MBBRda bir vaqtning o'zida azot va marganetsni olib tashlashga pH ta'siri
PH ning MBBR ishlashiga ta'siri
pH mikrobial faollik va biokimyoviy reaktsiya tezligiga bevosita ta'sir ko'rsatish orqali harakatlanuvchi yotoq biofilm reaktorlari (MBBR) samaradorligida hal qiluvchi rol o'ynaydi. Asosiy ekologik omil sifatida pH o'zgarishlari quyidagilarga ta'sir qiladi:
- Biofilm jamiyati tuzilishi- pH oʻzgarishi nitrifikator/denitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar va marganetsni oksidlovchi{1}}mikroorganizmlarning ustunligini oʻzgartiradi.
- Ferment faolligi- Optimal pH diapazonlari nitrit oksidoreduktaza (pH 7-8) va marganets oksidaza (pH 6-7) faoliyatini boshqaradi.
- Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasining kinetikasi- pH Mn²⁺/Mn⁴⁺ transformatsiyalari va azotga aylanish yoʻllari oʻrtasidagi muvozanatni aniqlaydi.
- Yog'ingarchilik potentsiali - Higher pH (>8) Mn²⁺ oksidlanishi va fosfat cho'kishiga yordam beradi, kislotali sharoitda (pH)<6) may inhibit these processes.
Tizim ajoyib moslashuvchanlikni namoyish etadi, ba'zi mikrob populyatsiyalari keng pH diapazonlarida (5-9) funksionallikni saqlaydi, ammo har xil ifloslantiruvchi moddalarni yo'q qilishning optimal samaradorligi ma'lum pH darajalarida sodir bo'ladi.
Turli xil pH sharoitlarida MBBR ishlashi
Yaqinda Xitoy universiteti tomonidan o'tkazilgan tadqiqot Harakatlanuvchi yotoq biofilm reaktori (MBBR) tizimlarining turli pH sharoitlarida (pH 5-9), shuningdek, ta'sir etuvchi Mn²⁺ konsentratsiyasi 10 mg·L⁻¹ sharoitida ishlashini o'rgandi. IV ekspluatatsiya fazalarida NH₄⁺-N, TN, TP, COD, Mn²⁺, NO₂⁻-N va NO₃⁻-N ning kirish va oqava suv konsentratsiyasi quyida umumlashtiriladi.
(1)NH₄⁺-N olib tashlash samaradorligi
The MBBR demonstrated consistently high NH₄⁺-N removal across all pH levels, with average efficiencies of 96.22% (pH 5), 98.89% (pH 6), 98.70% (pH 7), 98.65% (pH 8), and 96.69% (pH 9). These results indicate robust nitrification performance (>96% samaradorlik) pH o'zgarishidan qat'iy nazar. Olib tashlash samaradorligi dastlab pH 5 dan 6 gacha (cho'qqisi 98,89%) gacha ko'tarilgan bo'lsa-da, yuqori pH darajalarida asta-sekin pasaygan bo'lsa-da, pH ning NH₄⁺-N olib tashlashga umumiy ta'siri minimal edi. Bu biofilm ichidagi nitrifikator bakteriyalarning pH o'zgarishiga kuchli moslashishini ko'rsatadi.
(2) TNni olib tashlash samaradorligi
Jami azotni olib tashlash sezilarli pH bog'liqligini ko'rsatdi:
- pH 5: 40,13%
- pH 6: 42,66%
- pH 7: 49,20%
- pH 8: 52,74%
- pH 9:69.79%(yuqori samaradorlik)
pH 5 dan 9 gacha bo'lgan 29,66% yaxshilanishi ishqoriy sharoitda denitrifikator mikrob faolligini oshiradi.
(3) CODni olib tashlash samaradorligi
CODni olib tashlash qo'ng'iroq shaklidagi egri chiziq-bo'ldi:
- Optimal neytral pH: pH 7 da 94,27%
- Haddan tashqari pasayish:
- pH 5: 90,85%
- pH 9: 53,81%
The sharp drop at pH>7 ishqoriy muhitda geterotrof bakteriyalarni inhibe qilishni taklif qiladi.
(4)Mn²⁺ Olib tashlash samaradorligi
Mn²⁺ olib tashlash yaqin{0}}neytral pHda eng samarali bo'ldi:
- pH 6: 95,74% (Mn²⁺→MnOx oksidlanishi uchun optimal)
- pH 5/9: <60% efficiency
Bu marganetsni oksidlovchi{0}}mikrobial faollik tendentsiyalariga mos keladi.
