MENGAPA Media MBBR Anda Tidak Bisa Biofilm Dalam Dua Minggu
dan Bagaimana Cara Membuat Biomedia Kita Dengan Cepat Menjadi Biofilm?
Oleh: Cody Juntai
Tanggal Posting: 29 April 2022
Tag postingan:
Apa itu Teknologi MBBR atau MBBR? MBBR adalah metode yang efisien untuk pengolahan air limbah dengan volume lumpur yang rendah serta pengoperasian dan pengelolaan yang sederhana. Artikel ini terutama memperkenalkan mengapa Biomedia terkadang tidak dapat melakukan Biofilm dari berbagai aspek seperti prinsip sistem MBBR dan faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukannya.
Media MBBR berfungsi untuk membuat mikroorganisme menempel pada permukaan pembawa MBBR dan membentuk biofilm. Ketika air limbah mengalir melalui permukaan pembawa, bahan organik dan oksigen terlarut dalam air limbah berdifusi ke bagian dalam biofilm. Mikroorganisme di dalam membran melakukan metabolisme dekomposisi dan anabolisme organisme pada bahan organik dengan adanya oksigen, sedangkan metabolit dekomposisi berdifusi dari biofilm ke fase air dan udara, sehingga mendegradasi bahan organik dalam air limbah.
Garis Besar Artikel
● Prinsip proses MBBR (proses gantung)
● Faktor-faktor yang mempengaruhi biofilm MBBR
1. Sifat permukaan MBBR Bio Carrier
2. Konsentrasi mikroba tersuspensi
3. Aktivitas mikroorganisme tersuspensi
● Faktor yang mempengaruhi proses biofilm MBBR
1. Gaya dalam proses penggantungan film biocarrier
2. Pengaruh hidrofilisitas permukaan pembawa
3. Pengaruh suhu terhadap perilaku penggantungan film
4. Pengaruh luas permukaan spesifik pembawa MBBR dan kekasaran permukaan terhadap kinerja adhesi biofilm.
Dalam media MBBR, polutan organik, oksigen terlarut, dan berbagai nutrisi penting harus terlebih dahulu berdifusi dari fase cair ke permukaan biofilm, lalu masuk ke bagian dalam biofilm, dan hanya polutan yang berdifusi ke permukaan atau di dalam biofilm yang dapat. terurai dan diubah oleh mikroorganisme di dalam biofilm, dan akhirnya membentuk berbagai metabolit. Selain itu, dalam media MBBR, mikroorganisme diimobilisasi pada pembawa, sehingga mencapai pemisahan SRT dan HRT (waktu retensi hidrolik), yang memungkinkan pertumbuhan dan reproduksi mikroorganisme dengan laju proliferasi yang lambat. Oleh karena itu, media MBBR merupakan ekosistem mikroba yang stabil dan beragam.
◆ Diagram Alir Proses Juntai MBBR
Prinsip proses MBBR (proses Membran gantung)
Menurut Characklis, Liu dkk. pembentukan film mikroba biasanya melalui empat tahap:MBBR modifikasi permukaan pembawa,lampiran yang dapat dibalik, keterikatan yang tidak dapat diubah, dan pembentukan biofilm.
Gambaran spesifiknya adalah sebagai berikut: film mikroba yang tergantung pada pembawa MBBR dapat dibagi menjadi dua tahap:adsorpsi mikrobaDanpertumbuhan penyerapan.
Setelah bahan pembawa ditambahkan ke badan air,itu dulumemasuki masa adsorpsi. Beberapa mikroorganisme dan bahan berfilamen telah menempel pada permukaan pembawa, dan lokasi di mana lebih banyak bahan menempel seringkali merupakan bagian cekung dari pembawa, yang tidak mudah terpotong oleh aliran air.Saat ini, mikroorganisme dalam suspensi tumbuh dalam jumlah besar dan muncul lapisan lumpur yang lebih jelas.
Setelah perlekatan ireversibel, mikroorganisme memperoleh lingkungan pertumbuhan yang relatif stabil pada permukaan pembawa, dan mikroorganisme dalam lumpur yang teradsorpsi pada pembawa segera mulai tumbuh dalam kondisi suplai oksigen dan substrat yang cukup.
Dengan bertambahnya waktu domestikasi budaya, biofilm yang tumbuh pada permukaan pembawa juga tumbuh pesat, secara bertahap menutupi seluruh permukaan pembawa dan mulai menebal. Namun pertumbuhan biofilm tidak seragam, pada bagian pembawa yang lebih menonjol biofilmnya lebih tipis, sedangkan pada bagian cekung tumbuh koloni yang cukup subur, hal ini menunjukkan bahwa geseran hidrodinamik mempunyai pengaruh penting terhadap pertumbuhan biofilm. Semakin banyak biofilm yang menempel pada pembawa, kepadatan pembawa secara bertahap berkurang dan menjadi lebih ringan dan lebih mudah untuk difluidisasi, sedangkan pembawa di zona menurun memiliki laju penurunan yang lebih lambat.
