Nitrifikuojančių bakterijų (amoniako oksiduojančių bakterijų – AOB) bioplėvelės kultivavimas MBBR sistemose RAS tikslais

Būdinga rausvai/ruda bioplėvelė subrendusiose MBBR daugiausia sudaryta iš amoniaką oksiduojančių bakterijų (AOB), tokių kaip Nitrosomonas spp. ir Nitrosococcus spp. Šios chemolitoautotrofinės bakterijos yra atsakingos už pirmąjį svarbų nitrifikacijos etapą: toksiško amoniako (NH₃/NH₄⁺) pavertimą nitritu (NO₂⁻). Jų pigmentai (pvz., citochromas c) dažnai suteikia raudoną atspalvį. Sėkmingam auginimui reikia optimizuoti jų augimo ir bioplėvelės susidarymo sąlygas.

Pagrindinės fazės ir parametrai

Sistemos paruošimas ir inokuliacija:

● Nešėjų parinkimas: Pasirinkite didelio paviršiaus ploto nešėjus su optimalia geometrija (pvz., apsaugotomis vidinėmis poromis), tinkančiais konkrečioms hidraulinėms sąlygoms. Užtikrinkite tinkamą nešėjų užpildymo santykį (paprastai 25–70 % reaktoriaus tūrio).

● Valymas: Kruopščiai išvalykite MBBR baką ir laikiklius, kad pašalintumėte gamybos likučius ar ankstesnes bioplėveles, naudodami švarų vandenį (venkite chloro ar stiprių dezinfekavimo priemonių, kurios naikina nitrifikatorius).

● Inokuliacijos šaltinis: Įterpkite gyvybingą nitrifikuojančių bakterijų kultūrą. Šaltiniai:

● Komercinės nitrifikavimo kultūros: specialiai sukurtos akvakultūros / bioplėvelės sistemoms. Laikykitės gamintojo dozavimo instrukcijų.

● Subrendusi bioplėvelė / nuosėdos: perkeliamos iš įprasto, sveiko RAS biofiltro arba nuotekų valymo įrenginio (MBBR) (užtikrinkite, kad šaltinis nebūtų patogenų).

● Įrengtos RAS vanduo: vanduo iš veikiančios RAS, kurioje yra planktoninių nitrifikatorių (lėtesnis metodas).

● Pradinis vandens pripildymas: pripildykite MBBR švariu, dechloruotu vandeniu, atitinkančiu tikslinės sistemos druskingumą ir temperatūrą.

Pradedančioji įmonė ir bioplėvelės kūrimas (bakterijų augimo fazė)

Amoniako dozavimas: Užtikrinkite nuolatinį, kontroliuojamą amoniako šaltinį AOB tiekimui. Įprasti metodai:

● Cheminių medžiagų dozavimas: Naudokite amonio chloridą (NH₄Cl) arba amonio bikarbonatą (NH₄HCO₃). Palaikykite tikslinę amoniako-N koncentraciją (pvz., 1–5 mg/l).

● Įleidimas į akvariumą su įžuvinimu: įleiskite nedidelį skaičių sveikų žuvų ir maitinkite jas minimaliai, leisdami jų išskiriamam amoniakui kauptis palaipsniui. Būtina atidžiai stebėti, kad būtų išvengta toksiškumo.

● Deguonies prisotinimas: Palaikykite ištirpusio deguonies (DO) kiekį > 80 % prisotinimo (idealiu atveju > 5 mg/l). AOB yra obligatiniai aerobai. Stipri aeracija taip pat užtikrina tinkamą nešiklių maišymąsi.

● pH kontrolė: palaikykite optimalų pH diapazoną nuo 7.0 iki 8.5. Nitrifikacijos metu sunaudojamas šarmingumas ir išsiskiria H⁺, dėl ko sumažėja pH. Šarmingumą (kaip CaCO₃) padidinkite iki > 100 mg/l (idealiu atveju 150–200 mg/l) naudodami natrio bikarbonatą (NaHCO₃) arba lygiavertį tirpalą. Venkite pH < 6.8 arba > 9.0.

● Temperatūra: Palaikykite optimalų 25–30 °C (77–86 °F) diapazoną. Nitrifikacijos greitis gerokai sumažėja esant žemesnei nei 15 °C ir aukštesnei nei 35 °C temperatūrai. Temperatūros stabilumas yra labai svarbus.

● Hidraulinis sulaikymo laikas (HRT): Užtikrinkite pakankamą vandens ir bioplėvelės sąlyčio laiką. Įprastas hidraulinio sulaikymo laikas (MBBR) svyruoja nuo 20 minučių iki 2 valandų, priklausomai nuo konstrukcijos ir apkrovos. Venkite per didelio tekėjimo, kuris gali sukelti bioplėvelės šlytį.

