In che modo il biosupporto MBBR favorisce la crescita dei batteri anaerobici?

Se hai trascorso del tempo nel settore del trattamento delle acque reflue, probabilmente hai sentito parlare dei media MBBR, ovvero Moving Bed Biofilm Reactor Media, e di come rappresentino un punto di svolta per la crescita di tutti i tipi di batteri, compresi quelli che guidano i processi anaerobici. Aspetta, aspetta: quando la maggior parte delle persone parla di MBBR, pensa prima ai batteri aerobici, giusto? Quelli che mangiano rifiuti organici con ossigeno presente. Ma i batteri anaerobici sono altrettanto fondamentali, soprattutto per le fasi di trattamento avanzate come la rimozione di azoto, fosforo o la scomposizione dei fanghi tenaci. Come persona che vende materiali filtranti MBBR, mi viene chiesto continuamente: in che modo esattamente questo minuscolo supporto in plastica aiuta i batteri anaerobici a prosperare? Non è magia, ma è un sapiente mix di design, flusso e il giusto equilibrio di condizioni. Analizziamolo come se chiacchierassi con un cliente a una fiera: niente gergo soffocante, solo veri discorsi sul perché questa roba funziona.

Per prima cosa, analizziamo ciò di cui hanno bisogno i batteri anaerobici. Questi piccoletti odiano l'ossigeno. Tipo, lo odio davvero. Muoiono se esposti a troppo O2 per troppo tempo. Quindi il grande lavoro dei media MBBR per uso anaerobico è creare ambienti in cui l'ossigeno è basso, ma c'è ancora cibo in abbondanza (materia organica) e spazio per crescere. È qui che entra in gioco il design dei media, cose che ho testato in prima persona con il nostro media filtrante biologico K3 MBBR, che è il cavallo di battaglia per la maggior parte delle configurazioni anaerobiche. Se hai mai guardato i supporti K3, sono quei piccoli pezzi cilindrici con fori e creste, giusto? La superficie non è piatta, il che è fondamentale. Ecco perché: quando i batteri colonizzano, non crescono solo sulla superficie esterna. Formano più strati, un po' come una torta. Lo strato esterno del biofilm viene esposto a una certa quantità di ossigeno perché tocca l'acqua o l'aria, quindi è lì che si insediano i batteri aerobici. Ma gli strati interni, in profondità nelle fessure e nei pori dei media, hanno molto meno ossigeno. Questa è la zona anaerobica. Man mano che il biofilm diventa più spesso, l'ossigeno non riesce a penetrarlo completamente, quindi gli strati interni si trasformano in un rifugio anaerobico. L'ho visto in azione presso un impianto municipale locale con cui lavoriamo: dopo essere passati ai nostri mezzi MBBR per il sistema di trattamento delle acque reflue, l'efficienza del processo anaerobico è aumentata del 20% in tre mesi, tutto perché gli strati interni di biofilm sono rimasti a basso contenuto di ossigeno senza essere rimossi.

Aspetta, ma perché MBBR funziona meglio di, ad esempio, un sistema a biofilm fisso per questo? Parliamo di movimento. L'intera faccenda del "letto mobile" non è solo una parola d'ordine del marketing. Nei sistemi fissi, come i vecchi filtri percolatori, il materiale non si muove: l'acqua scorre costantemente su di esso, il che può tagliare i biofilm o compromettere l'equilibrio dell'ossigeno. Ma nell'MBBR, il materiale è sospeso nel serbatoio, muovendosi delicatamente con il flusso dell'acqua e l'aerazione (se si tratta di un serbatoio aerobico, o semplicemente mescolato in quelli anaerobici). Questo movimento fa due grandi cose per i batteri anaerobici. Innanzitutto, crea una miscelazione coerente in modo che l'acqua, il cibo e i media rimangano tutti in contatto. Ma in secondo luogo, impedisce al biofilm di diventare troppo spesso sugli strati aerobici esterni. Se lo strato aerobico diventa troppo denso, può impedire all’ossigeno di fuoriuscire dalla zona anaerobica interna, uccidendo di fatto i batteri che desideriamo. Il movimento costante taglia via un po’ dello strato aerobico esterno, quanto basta per mantenere intatta la zona anaerobica interna, ma non così tanto da perdere completamente il biofilm. L'ho imparato presto, nel modo più duro: una volta che l'aerazione di una pianta era troppo elevata e i media si muovevano così velocemente che tutto il biofilm veniva rimosso. Hanno dovuto reinoculare e noi li abbiamo aiutati a regolare la portata per ottenere l'equilibrio perfetto. Ora ottengono una crescita anaerobica costante senza stress.