MBBR Media Biofilm setelah 14 hari di Tangki Aerasi
Faktor-faktor yang mempengaruhi biofilm MBBR
Ini terkait dengansifat permukaan pembawa(hidrofilisitas permukaan pembawa, muatan permukaan, komposisi kimia permukaan dan kekasaran permukaan),sifat mikroorganisme(spesies mikroorganisme, kondisi budidaya, aktivitas dan konsentrasi) danfaktor lingkungan(pH, kekuatan ionik, geser hidrolik, suhu, kondisi nutrisi dan waktu kontak antara mikroorganisme dan pembawa).
1. Permukaan Pembawa MBBRce proPertiyaitu
Sifat muatan permukaan pembawa, kekasaran, ukuran partikel dan konsentrasi pembawa secara langsung mempengaruhi perlekatan dan pembentukan biofilm pada permukaannya. Dalam lingkungan pertumbuhan normal, mikroorganisme mempunyai muatan negatif pada permukaannya. Kekasaran permukaan pembawa memudahkan perlekatan dan imobilisasi bakteri pada permukaannya.
① Luas permukaan pembawa meningkatkan area kontak efektif antara bakteri dan pembawa dibandingkan dengan permukaan halus.
② Bagian permukaan pembawa yang kasar, seperti lubang dan retakan, berfungsi sebagai pelindung untuk melindungi bakteri yang menempel dari gaya geser hidrolik.
Disimpulkan bahwa pembawa berukuran kecil lebih mudah menghasilkan biofilm karena gesekan timbal balik yang rendah dan luas permukaan spesifik yang besar dibandingkan dengan pembawa berukuran besar. Selain itu, konsentrasi pembawa juga penting untuk biofilm MBBR.
Wagner menemukan bahwa pada konsentrasi massa pembawa yang sangat rendah, bahkan dengan ketebalan biofilm 295 μm, laju penghilangan yang stabil tidak dapat dicapai ketika mengolah air limbah tahan api dengan reaktor pengangkat udara. Namun, pada konsentrasi pembawa sebesar 20-30 g/L, meskipun hanya 20% pembawa yang memiliki biofilm setebal 75 μn, reaktor masih mampu mencapai laju penyisihan yang stabil (98%) dengan beban COD sebesar hingga 58 kg/(m3-h).
2. Konsentrasi Mikroba Tersuspensi
Secara umum, dengan meningkatnya konsentrasi mikroorganisme tersuspensi, kemungkinan terjadinya kontak antara mikroorganisme dan pembawa meningkat. Hasil dari banyak penelitian menunjukkan bahwa terdapat konsentrasi kritis mikroorganisme tersuspensi selama perlekatan mikroba; ketika konsentrasi mikroba meningkat, transpor mikroba melalui gradien konsentrasi meningkat.
Sebelum nilai kritis, transpor mikroba dan difusi dari fase cair ke permukaan pembawa merupakan langkah pengendalian; setelah nilai kritis ini terlampaui, perlekatan dan imobilisasi mikroba pada permukaan pembawa dibatasi oleh luas permukaan efektif pembawa dan tidak lagi bergantung pada konsentrasi mikroorganisme yang tersuspensi. Namun, setelah keseimbangan perlekatan dan imobilisasi, jumlah mikroorganisme pada permukaan pembawa ditentukan oleh mikroorganisme dan sifat permukaan pembawa.
3. Aktivitas mikroorganisme tersuspensi
Aktivitas mikroba biasanya digambarkan dengan laju pertumbuhan spesifik (μ) mikroorganisme, yaitu laju pertumbuhan dan reproduksi mikroorganisme per satuan massa. Oleh karena itu, ketika mempelajari pengaruh aktivitas mikroba pada tahap awal pembentukan biofilm, sangat penting untuk mengontrol laju pertumbuhan spesifik mikroorganisme tersuspensi. Hasil penelitian pembentukan biofilm heterotrofik oleh Bryers et al. menunjukkan bahwa jumlah dan laju awal perlekatan dan fiksasi bakteri nitrifikasi pada permukaan pembawa sebanding dengan aktivitas bakteri nitrifikasi tersuspensi.
① Ketika aktivitas biologis mikroorganisme tersuspensi tinggi, kemampuannya untuk mensekresi polimorf ekstraseluler lebih tinggi.
② Tingkat energi tempat hidup mikroorganisme berhubungan langsung dengan laju pertumbuhannya.
③ Struktur permukaan mikroorganisme bervariasi sesuai dengan aktivitasnya.