● Maistinės medžiagos: Mikroelementai (P, K, Ca, Mg, Fe, Mo, Cu, Zn) yra būtini bakterijų fermentų kofaktoriai. Užtikrinkite nedidelį jų kiekį (dažnai pakanka iš pašarų / žuvų atliekų arba buferinių druskų; įtariamas trūkumas gali būti naudojamas atsargiai, jei yra komercinių mikroelementų papildų).

Brandinimo ir pakrovimo padidėjimas (bioplėvelės stabilizavimas)

Stebėjimas: Kasdien stebėkite pagrindinius parametrus:

● NH₃/NH₄⁺: Koncentracija turėtų pradėti mažėti, kai nustatomas AOB.

● NO₂⁻: Koncentracija žymiai padidės, nes AOB konvertuoja amoniaką. Tai kritinė fazė, kai nitritų toksiškumo rizika yra didelė.

● NO₃⁻: Vėliau padidės, kai įsitvirtins nitritus oksiduojančios bakterijos (NOB).

● pH ir šarmingumas: atidžiai stebėkite ir prireikus buferuokite.

● DARYTI: Užtikrinti nuolat aukštą lygį.

Kantrybė: bioplėvelės brendimas trunka 3–8 savaites, priklausomai nuo temperatūros, inokuliato ir sąlygų. Matoma bioplėvelė (plona, ​​iš pradžių dažnai dėmėta) išsivysto per kelias dienas, tačiau visiškas nitrifikacijos pajėgumas pasiekiamas per kelias savaites.

Laipsniškas apkrovos didinimas: Kai amoniako ir nitritų kiekis nuosekliai sumažėja iki beveik nulio (tai rodo aktyvius AOB ir NOB), žuvų biomasę / šėrimo greitį galima palaipsniui didinti mažais žingsneliais. Leiskite bioplėvelei prisitaikyti tarp padidinimų. Po kiekvieno padidinimo atidžiai stebėkite amoniaką / nitritą.

Nuolatinis veikimas ir priežiūra

● Stabilios sąlygos: Sumažinkite temperatūros, pH, ištirpusio deguonies ir amoniako kiekio svyravimus.

● Bioplėvelės kontrolė: optimalus hidraulinis šlyties būdas apsaugo nuo per didelio bioplėvelės storio (kuris sumažina difuzijos efektyvumą ir skatina anaerobines zonas / lupimosi procesą). Gerai sumaišytose MBBR terpėse tai natūraliai pasiekiama dėl nešiklių susidūrimų. Venkite mechaninio valymo, nebent susidarytų didelis užsikimšimas.

● Stebėjimas: Nuolat stebėkite amoniaką, nitritus, nitratus, pH, ištirpusį deguonies kiekį ir temperatūrą, kaip įprastos RAS valdymo dalį.

● Venkite biocidų: Griežtai venkite antibiotikų, formalino, ozono (tiesiogiai į reaktorių) ar chloro patekimo, nes jie naikina nitrifikuojančias bakterijas.

Lėto auginimo trikčių šalinimas

● Žema temperatūra: padidinkite temperatūrą iki optimalaus diapazono.

● Mažas DO: Padidinkite aeraciją/deguonies tiekimą.

● Mažas šarmingumas: dozuokite natrio bikarbonatą, kad palaikytumėte > 100 mg/l šarmingumą ir 7.0–8.5 pH.

● Nepakankamas amoniako kiekis: paleidimo metu užtikrinkite nuolatinį amoniako šaltinį, kurio koncentracija yra 1–5 mg/LN.

● Toksiškos medžiagos: patikrinkite, ar nėra chloro / chloramino, sunkiųjų metalų ar dezinfekavimo priemonių likučių. Jei reikia, naudokite aktyvuotą anglį.

● Per didelis bioplėvelės nusilupimas: patikrinkite hidraulinės šlyties / srauto greitį; įsitikinkite, kad nešikliai tinkamai maišosi, bet nėra pernelyg turbulentiniai. Stabilizuokite pakrovimą.

● Prastas inokuliatas: apsvarstykite galimybę pridėti šviežios komercinės kultūros.

Svarbi pastaba apie „raudonąsias bakterijas“: Nors AOB pirmiausia yra atsakingos už raudoną spalvą, subrendusios, sveikos MBBR bioplėvelės yra sudėtingos mikrobų bendruomenės, įskaitant nitritus oksiduojančias bakterijas (NOB – pvz., Nitrobacter, Nitrospira), heterotrofines bakterijas, pirmuonis ir mikrofauną. Pradžios metu daugiausia dėmesio skiriama lėtai augančios, jautrios AOB populiacijos kultivavimui, nes jos paprastai yra nitrifikacijos greitį ribojantis žingsnis. NOB įsitvirtinimas paprastai seka AOB įsitvirtinimą po 1–2 savaičių.

Kruopščiai kontroliuojant šiuos parametrus ir kantriai imantis veiksmų paleidimo etape, MBBR sistemoje galima sėkmingai auginti tvirtą ir efektyvią nitrifikuojančią (raudoną) bioplėvelę, kad RAS sistemoje būtų efektyviai pašalintas amoniakas.