Spildevandsbehandling til en tredjedel af størrelsen og omkostningerne

Spildevandsbehandlingssystemer, der kombinerer konventionelle installationer med en relativt ny teknologi, kunne høste en lang række fordele:mindre anlægsstørrelser, lavere energiomkostninger og mere nitrogenforurening fjernet.

Forskere ved University of Michigan har demonstreret, hvordan brugen af ​​en "membranluftet biofilmreaktor" (MABR) i en hybridkonfiguration med traditionelle teknologier kan superlade behandling. Bioreaktorer er beholderne på renseanlæg, hvor bakterier nedbryder det organiske materiale i de affaldsstrømme, der produceres i boliger og virksomheder.

Med en MABR som en del af systemet, det kan betyde drift til en tredjedel af omkostningerne, en tredjedel af størrelsen og med en større evne end traditionel teknologi til at fjerne kvælstof fra spildevandet - det rensede vand, som planter sender tilbage til floder og vandløb. Reduktion af nitrogenniveauet i en plantes spildevand kan mindske forurening af lokale vandveje og drikkevand, og hjælpe med at standse væksten af ​​skadelige alger.

"Vi gifter MABR med konventionel behandlingsteknologi, drage fordel af hver enkelts stærke sider, " sagde Glen Daigger, en U-M professor i civil- og miljøteknik. "Vores modelleringsarbejde demonstrerer gennemførligheden af ​​en hybrid tilgang og kvantificerer fordelene. Det vil hjælpe med at sætte scenen for en meget bredere anvendelse af MABR-teknologi."

Daiggers forskning vises i denne uge i Vandvidenskab og teknologi .

Teknologien bag MABR'er har eksisteret i mere end to årtier, men kommercialiseringen begyndte kun inden for de sidste fem til seks år.

Denne øgede ydeevne og effektivitet stammer hovedsageligt fra det faktum, at MABR'er ikke behøver den samme mængde plads som traditionelle spildevandsbioreaktorer. Det meste af pladsen i disse reaktorer bruges til at opbevare de bakterier, der nedbryder menneskeligt affald og madrester.

Disse bakterier har brug for ilt for at overleve, og den vigtigste forskel mellem en MABR og en konventionel reaktor er, hvordan den oxygen tilføres i tanken. En traditionel bioreaktor bruger boblediffusorer i bunden af ​​tanken til at frigive og skubbe iltbobler opad, men det er et ineffektivt leveringsmiddel.

En MABR er afhængig af "boblefri beluftning." Tynd, rørlignende membraner er belagt med bakterier i form af en biofilm. Ilt sendes gennem membranerne, og det går direkte til bakterierne i biofilmen. Den direkte overførsel reducerer betydeligt mængden af ​​energi, processen kræver, og gør det muligt for bioreaktoren at være meget mindre.

Med den hybride MABR-tilgang, der skal mindre organisk stof til til fjernelse af kvælstof, så der er mere til rådighed til omdannelse til biogas, der kan bruges til energiproduktion.

"Denne hybride tilgang vil lede mere af det organiske stof, der kommer ind i planten, til rådnetanken, hvor dens nedbrydning kan skabe mere biogas, som kan bruges som energikilde, " sagde Daigger.

Hybridreaktorplanen, der blev udtænkt ved U-M, vil få en test i den virkelige verden i de kommende måneder med en demonstrationsskalaversion placeret i Nanjing, Kina med partner Nanjing Zhidao Water Technology Co., Ltd. Hvis det lykkes, forskere vil bringe systemet hjem til City of Ann Arbors spildevandsrensningsanlæg.

"Lige nu, MABR er på et vigtigt omdrejningspunkt i teknologiudviklingsprocessen, " sagde Avery Carlson, en kandidatstuderende forskningsassistent i U-M's civil- og miljøtekniske afdeling. "Vores mål er at optrevle nogle af de biologiske interaktioner i en lille behandlingsenhed her i Ann Arbor for at lette teknologiadoptionen i større skala og i scenarier med øjeblikkelig stor indvirkning andre steder, såsom pilotanlægget i Kina.

"Ultimativt, vi tror på, at hybrid MABR-design vil gå langt i at optimere behandlingen på eksisterende anlæg, mens de lægger grunden til en ressourcefangst, fremtidens energigenererende renseanlæg."