④ Waktu kontak mikroba dengan pembawa.
⑤ Waktu retensi hidrolik (HRT).
⑥ pH fase cair.
⑦ Gaya geser hidrodinamik.
Faktor yang mempengaruhi proses biofilm MBBR
1. Kekuatan dalam proses MBBR Biofilmed
Ini secara langsung berkontribusi pada interaksi langsung antara mikroorganisme dan permukaan pembawa, dan memainkan peran penting dalam keseluruhan proses biofilm MBBR.
2. Pengaruh hidrofilisitas permukaan pembawa
Permukaan pembawa GPUC mengandung gugus hidrofilik seperti -OH dan gugus amino, dan sebagian besar mikroorganisme sendiri memiliki hidrofilisitas yang baik, dan permukaan pembawa serta permukaan mikroorganisme dapat membentuk struktur ikatan hidrogen; sementara itu, energi bebas permukaan pembawa hidrofilik lebih rendah dibandingkan energi bebas permukaan pembawa hidrofobik, dan mikroorganisme dalam air lebih cenderung mendekati permukaan pembawa hidrofilik untuk adsorpsi dan pertumbuhan.
3. Pengaruh suhu pada MBBR yang dibiofilmkan
Kisaran suhu yang cocok untuk mikroorganisme aerobik adalah 10~35 derajat. Suhu air memiliki dampak yang lebih besar terhadap pertumbuhan bakteri nitrifikasi dan laju nitrifikasi. Suhu pertumbuhan yang cocok untuk sebagian besar bakteri nitrifikasi adalah 25~30 derajat, ketika suhu lebih rendah dari 25 derajat atau lebih tinggi dari 30 derajat pertumbuhan bakteri nitrifikasi melambat, di bawah 10 derajat pertumbuhan bakteri nitrifikasi dan nitrifikasi melambat secara signifikan .
Uji biofilm MBBR dilakukan pada suhu 10 derajat, 20 derajat, dan 35 derajat, dan jumlah mikroorganisme yang menempel pada bahan pengisi juga diukur selama proses penggantungan film secara keseluruhan. Hasilnya menunjukkan bahwa: pada suhu 10 derajat, biofilm MBBR dimulai dengan lambat, dan diperlukan waktu 7 hari untuk memiliki biofilm yang jelas, dan biofilm MBBR menjadi matang setelah 21 hari, dan jumlah maksimum biomassa yang menempel adalah 2,1 g/L; pada suhu 35 derajat, media MBBR mulai melakukan biofilm setelah 4 hari, dan MBBR yang dibiofilm menjadi matang. Jumlah maksimum biofilm yang menempel adalah 3,5 g/L setelah sekitar 19 hari. Pada suhu sekitar 20 derajat, biofilm mulai terbentuk setelah 2 hari, dan jumlah maksimum biofilm yang menempel adalah 5,7 g/L setelah sekitar 10 hari. Terlihat bahwa pengaruh suhu pada film gantung tidak terlalu jelas, dan biofilm dapat terbentuk pada permukaan pengisi dalam suhu 15-30 derajat , dan film gantung dimulai lebih cepat.
Suhu merupakan faktor kunci yang mempengaruhi aktivitas biologis dan kapasitas metabolisme, dan pengaruhnya terhadap proses reaksi nitrifikasi terutama terletak pada pola pertumbuhan dan aktivitas biologis bakteri nitrifikasi.
Pengaruh suhu terhadap aktivitas biologis diwujudkan sebagaipengaruhnya terhadap laju reaksi biokimiaDanpengaruhnya terhadap laju transfer oksigen.
Media Pembawa Juntai Biofilm MBBR di Tangki Aerasi dalam Dua Bulan
4. Pengaruh luas permukaan spesifik pembawa MBBR dan kekasaran permukaan terhadap kinerja adhesi biofilm
Luas permukaan spesifik yang besar dan kekasarannya meningkatkan kemampuan pembawa untuk menangkap mikroorganisme. Pembawa dengan kekasaran permukaan yang besar memiliki kemampuan redistribusi yang lebih kuat terhadap aliran air sehingga aliran air dalam reaktor memiliki gaya geser yang lebih kecil pada biofilm pada pembawa, dan pada saat yang sama menyediakan lingkungan internal yang menguntungkan untuk pencampuran dan kontak antara mikroorganisme dan substrat. , yang mendorong akumulasi biofilm pada permukaan pengepakan. Permukaan kasar memiliki lapisan batas laminar yang lebih tebal dibandingkan permukaan halus, sehingga dapat memberikan lingkungan hidrodinamik statis yang baik sehingga menghindari dampak buruk geseran aliran air terhadap pertumbuhan mikroorganisme yang menempel.