Effects of electrochemical treatment of mixed liquor in submerged ceramic membrane bioreactor

Abstract

Our most valuable and irreplaceable resource is water. Humanity withdraws 3.928 km3 of freshwater per year. Approximately 44% is used for agricultural purposes, the other 56% discharged as wastewater (WW). A large amount of this water does not get adequate treatment and even more, have no treatment at all, which cause problems such as eutrophication, water scarcity, waterborne disease etc. Water reuse and circularity is an alternative and successful way to reduce the environmental problems, and scale of water scarcity issues. Membrane bioreactor (MBR) is one of the technologies which allows implementing the water recirculation approach in real life, but the process of membrane fouling reduces the lifespan of modules and make this type of wastewater treatment very costly. To date, there are many ways to control the membrane fouling were checked, but there is no one universal solution. Numerous advantages of electrocoagulation (EC) make this process interesting for investigation in terms of WW treatment and membrane fouling reduction. In this study, the effect of electrochemical treatment of mixed liquor in submerged ceramic membrane bioreactor applied to municipal wastewater have been evaluated. By using the optimal conditions and dosage of 55.96 mg-Al/L it is possible to achieve the high removal efficiency of PO4 3- (up to 99%); TSS (up to 98%); Turbidity (up to 98.5%); TOD (up to 70%) and extend the filtration cycle up to 10 times. It was established, that for the optimal dose of Al, the operating cost (energy and electrode costs) for wastewater treatment is 19.6 NOK/m3 . It can be concluded that combined IFAS/EC/MBR process of wastewater treatment is highly effective, modern, which make this process closer to water reuse target.

Vår mest verdifulle og uerstattelige ressurs er vann. Mennesker forbruker 3.928 km3 ferskvann per år. Omtrent 44% brukes til landbruksformål, de andre 56% avgis som avløpsvann En stor del av dette avløpsvannet renses ikke tilstrekkelig før utløp til naturen, og visse deler renses ikke det hele tatt. Mangelen på rensegrad i avløpsvann forårsaker problemer som eutrofiering, vannknapphet, vannbårne sykdommer osv. Vanngjenbruk og en sirkulær tilnærming til vann er alternative og vellykkede måter å redusere miljøproblemer og omfanget av problemer med vannknapphet. Membranbioreaktor (MBR) er en av teknologiene som gjør det mulig å implementere vannresirkulasjonsmetoden i praksis, men prosessen med membranfouling reduserer levetiden til moduler og gjør denne typen avløpsvann svært kostbar. Per dags dato er det mange måter å kontrollere membranfouling, men det finnes ingen universell løsning. Elektrokoagulasjon (EC) kan vise til flere fordeler og er interessant for undersøkelser når det gjelder avløpsvannbehandling og reduksjon av membranfouling. I denne studien har effekten av elektrokjemisk behandling av blandet væske i en nedsenket keramisk membranbioreaktor som brukes for rensing av kommunalt avløpsvann blitt vurdert. Ved å bruke optimale forhold og 55.96 mg-Al / L dosering er det mulig å oppnå høy rensegrad av PO4 3- (opptil 99%); TSS (opptil 98%); Turbiditet (opptil 98.5%); TOD (opptil 70%) og utvide filtreringssyklusen opptil 10 ganger. Det ble etablert at med optimal dose Al er driftskostnadene (energi- og elektrodekostnader) for avløpsvann 19.6 NOK/m3 . Oppgaven konkluderer at en kombinert IFAS/EC/MBR prosess med avløpsvannbehandling er svært effektiv, moderne, noe som gjør denne prosessen nærmere vannåterbruddsmål.