matière organique en présence d'oxygène. Les produits de décomposition se diffusent ensuite dans la phase hydrique et l'air, dégradant efficacement les polluants organiques dans les eaux usées.
Selon Characklis, Liu et d'autres, la formation du film microbien passe généralement par quatre étapes: modification de la surface du porte-avions, fixation réversible, attachement irréversible et formation de biofilm. Ce processus peut être divisé en deux étapes principales: l'adsorption microbienne et la croissance de séquestration.
Facteurs influençant la formation de biofilm dans MBBR
1. Propriétés de la surface des porteurs
La charge de surface, la rugosité, la taille des particules et la concentration du support MBBR ont un impact direct sur la fixation et la formation du biofilm. Les micro-organismes ont généralement une charge négative à leur surface dans des conditions de croissance normales. Une surface de la porteuse rugueuse facilite l'attachement et l'immobilisation bactériennes.
♦ Une surface plus grande du support augmente la zone de contact efficace entre les bactéries et le support par rapport à une surface lisse.
♦ Les parties rugueuses de la surface du support, telles que les trous et les fissures, agissent comme un bouclier pour protéger les bactéries adhérées des forces de cisaillement hydrauliques.
Les porteurs de particules plus petits sont plus susceptibles de générer des biofilms en raison de leur faible frottement mutuel et de leur grande surface spécifique. La concentration des porteurs est également cruciale pour la formation du biofilm. Wagner a constaté qu'à de très faibles concentrations de masse porteuse, même avec un biofilm épais, un taux d'élimination stable n'a pas pu être atteint lors du traitement des eaux usées réfractaires. Cependant, à une concentration porteuse de 20-30 g / l, le réacteur pourrait atteindre un taux d'élimination stable même avec seulement 20% des porteurs ayant un biofilm mince.
2. Concentration microbienne en suspension
Généralement, à mesure que la concentration des micro-organismes en suspension augmente, le risque de contact entre les micro-organismes et le porteur augmente également. Il y a une concentration critique de micro-organismes en suspension pendant l'attachement microbien. Avant cette valeur critique, le transport microbien et la diffusion de la phase liquide à la surface de la porteuse sont l'étape de contrôle. Une fois cette valeur dépassée, l'attachement microbien et l'immobilisation sur la surface de la porteuse sont limités par la surface efficace du support et ne dépendent plus de la concentration des micro-organismes en suspension.
3.Activité des micro-organismes en suspension
L'activité microbienne, décrite par le taux de croissance spécifique (μ), est cruciale lors de l'étude des étapes initiales de la formation de biofilm. La quantité et le taux initial de fixation et de fixation des bactéries nitrifiantes sur la surface du porte-avions sont proportionnelles à l'activité des bactéries nitrifiantes en suspension.
♦ Lorsque l'activité biologique des micro-organismes suspendus est élevée, leur capacité à sécréter des polymères extracellulaires est également plus élevé.
♦ Le niveau d'énergie auquel vivent les micro-organismes sont directement liés à leur taux de croissance.
♦ La structure de surface des micro-organismes varie selon leur activité.
♦ Des facteurs tels que le temps de contact microbien avec le support, le temps de rétention hydraulique (HRT), le pH de phase liquide et la force de cisaillement hydrodynamique jouent également un rôle.
Influencer les facteurs pendant le processus de formation du biofilm MBBR
1.Forces dans le processus de formation du biofilm
Ces forces contribuent directement à l'interaction entre les micro-organismes et la surface du porteur, jouant un rôle crucial dans tout le processus de formation du biofilm.
2. Effectif de l'hydrophilicité de la surface du support
La surface du support GPUC contient des groupes hydrophiles tels que les groupes -OH et les groupes amides. La plupart des micro-organismes ont une bonne hydrophilie, et la surface du support et la surface des micro-organismes peuvent former des structures de liaison hydrogène. L'énergie libre d'une surface de support hydrophile est inférieure à celle hydrophobe, ce qui facilite les micro-organismes dans l'eau pour approcher et adsorber sur la surface du support hydrophile pour la croissance.
3. Effectif de la température sur la formation du biofilm
La plage de température appropriée pour les micro-organismes aérobies est de 10 à 35 degrés. La température de l'eau a un impact significatif sur la croissance des bactéries nitrifiantes et le taux de nitrification. La température de croissance optimale pour la plupart des bactéries nitrifiantes est de 25 à 30 degrés. Lorsque la température est inférieure à 25 degrés ou supérieure à 30 degrés, la croissance des bactéries nitrifiantes ralentit et inférieure à 10 degrés, leur croissance et leur nitrification sont considérablement retardées.
Les tests effectués à 10 degrés, 20 degrés et 35 degrés ont montré qu'à 10 degrés, la formation de biofilm a commencé lentement, avec une fixation de biofilm notable après 7 jours et une maturation après 21 jours, avec une biomasse maximale attachée de 2,1 g / L. À 35 degrés, le biofilm a commencé à se former après 4 jours et a mûri après environ 19 jours, avec une quantité de biofilm attachée maximale de 3,5 g / L. À 20 degrés, le biofilm a commencé à se former après 2 jours et a atteint une quantité de biofilm maximale attachée de 5,7 g / L après environ 10 jours. Il est évident que la température a un impact significatif sur la formation de biofilm, avec un initiation plus rapide entre 15-30.
La température est un facteur clé affectant l'activité biologique et la capacité métabolique, influençant le processus de réaction de nitrification principalement par le schéma de croissance et l'activité biologique des bactéries nitrifiantes. Il affecte la vitesse de réaction biochimique et le taux de transfert d'oxygène.
4. Effectif de la surface spécifique de la porteuse et de la rugosité de surface sur les performances d'adhésion du biofilm
Une grande surface spécifique et une rugosité améliorent la capacité du porteur à capturer des micro-organismes. Les porteurs à rugosité de surface élevée ont une plus forte capacité à redistribuer le débit d'eau, à réduire la force de cisaillement sur le biofilm et à fournir un environnement favorable pour le mélange et le contact entre les micro-organismes et le substrat. La surface rugueuse a une couche limite laminaire plus épaisse qu'une surface lisse, offrant un bon environnement hydrodynamique statique et évitant les effets indésirables du cisaillement du débit d'eau sur la croissance des micro-organismes attachés.