POURQUOI votre support MBBR ne peut pas biofilmer en deux semaines
et Comment faire rapidement de nos biomédias un biofilm ?
Par : Cody Aquasust
Date de publication : 29 avril 2022
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Qu'est-ce que la technologie MBBR ou MBBR ? Le MBBR est une méthode efficace de traitement des eaux usées avec un faible volume de boues et une opération et une gestion simples. Cet article présente principalement pourquoi les biomédias ne peuvent parfois pas produire de biofilm sous divers aspects tels que le principe du système MBBR et les facteurs d'influence de la formation.
Le média MBBR permet aux micro-organismes de s'attacher à la surface du support MBBR et de former un biofilm. Lorsque les eaux usées traversent la surface du support, la matière organique et l'oxygène dissous dans les eaux usées se diffusent vers l'intérieur du biofilm. Les micro-organismes à l'intérieur de la membrane effectuent un métabolisme de décomposition et un anabolisme de l'organisme sur la matière organique en présence d'oxygène, tandis que les métabolites de décomposition se diffusent du biofilm vers la phase aqueuse et l'air, dégradant ainsi la matière organique présente dans les eaux usées.
Aperçu de l'article
● Principe du processus MBBR (processus suspendu)
● Facteurs influençant le biofilm MBBR
1. Propriétés de la surface MBBR Bio Carrier
2. Concentration microbienne suspendue
3. Activité des micro-organismes en suspension
● Facteurs influençant le processus de biofilm MBBR
1. Forces lors du processus de suspension du film bio-porteur
2. Effet de l'hydrophilie de la surface du support
3. Effet de la température sur le comportement à l'accrochage du film
4. Effet de la surface spécifique du support MBBR et de la rugosité de la surface sur les performances d’adhésion du biofilm.
Dans le milieu MBBR, les polluants organiques, l'oxygène dissous et divers nutriments essentiels doivent d'abord diffuser de la phase liquide à la surface du biofilm, puis à l'intérieur du biofilm, et seuls les polluants diffusés à la surface ou à l'intérieur du biofilm peuvent être décomposés et transformés par les micro-organismes à l'intérieur du biofilm, pour finalement former divers métabolites. De plus, dans le milieu MBBR, les micro-organismes sont immobilisés sur le support, réalisant ainsi la séparation du SRT et du HRT (temps de rétention hydraulique), ce qui permet la croissance et la reproduction de micro-organismes à taux de prolifération lent. Par conséquent, le milieu MBBR constitue un écosystème microbien stable et diversifié.
◆ Aquasust MBBR ProDiagramme de flux de travail
Principe du procédé MBBR (processus de membrane suspendue)
Selon Characklis, Liu et al. la formation du film microbien passe généralement par quatre étapes :MBBR modification de la surface porteuse,accessoire réversible, attachement irréversible, et formation de biofilms.
La description spécifique est la suivante : le film microbien accroché au support MBBR peut être divisé en deux étapes :adsorption microbienneetcroissance de la séquestration.
Une fois le support ajouté au plan d'eau,ça d'abordentre dans la période d’adsorption. Certains micro-organismes et matériaux filamenteux ont été fixés à la surface du support, et l'endroit où davantage de matériaux sont fixés est souvent la partie concave du support, qui n'est pas facilement cisaillée par le débit d'eau.A cette époque, les micro-organismes en suspension se multiplient en grande quantité et une couche de boue plus visible apparaît.
Après une fixation irréversible, les micro-organismes obtiennent un environnement de croissance relativement stable à la surface du support, et les micro-organismes présents dans la boue adsorbée sur le support commencent rapidement à se développer dans des conditions d'apport d'oxygène et de substrat suffisants.
Avec l'augmentation du temps de domestication de la culture, le biofilm se développant à la surface du support s'est également développé rapidement, a progressivement recouvert toute la surface du support et a commencé à s'épaissir. Cependant, la croissance du biofilm n’était pas uniforme : dans les parties les plus saillantes du support, le biofilm était plus mince, tandis que les parties concaves développaient des colonies assez prospères, ce qui montrait que le cisaillement hydrodynamique avait une influence importante sur la croissance du biofilm. À mesure que de plus en plus de biofilms sont attachés aux porteurs, la densité apparente des porteurs diminue progressivement et devient plus légère et plus facile à fluidiser, tandis que les porteurs dans la zone en déclin ont un taux de déclin plus lent.