(5)TPni olib tashlash samaradorligi
Fosforni olib tashlash pH bilan chiziqli ravishda yaxshilandi:
- pH 5: 20,70% → pH 9:51.76%
Eng past oqava suv TP (pH 9 da 2,80 mg/l) ishqoriy{2}}foydali PAO faolligini bildiradi.
(6)NO₃⁻-N va NO₂⁻-N dinamikasi
- NO₃⁻-pH 9 da N minimallashtirish: 5,89 mg/L (pH 5 da . 11.63 mg/Lga nisbatan)
- Barcha fazalarda barqaror NO₂⁻-N to‘planishi (0,16–0,19 mg/L)
Bu ishqoriy pH da sinergetik nitrifikatsiyani-denitrifikatsiyani tasdiqlaydi.
Xulosa
Ta'sir qiluvchi Mn²⁺ konsentratsiyasi 10 mg·L⁻¹ bo'lgan holda, ushbu tadqiqot turli pH darajalarining chiqindi suvlarni tozalash uchun MBBR ishlashiga ta'sirini qo'shimcha ravishda o'rganib chiqdi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, ta'sir etuvchi pH 9 ga oshirilganda, NH₄⁺-N, TN va TP ning o'rtacha olib tashlash samaradorligiga erishildi.96,69%, 69,79% va 51,76%, mos ravishda. I bosqich (pH 5) bilan solishtirganda, TN va TPni olib tashlash samaradorligi sezilarli darajada oshdi.29,66% va 31,06%, mos ravishda.
Asosiy topilmalar
1. pH 9 da optimal ishlash
- Eng yuqori N&P olib tashlash: MBBR o'zining eng yaxshi ko'rgazmasini namoyish etdidenitrifikatsiya va fosforni olib tashlashishqoriy sharoitda (pH 9), minimal NO₃⁻-N hosil bo'lishi va-to'liq NH₄⁺-N konversiyasi bilan.
- Kengaytirilgan mikrobial faollik: TheSamarali umumiy sirt maydoni (ETSA)biofilmning pH (7-9) bilan mutanosib ravishda ortib, pH 9 da cho'qqisiga chiqdi, bu ishqoriy sharoitda yuqori metabolik faollikni ko'rsatadi. Bu, ehtimol, kuchaytiradigan erkin gidroksid ionlarining (OH⁻) ko'pligi bilan bog'liqbir vaqtda nitrifikatsiya{0}}denitrifikatsiya (SND) samaradorligi.
2. Mn²⁺ Olib tashlash mexanizmi
- Hujayradan tashqari adsorbsiyaning ustunligi: Barcha bosqichlarda (I-V), tugadi75% Mn²⁺ olib tashlashbiofilm mikroorganizmlari tomonidan hujayradan tashqari adsorbsiya orqali erishildi.
3. Mikroblar hamjamiyati dinamikasi
- Ishqoriy{0}}Ma’qul denitrifikatorlar: Comamonas va Hyphomicrobium kabi asosiy denitrifikator avlodlar yuqori pH darajasida nisbiy ko'plikni ko'rsatdi, bu ularning ishqoriy muhitga moslashishini tasdiqladi.
- Comamonas aquatica LNL3 NH₄⁺-N → NO₂⁻-N va NH₄⁺-N → N₂ ni o'zgartirib, ajoyib metabolik ko'p qirralilikni namoyish etdi.
- pH 9 da kengaytirilgan bioxilma-xillik: Noyob Operatsion Taksonomik Birliklar (OTU) dan oshdi2 (pH 5) dan 13 (pH 9) gacha, ishqoriy sharoitda ko'proq mikrobial boylikni aks ettiradi.
4. Funktsional oqibatlar
- Sinergetik ozuqa moddalarini olib tashlash: Ishqoriy pH (9) faolligini oshirdipolifosfat{0}}yig'uvchi organizmlar (PAO)vadenitrifikatsion bakteriyalar(masalan, Acinetobacter), bir vaqtda N-P olib tashlashni optimallashtirish.
- Jarayonning barqarorligi: The MBBR maintained robust Mn²⁺ adsorption (>75% pH o'zgarishidan qat'iy nazar, tizimning chidamliligini ta'kidlaydi.
Amaliy natijalar
- Tavsiya etilgan operatsion pH: 8,5–9,0Mn²⁺-o'zgartirilgan MBBR tizimlarida maksimal TN/TP olib tashlash uchun.
- Mikroblarni boshqarish: Comamonas yoki Hyphomicrobium shtammlari bilan bioaugmentatsiya ishqoriy reaktorlarda denitrifikatsiyani yanada kuchaytirishi mumkin.