Como vendedor experiente na indústria de tratamento de água, estou animado para compartilhar informações sobre a tecnologia de reator de biofilme de leito em movimento (MBBR), um método de tratamento de águas residuais altamente eficiente conhecido por seu baixo volume de lodo e operação simples. Neste artigo, nos aprofundaremos por que o biofilme às vezes falha em se formar na mídia MBBR, considerando vários aspectos, como o princípio de trabalho do sistema e os fatores que influenciam a formação de biofilme.
Princípio do processo MBBR
A mídia MBBR permite que os microorganismos se conectem à superfície do transportador e formem um biofilme. Quando as águas residuais fluem sobre a superfície do transportador, a matéria orgânica e o oxigênio dissolvido na água difundem no biofilme. Os microorganismos dentro do biofilme metabolizam e assimilam a matéria orgânica na presença de oxigênio. Os produtos de decomposição então se difundem de volta à fase aquática e ao ar, degradando efetivamente os poluentes orgânicos nas águas residuais.
De acordo com Characklis, Liu e outros, a formação do filme microbiano normalmente passa por quatro estágios: modificação da superfície da transportadora, fixação reversível, fixação irreversível e formação de biofilme. Esse processo pode ser dividido em dois estágios principais: adsorção microbiana e crescimento de seqüestro.
Fatores que influenciam a formação de biofilme em MBBR
1. Propriedades da superfície da transportadora
A carga superficial, rugosidade, tamanho de partícula e concentração do portador MBBR afetam diretamente a ligação e a formação do biofilme. Os microorganismos geralmente têm uma carga negativa em sua superfície em condições normais de crescimento. Uma superfície da transportadora áspera facilita a ligação bacteriana e a imobilização.
♦ Uma área de superfície maior do transportador aumenta a área de contato efetiva entre as bactérias e o transportador em comparação com uma superfície lisa.
♦ Partes ásperas da superfície do transportador, como orifícios e rachaduras, atuam como um escudo para proteger as bactérias aderidas das forças de cisalhamento hidráulicas.
Os portadores de tamanho de partícula menores têm maior probabilidade de gerar biofilmes devido ao seu baixo atrito mútuo e grande área de superfície específica. A concentração de transportadora também é crucial para a formação de biofilme. Wagner descobriu que, em concentrações de massa de transportadoras muito baixas, mesmo com um biofilme espesso, uma taxa de remoção estável não pôde ser alcançada ao tratar águas residuais refratárias. No entanto, em uma concentração de transportadora de 20-30 g/l, o reator pode atingir uma taxa de remoção estável, mesmo com apenas 20% dos transportadores com um biofilme fino.
2. Concentração microbiana suspensa
Geralmente, à medida que a concentração de microrganismos suspensos aumenta, a chance de contato entre microorganismos e a transportadora também aumenta. Há uma concentração crítica de microorganismos suspensos durante a ligação microbiana. Antes desse valor crítico, o transporte microbiano e a difusão da fase líquida para a superfície da transportadora são a etapa de controle. Uma vez que esse valor é excedido, a ligação microbiana e a imobilização na superfície da transportadora são limitadas pela área de superfície efetiva do transportador e não dependem mais da concentração de microorganismos suspensos.
3.atividade de microorganismos suspensos
A atividade microbiana, descrita pela taxa de crescimento específica (μ), é crucial ao estudar os estágios iniciais da formação de biofilme. A quantidade e a taxa inicial de fixação e fixação de bactérias nitrificantes na superfície da transportadora são proporcionais à atividade de bactérias nitrificantes suspensas.
♦ Quando a atividade biológica dos microorganismos suspensos é alta, sua capacidade de secretar polímeros extracelulares também é maior.
♦ O nível de energia no qual os microorganismos estão vivendo está diretamente relacionado à sua taxa de crescimento.
♦ A estrutura da superfície dos microorganismos varia de acordo com sua atividade.
♦ Fatores como tempo de contato microbiano com o transportador, o tempo de retenção hidráulica (HRT), o pH da fase líquida e a força de cisalhamento hidrodinâmica também desempenham um papel.
Fatores de influência durante o processo de formação de biofilme MBBR
1. Força no processo de formação de biofilme
Essas forças contribuem diretamente para a interação entre microrganismos e a superfície da transportadora, desempenhando um papel crucial em todo o processo de formação de biofilme.
2.Effecto da hidrofilicidade da superfície da transportadora
A superfície do transportador GPUC contém grupos hidrofílicos, como grupos -OH e amida. A maioria dos microorganismos tem boa hidrofilicidade, e a superfície da transportadora e a superfície do microrganismo podem formar estruturas de ligação de hidrogênio. A energia livre de uma superfície do transportador hidrofílico é menor que a de uma hidrofóbica, facilitando a aprovação dos microorganismos na água e adsorve na superfície do transportador hidrofílico para o crescimento.
3.Effecto da temperatura na formação de biofilme
A faixa de temperatura adequada para microorganismos aeróbicos é de 10 a 35 graus. A temperatura da água afeta significativamente o crescimento de bactérias nitrificantes e a taxa de nitrificação. A temperatura de crescimento ideal para a maioria das bactérias nitrificantes é de 25 a 30 graus. Quando a temperatura está abaixo de 25 graus ou mais de 30 graus, o crescimento de bactérias nitrificantes diminui e abaixo de 10 graus, seu crescimento e nitrificação são significativamente retardados.
Testes realizados em 10 graus, 20 graus e 35 graus mostraram que, a 10 graus, a formação de biofilme começou lentamente, com apego perceptível de biofilme após 7 dias e maturação após 21 dias, com uma biomassa máxima de 2,1 g/L. A 35 graus, o biofilme começou a se formar após 4 dias e amadureceu após cerca de 19 dias, com uma quantidade máxima de biofilme anexada de 3,5 g/L. A 20 graus, o biofilme começou a se formar após 2 dias e atingiu uma quantidade máxima de biofilme anexada de 5,7 g/L após cerca de 10 dias. É evidente que a temperatura tem um impacto significativo na formação de biofilme, com um início mais rápido entre 15-30.
A temperatura é um fator -chave que afeta a atividade biológica e a capacidade metabólica, influenciando o processo de reação de nitrificação principalmente através do padrão de crescimento e da atividade biológica das bactérias nitrificantes. Afeta a taxa de reação bioquímica e a taxa de transferência de oxigênio.
4.Effecto da área de superfície específica da transportadora e rugosidade da superfície no desempenho da adesão de biofilme
Uma grande área de superfície específica e rugosidade aumentam a capacidade do transportador de capturar microorganismos. Portadores com alta rugosidade superficial têm uma capacidade mais forte de redistribuir o fluxo de água, reduzindo a força de cisalhamento no biofilme e proporcionando um ambiente favorável para a mistura e contato entre microorganismos e substrato. A superfície áspera possui uma camada limite laminar mais espessa do que uma superfície lisa, oferecendo um bom ambiente hidrodinâmico estático e evitando os efeitos adversos do cisalhamento do fluxo de água no crescimento de microorganismos anexados.