Afvalwaterbehandelingssystemen die conventionele opstellingen combineren met een relatief nieuwe technologie kunnen tal van voordelen opleveren:kleinere installatiegroottes, lagere energiekosten en meer stikstofvervuiling verwijderd.

Onderzoekers van de Universiteit van Michigan hebben aangetoond hoe het gebruik van een "membraan beluchte biofilmreactor" (MABR) in een hybride configuratie met traditionele technologieën de behandeling kan stimuleren. Bioreactoren zijn de containers op zuiveringsinstallaties waar bacteriën het organische materiaal afbreken in de afvalstromen die ontstaan ​​in woningen en bedrijven.

Met een MABR als onderdeel van het systeem, het kan betekenen dat u tegen een derde van de kosten werkt, een derde van de grootte en met een groter vermogen dan traditionele technologie om stikstof uit afvalwater te verwijderen - het behandelde water dat planten terugsturen naar rivieren en beken. Het verlagen van het stikstofgehalte in het afvalwater van een fabriek kan de verontreiniging van lokale waterwegen en drinkwater verminderen, en helpen de groei van schadelijke algen te stoppen.

"We trouwen met MABR met conventionele behandelingstechnologie, profiteren van ieders sterke punten, " zei Glen Daigger, een UM-hoogleraar civiele en milieutechniek. "Ons modelleringswerk toont de haalbaarheid van een hybride aanpak aan en kwantificeert de voordelen. Het zal de weg vrijmaken voor een veel bredere acceptatie van MABR-technologie."

Het onderzoek van Daigger verschijnt deze week in Waterwetenschap en -technologie .

De technologie die ten grondslag ligt aan MABR's bestaat al meer dan twee decennia, maar de commercialisering begon pas in de laatste vijf tot zes jaar.

Deze verhoogde prestaties en efficiëntie vloeien voornamelijk voort uit het feit dat MABR's niet dezelfde hoeveelheid ruimte nodig hebben als traditionele afvalwaterbioreactoren. Het grootste deel van de ruimte in die reactoren wordt gebruikt om de bacteriën vast te houden die menselijk afval en voedselresten afbreken.

Die bacteriën hebben zuurstof nodig om te overleven, en het belangrijkste verschil tussen een MABR en een conventionele reactor is hoe die zuurstof in de tank wordt geleverd. Een traditionele bioreactor maakt gebruik van luchtbellen op de bodem van de tank om zuurstofbellen naar boven te laten ontsnappen en naar boven te duwen. maar het is een inefficiënte manier van bezorgen.

Een MABR vertrouwt op "bellenloze beluchting". Dun, buisvormige membranen zijn bedekt met bacteriën in de vorm van een biofilm. Zuurstof wordt door de membranen gestuurd, en het gaat rechtstreeks naar de bacteriën in de biofilm. Die directe overdracht vermindert de hoeveelheid energie die het proces vereist aanzienlijk en zorgt ervoor dat de bioreactor veel kleiner kan zijn.

Met de hybride MABR-aanpak, er is minder organische stof nodig voor stikstofverwijdering, zodat er meer beschikbaar is voor omzetting naar biogas dat kan worden gebruikt voor energieproductie.

"Deze hybride aanpak zal meer van de organische stof die in de plant komt naar de vergister leiden, waar de ontbinding meer biogas kan opleveren, die als energiebron kan worden gebruikt, ' zei Dagger.

Het hybride reactorplan dat is bedacht bij U-M zal de komende maanden in de praktijk worden getest met een versie op demonstratieschaal in Nanjing, China met partner Nanjing Zhidao Water Technology Co., Ltd. Indien succesvol, onderzoekers zullen het systeem naar de afvalwaterzuiveringsinstallatie van de stad Ann Arbor brengen.

"Direct, MABR bevindt zich op een belangrijk keerpunt in het technologieontwikkelingsproces, " zei Avery Carlson, een afgestudeerde student-onderzoeksassistent in de civiele en milieutechnische afdeling van UM. "Ons doel is om enkele van de biologische interacties te ontrafelen in een kleine behandelingseenheid hier in Ann Arbor om de technologie-acceptatie op grotere schaal en in scenario's met onmiddellijke grote impact elders te vergemakkelijken, zoals de proeffabriek in China.

"Uiteindelijk, we geloven dat hybride MABR-ontwerpen een grote bijdrage zullen leveren aan het optimaliseren van de behandeling in bestaande fabrieken, terwijl de basis wordt gelegd voor het vastleggen van hulpbronnen, energieopwekkende zuiveringsinstallatie van de toekomst."