수처리 산업의 노련한 영업 사원으로서, 나는 낮은 슬러지 부피와 간단한 작동으로 알려진 매우 효율적인 폐수 처리 방법 인 MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) 기술에 대한 통찰력을 공유하게되어 기쁩니다. 이 기사에서는 시스템의 작동 원리 및 바이오 필름 형성에 영향을 미치는 요인과 같은 다양한 측면을 고려하여 바이오 필름이 때때로 MBBR 미디어에 형성되지 않는 이유를 탐구합니다.
MBBR 프로세스의 원리
MBBR 매체는 미생물이 담체의 표면에 부착되어 바이오 필름을 형성 할 수있게한다. 폐수가 담체 표면 위로 흐르면, 물의 유기물 및 용존 산소가 바이오 필름으로 확산됩니다. 바이오 필름 내의 미생물은 산소의 존재 하에서 유기물을 대사하고 동화시킨다. 이어서 분해 생성물은 수상 및 공기로 다시 확산되어 폐수의 유기 오염 물질을 효과적으로 저하시킨다.
Characklis, Liu 및 기타에 따르면, 미생물 필름의 형성은 일반적으로 캐리어 표면 변형, 가역적 부착물, 돌이킬 수없는 부착 및 바이오 필름 형성의 4 단계를 거칩니다. 이 과정은 미생물 흡착 및 격리 성장의 두 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다.
MBBR에서 바이오 필름 형성에 영향을 미치는 요인
1. 캐리어 표면 특성
MBBR 담체의 표면 전하, 거칠기, 입자 크기 및 농도는 바이오 필름 부착 및 형성에 직접 영향을 미칩니다. 미생물은 일반적으로 정상적인 성장 조건 하에서 표면에 음전하가 있습니다. 거친 캐리어 표면은 박테리아 부착 및 고정화를 용이하게합니다.
♦ 캐리어의 더 큰 표면적은 매끄러운 표면과 비교하여 박테리아와 캐리어 사이의 유효 접촉 면적을 증가시킵니다.
♦ 구멍 및 균열과 같은 캐리어 표면의 거친 부분은 부착 된 박테리아를 유압 전단력으로부터 보호하기위한 방패 역할을합니다.
더 작은 입자 크기 캐리어는 낮은 상호 마찰과 큰 특이 적 표면적으로 인해 바이오 필름을 생성 할 가능성이 높습니다. 캐리어 농도는 또한 바이오 필름 형성에 중요하다. Wagner는 매우 낮은 캐리어 질량 농도에서, 두꺼운 바이오 필름을 사용하더라도 내화성 폐수를 처리 할 때 안정적인 제거 속도를 달성 할 수 없다는 것을 발견했습니다. 그러나, 20-30 g/L의 캐리어 농도에서, 반응기는 바이오 필름이 얇은 운반체의 20% 만 있더라도 안정적인 제거 속도를 달성 할 수있다.
2. 매달린 미생물 농도
일반적으로, 현탁 된 미생물의 농도가 증가함에 따라, 미생물과 담체 사이의 접촉 가능성도 증가한다. 미생물 부착 동안 중단 된 미생물의 임계 농도가 있습니다. 이 임계 값 이전에, 미생물 수송 및 액체 표면으로의 확산은 제어 단계이다. 이 값이 초과되면, 캐리어 표면의 미생물 부착 및 고정화는 캐리어의 효과적인 표면적에 의해 제한되며 더 이상 현탁 된 미생물의 농도에 의존하지 않습니다.
3. 현탁 된 미생물의 활성
특정 성장률 (μ)에 의해 기술 된 미생물 활성은 바이오 필름 형성의 초기 단계를 연구 할 때 중요하다. 담체 표면에서 질화 박테리아의 부착 속도 및 고정은 현탁 된 질화 박테리아의 활성에 비례한다.
♦ 현탁 된 미생물의 생물학적 활성이 높을 때, 세포 외 중합체를 분비하는 능력도 더 높다.
♦ 미생물이 살고있는 에너지 수준은 성장률과 직접 관련이 있습니다.
♦ 미생물의 표면 구조는 그들의 활동에 따라 다릅니다.
♦ 캐리어와의 미생물 접촉 시간, 유압 체류 시간 (HRT), 액체 상 pH 및 유체 역학적 전단력과 같은 요인도 역할을합니다.
MBBR 바이오 필름 형성 공정 동안의 영향 요인
1. 바이오 필름 형성 과정에서의 강력
이들 힘은 미생물과 담체 표면 사이의 상호 작용에 직접 기여하여 전체 바이오 필름 형성 과정에서 중요한 역할을한다.
2. 캐리어 표면 친수성의 효율
GPUC 캐리어의 표면은 -OH 및 아미드 그룹과 같은 친수성 그룹을 함유한다. 대부분의 미생물은 친수성이 우수하며, 담체 표면 및 미생물 표면은 수소 결합 구조를 형성 할 수있다. 친수성 담체 표면의 자유 에너지는 소수성 에너지보다 낮으므로 물의 미생물이 성장을 위해 친수성 담체 표면에 접근하고 흡착하는 것이 더 쉬워집니다.
3. 바이오 필름 형성에서 온도의 효율성
호기성 미생물에 적합한 온도 범위는 10 ~ 35도입니다. 수온은 질화 박테리아의 성장과 질화 속도에 크게 영향을 미칩니다. 대부분의 질화 박테리아의 최적 성장 온도는 25 ~ 30도입니다. 온도가 25도 또는 30도 미만인 경우 질화 박테리아의 성장이 느려지고 10도 미만의 성장과 질화가 상당히 지연됩니다.
10도, 20도 및 35도에서 수행 된 테스트에 따르면 10도에서 생물막 형성은 7 일 후에 눈에 띄는 바이오 필름 부착 및 21 일 후에 성숙하여 최대 부착 된 바이오 매스가 2.1 g/l의 바이오 매스가 천천히 시작 된 것으로 나타났습니다. 35도에서, 바이오 필름은 4 일 후에 형성되기 시작했고 약 19 일 후에 성숙하여 최대 부착 된 바이오 필름 양이 3.5 g/L입니다. 20도에서, 바이오 필름은 2 일 후에 형성되기 시작했고 약 10 일 후에 최대 부착 된 바이오 필름 양의 5.7 g/L에 도달했다. 온도는 바이오 필름 형성에 중대한 영향을 미치며 15-30 정도 사이의 시작이 더 빠릅니다.
온도는 생물학적 활성 및 대사 능력에 영향을 미치는 핵심 요소이며, 질화 박테리아의 성장 패턴 및 생물학적 활성을 통해 질화 반응 과정에 영향을 미칩니다. 생화학 적 반응 속도와 산소 전달 속도에 영향을 미칩니다.
4. 바이오 필름 접착 성능에 대한 캐리어 특이 적 표면적 및 표면 거칠기의 효율
넓은 특이 적 표면적과 거칠기는 미생물을 포착하는 캐리어의 능력을 향상시킵니다. 표면 거칠기가 높은 캐리어는 물 흐름을 재분배하는 능력이 더 강하고 바이오 필름의 전단력을 줄이고 미생물과 기질 사이의 혼합 및 접촉에 유리한 환경을 제공합니다. 거친 표면은 매끄러운 표면보다 두꺼운 층층 경계층을 가지며, 정적 유체 역학적 환경이 우수하며 부착 된 미생물의 성장에 대한 물 흐름 전단의 부작용을 피합니다.