Altro punto: la superficie. Tutti i mezzi di biofiltro MBBR per il trattamento delle acque reflue vengono misurati in base alla quantità di superficie per unità di volume, e questo è decisivo per i batteri anaerobici inclusi. I nostri media hanno qualcosa come 500-1100 m² di superficie per metro cubo, molto di più dei media tradizionali come sabbia o teli di plastica. Più superficie significa più spazio per i batteri per attaccarsi e colonizzare, giusto? Ma per i batteri anaerobici il problema non è solo lo spazio, ma anche le micronicchie. Le minuscole creste, fori e pori sui media creano piccole sacche in cui l'acqua può depositarsi senza essere completamente miscelata con acqua ossigenata. Queste sacche sono come rifugi sicuri per i batteri anaerobici, dove possono fare le loro cose (decomporre la materia organica complessa, convertire i nitrati in azoto gassoso, ecc.) senza essere esposti all’ossigeno in eccesso. Ho già confrontato i nostri media K3 con quelli di altri marchi e ho notato una grande differenza: alcuni media più economici hanno superfici più lisce, quindi le micro-tasche sono più piccole e la crescita anaerobica è più lenta. La superficie strutturata dei nostri supporti crea queste tasche in modo naturale, in modo che i batteri possano depositarsi e rimanervi, anche quando il serbatoio è in movimento. Ecco perché sosteniamo il nostro materiale filtrante MBBR: abbiamo testato quella struttura specificatamente per prestazioni anaerobiche, non solo aerobiche.

Aspetta, che mi dici dell'inoculazione? Non puoi semplicemente gettare il materiale in un serbatoio e aspettarti che i batteri anaerobici crescano. Devi seminare il sistema, giusto? Ma i media MBBR rendono l’inoculazione più semplice rispetto ad altri sistemi. Poiché il mezzo si muove, i batteri seme (provenienti da un altro serbatoio anaerobico o da un inoculante commerciale) possono attaccarsi a tutte le parti della superficie, comprese le fessure interne, invece che solo allo strato superiore del mezzo fisso. Spesso diciamo ai clienti di seminare nel loro sistema sia batteri aerobici che anaerobici allo stesso tempo, e i media MBBR li selezioneranno naturalmente nelle loro zone. Quelli aerobici fuori, anaerobici dentro – sinergia perfetta. Avevo un piccolo cliente nel settore della trasformazione alimentare che aveva problemi con livelli elevati di BOD e nitrati e prima hanno provato un sistema fisso, ma ci sono voluti 6 mesi per avviare la crescita anaerobica. Sono passati al nostro reattore a biofilm a letto mobile e hanno sviluppato batteri anaerobici attivi in ​​circa 6 settimane. I mezzi in movimento hanno permesso ai batteri di diffondersi in modo uniforme e le tasche superficiali li hanno tenuti protetti mentre si moltiplicavano.

Parliamo anche del tempo di ritenzione idraulica (HRT) e del tempo di ritenzione dei solidi (SRT). È un modo elegante per dire quanto tempo rimane l'acqua nel serbatoio e quanto tempo rimangono i batteri. I batteri anaerobici crescono lentamente: alcuni impiegano giorni per replicarsi, il che è molto più lento dei batteri aerobici. Nei sistemi fissi, i solidi (batteri) possono essere eliminati se la HRT è troppo breve. Ma nell'MBBR, il supporto è abbastanza pesante (o progettato con la giusta densità, come il nostro supporto K3) da consentire ai batteri di rimanere attaccati al supporto, quindi l'SRT è molto più lungo dell'HRT. Questa è una grande vittoria per i batteri anaerobici, perché non vengono eliminati prima di aver potuto svolgere il loro lavoro. Ad esempio, una pianta che ha una HRT di 2 giorni potrebbe aver bisogno di una SRT di 15 giorni per i batteri anaerobici. Con i supporti MBBR, questo è esattamente ciò che ottieni: i batteri rimangono sui supporti, anche mentre l'acqua scorre attraverso, in modo che possano crescere e prosperare senza essere lavati via. Alcuni clienti si sono rivolti a noi perché il loro sistema precedente eliminava i batteri anaerobici e il passaggio ai nostri mezzi MBBR per il sistema di trattamento delle acque reflue ha risolto immediatamente il problema.