Biofilm MBBR Media après 14 jours dans un bassin d'aération
Facteurs influençant le biofilm MBBR
Cela concernaitla nature de la surface porteuse(hydrophilie de la surface porteuse, charge de surface, composition chimique de la surface et rugosité de la surface),la nature des micro-organismes(espèces de micro-organismes, conditions de culture, activité et concentration) etfacteurs environnementaux(pH, force ionique, cisaillement hydraulique, température, conditions nutritives et temps de contact entre les micro-organismes et le support).
1. Surface du support MBBRce properties
La propriété de charge de surface du porteur, la rugosité, la taille des particules et la concentration du porteur affectent directement la fixation et la formation du biofilm sur sa surface. Dans un environnement de croissance normal, les micro-organismes ont une charge négative à leur surface. La rugosité de la surface porteuse facilite la fixation et l'immobilisation des bactéries à sa surface.
① La surface du support augmente la zone de contact efficace entre les bactéries et le support par rapport à une surface lisse.
② Les parties rugueuses de la surface porteuse, telles que les trous et les fissures, agissent comme un bouclier pour protéger les bactéries adhérées des forces de cisaillement hydrauliques.
Il a été conclu que les porteurs de petites particules sont plus faciles à générer des biofilms en raison de leur faible friction mutuelle et de leur grande surface spécifique par rapport aux porteurs de grosses particules. De plus, la concentration en porteurs est également importante pour le biofilm MBBR.
Wagner a découvert qu'à une très faible concentration massique de porteurs, même avec une épaisseur de biofilm de 295 μm, un taux d'élimination stable ne pouvait pas être atteint lors du traitement des eaux usées réfractaires avec un réacteur à air. Cependant, à une concentration de porteurs de 20-30 g/L, même si seulement 20 % des porteurs avaient des biofilms de 75 μn d'épaisseur, le réacteur était toujours capable d'atteindre un taux d'élimination stable (98 %) avec une charge de DCO de jusqu'à 58 kg/(m3-j).
2. Concentration microbienne suspendue
En général, à mesure que la concentration de micro-organismes en suspension augmente, le risque de contact possible entre les micro-organismes et le support augmente. Les résultats de nombreuses études ont montré qu’il existe une concentration critique de micro-organismes en suspension lors de la fixation microbienne ; à mesure que la concentration microbienne augmente, le transport microbien au moyen de gradients de concentration est amélioré.
Avant la valeur critique, le transport et la diffusion microbiens de la phase liquide vers la surface du support constituent l'étape de contrôle ; une fois cette valeur critique dépassée, la fixation et l'immobilisation microbiennes sur la surface du support sont limitées par la surface effective du support et ne dépendent plus de la concentration des micro-organismes en suspension. Cependant, après l'équilibre de fixation et d'immobilisation, la quantité de micro-organismes sur la surface porteuse est déterminée par les micro-organismes et les propriétés de la surface porteuse.
3. Activité des micro-organismes en suspension
L'activité microbienne est généralement décrite par le taux de croissance spécifique (μ) des micro-organismes, c'est-à-dire le taux de croissance et de reproduction des micro-organismes par unité de masse. Par conséquent, lors de l’étude de l’effet de l’activité microbienne sur les étapes initiales de la formation du biofilm, il est crucial de contrôler le taux de croissance spécifique des micro-organismes en suspension. Les résultats de l’étude sur la formation de biofilms hétérotrophes menée par Bryers et al. ont montré que la quantité et le taux initial d'attachement et de fixation des bactéries nitrifiantes sur la surface du support étaient proportionnels à l'activité des bactéries nitrifiantes en suspension.
① Lorsque l'activité biologique des micro-organismes en suspension est élevée, leur capacité à sécréter des polymorphes extracellulaires est plus élevée.
② Le niveau d'énergie auquel vivent les micro-organismes est directement lié à leur taux de croissance.
③ La structure de surface des micro-organismes varie en fonction de leur activité.
④ Temps de contact microbien avec le support.
⑤ Temps de rétention hydraulique (HRT).
⑥ pH en phase liquide.
⑦ Force de cisaillement hydrodynamique.
Facteurs influençant le processus de biofilm du MBBR
1. Forces dans le processus MBBR Biofilmed
Il contribue directement à l’interaction directe entre les micro-organismes et la surface du support et joue un rôle crucial dans l’ensemble du processus de biofilm MBBR.
2. Effet de l'hydrophilie de la surface du support
La surface du support GPUC contient des groupes hydrophiles tels que les groupes -OH et amide, et la plupart des micro-organismes eux-mêmes ont une bonne hydrophilie, et la surface du support et la surface du micro-organisme peuvent former une structure de liaison hydrogène ; pendant ce temps, l'énergie libre de la surface du support hydrophile est inférieure à celle de la surface du support hydrophobe, et les micro-organismes présents dans l'eau sont plus susceptibles de s'approcher de la surface du support hydrophile pour l'adsorption et la croissance.
3. Effet de la température sur le biofilm MBBR
La plage de température appropriée pour les micro-organismes aérobies est de 10 à 35 degrés. La température de l’eau a un impact plus important sur la croissance des bactéries nitrifiantes et sur le taux de nitrification. La température de croissance appropriée 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 est ralentie, en dessous de 10 degrés, la croissance des bactéries nitrifiantes et la nitrification sont considérablement ralenties. .
Le test de biofilm MBBR a été effectué à 10 degrés, 20 degrés et 35 degrés, et la quantité de micro-organismes attachés à la charge a également été mesurée pendant tout le processus de suspension du film. Les résultats ont montré qu'à 10 degrés, le biofilm MBBR a commencé lentement, et il a fallu 7 jours pour que le biofilm soit évident, et le biofilm MBBR a mûri après 21 jours, et la quantité maximale de biomasse attachée était de 2,1 g/L ; à 35 degrés, le milieu MBBR a commencé à se biofilmer après 4 jours et le biofilm MBBR a mûri. La quantité maximale de biofilm attaché était de 3,5 g/L après environ 19 jours. À environ 20 degrés, le biofilm a commencé à se former après 2 jours et la quantité maximale de biofilm attaché était de 5,7 g/L après environ 10 jours. On peut voir que l'effet de la température sur le film suspendu n'était pas très évident, et le biofilm pouvait se former sur la surface de la charge à moins de 15-30 degrés, et le film suspendu démarrait plus rapidement.
La température est un facteur clé affectant l'activité biologique et la capacité métabolique, et son influence sur le processus de réaction de nitrification réside principalement dans le modèle de croissance et l'activité biologique des bactéries nitrifiantes.
L'influence de la température sur l'activité biologique se manifeste parl'influence sur la vitesse de réaction biochimiqueetl'influence sur le taux de transfert d'oxygène.
Média porteur Aquasust Biofilm MBBR dans un réservoir d'aération en deux mois
4. Effet de la surface spécifique du support MBBR et de la rugosité de la surface sur les performances d’adhésion du biofilm
La grande surface spécifique et la rugosité améliorent la capacité du support à capturer les micro-organismes. Les supports avec une grande rugosité de surface ont une plus grande capacité de redistribution du flux d'eau, de sorte que le flux d'eau dans le réacteur exerce moins de force de cisaillement sur le biofilm sur le support, et fournit en même temps un environnement interne favorable au mélange et au contact entre les micro-organismes et le substrat. , ce qui favorise l'accumulation de biofilm sur la surface de l'emballage. La surface rugueuse présente une couche limite laminaire plus épaisse que la surface lisse, ce qui peut fournir un bon environnement hydrodynamique statique, évitant ainsi l'effet néfaste du cisaillement de l'écoulement d'eau sur la croissance des micro-organismes attachés.
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