Aspetta, c'è qualcos'altro? Oh, distribuzione dell'ossigeno. Non si tratta solo di tenere l'ossigeno lontano dai batteri anaerobici, ma di assicurarsi che entri solo la giusta quantità di ossigeno e solo dove è necessario. Nei serbatoi MBBR, soprattutto quando mescoliamo zone anaerobiche, il movimento dei media crea condizioni microaerobiche sui bordi esterni, ma le parti interne sono strettamente anaerobiche. Anche la porosità dei nostri materiali gioca un ruolo importante in questo caso: il materiale stesso è microporoso, quindi può assorbire piccole quantità di acqua, ma non ossigeno, il che mantiene gli strati interni del biofilm a basso contenuto di ossigeno. Una volta ho eseguito un test in cui abbiamo misurato i livelli di ossigeno all'interno del biofilm sui nostri supporti: i 50 micron esterni avevano livelli di ossigeno intorno a 2 mg/L (perfetti per i batteri aerobici) e i 200 micron interni avevano livelli di ossigeno inferiori a 0,1 mg/L, ideali per i batteri anaerobici. Questo è esattamente l'equilibrio che stiamo cercando. Se i livelli di ossigeno negli strati interni diventano troppo alti, i batteri anaerobici muoiono; se scendono troppo in basso negli strati esterni, i batteri aerobici non svolgono il loro lavoro. I media MBBR colpiscono quel punto debole.

Ora, siamo realisti: questa non è una cosa valida per tutti. Se utilizzi un sistema MBBR anaerobico, devi comunque controllare aspetti come pH, temperatura e tasso di carico organico. Ma i media sono il fondamento che fa funzionare questi controlli. Puoi avere tutte le condizioni giuste, ma se i tuoi terreni non creano le nicchie giuste o non trattengono i batteri, non otterrai una buona crescita anaerobica. Ecco perché ci concentriamo sulla progettazione dei nostri mezzi sia per applicazioni aerobiche che anaerobiche, perché lavorano insieme. I batteri aerobici sugli strati esterni scompongono parte della materia organica più semplice, il che rende più facile per i batteri anaerobici sugli strati interni scomporre le sostanze più complesse. È un lavoro di squadra e i media sono l'allenatore che tiene tutti nella loro corsia.

Come fornitore, ho visto troppi clienti acquistare supporti economici perché costano meno in anticipo, ma finiscono per pagare di più nel lungo periodo perché i loro processi anaerobici hanno prestazioni inferiori. Il nostro materiale biofiltrante MBBR per il trattamento delle acque reflue è progettato specificamente per supportare entrambi i tipi di batteri, con la giusta struttura superficiale, densità e porosità per creare micro-nicchie anaerobiche senza sacrificare le prestazioni aerobiche. Abbiamo lavorato con qualsiasi cosa, dai piccoli impianti industriali ai grandi sistemi municipali, e il feedback è coerente: quando si utilizzano i terreni giusti, i batteri anaerobici crescono più velocemente, rimangono più sani e svolgono il loro lavoro in modo più efficace.

Se stai lottando con la crescita anaerobica nel tuo sistema MBBR o hai appena iniziato e vuoi assicurarti di scegliere il supporto giusto, sarei felice di chattare. Possiamo esaminare la tua applicazione specifica, cosa stai trattando e quali sono i tuoi obiettivi e aiutarti a scegliere il mezzo giusto, sia che si tratti del nostro mezzo filtrante biologico K3 MBBR per serbatoi di piccole e medie dimensioni o del nostro mezzo reattore a biofilm a letto mobile per installazioni industriali più grandi. Non esiste una risposta valida per tutti, ma esiste il supporto giusto per le tue esigenze e noi siamo qui per aiutarti a trovarlo. Non sprecare tempo e denaro con supporti che non funzionano per i batteri anaerobici: parliamo di come possiamo rendere il tuo processo più efficiente.