The objective of this study was to develop kinetic model for the MBR and investigate kinetic characteristics of the gravitational flow transverse direction MBR system. Kinetic model was derived by mass balance of substratc and biomass combined with empirical membranc filtration rerm for the MBR. To find kinctic values, permeale flux and COD removal were analyzed through the laboratory, MBR operation as different solids retention times. Permeate flux was ranged 2.5-5.0 LMH (L/m$^2$/hr) as sludge characteristics in each run. Although the soluble COD in the bioreactor was changed, the effluent COD was stable as average 99% removal rate during the experimental periods. Y$_g$ of this MBR system was higher than those of cross-flow MBR processes. The kinetics of this MBR showed that smaller k, larger b, and larger K$_s$ values than the conventional activated sludge process. These results indicated that substrate was used for cell maintenance rather than growth in this MBR system.
Kim, Young-O;Jun, Duk-Woo;Yoon, Seong-Kyu;Chang, Chung-Hee;Bae, Jae-Ho;Yoo, Kwan-Sun;Kim, Jeong-Hwan
Membrane Journal
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v.21
no.4
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pp.360-366
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2011
The effect of cross-flow velocity and transmembrane pressure (TMP) on membrane fouling was observed from pilot-scale operation of thermophilic anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) treating food waste leachate. It was found that fouling rate was reduced significantly as cross-flow velocity increased at constant TMP mode of operation while this effectiveness was more pronounced at lower TMP. Higher TMP resulted in less permeable fouling layer possibly due to compressibility of foulant material on membrane surface. Particle sizes of membrane concentrate ranged from 10 to $100{\mu}m$, implying that shear-induced diffusion enhance back transport of these particle sizes away from the membrane effectively. From the continuous operation of AnMBR, it was confirmed that shear rate played an important role in the reduction of membrane fouling. Membrane autopsy works at the end of operation of AnMBR showed clearly that both organic and inorganic fouling were significant on membrane surface. Surface shear by cross-flow velocity was expected to be less effective to remove irreversible fouling which can be mainly caused by the adsorption of organic colloidal materials into membrane pores.
In this study, the performance and antifouling properties of polysulfone (PSf) and polyvinylidene fluoride/polyvinylpyrrolidone (PVDF/PVP) membranes in a membrane bioreactor (MBR) were investigated. The membranes were prepared via phase inversion method, and then characterized by a set of analyses including contact angle, porosity and water flux and applied in a lab-scale MBR system. Soluble microbial product (SMP), extracellular polymeric substance (EPS), FTIR, gel permission chromatography (GPC) and particle size distribution (PSD) analyses were also carried out for MBR system. The results showed that the MBR with PSf membrane had higher hydrophobic organic compounds which resulted in formation of larger flocs in MBR. However, in this MBR had high compressibility coefficient of cake layer was higher (n=0.91) compared to MBR with PVDF/PVP membrane (n=0.8); hence, the fouling was more profound. GPC analysis revealed that compounds with molecular weight lower than 2 kDa are more formed on PSf membrane more than PVDF/PVP membrane. The results of FTIR analysis confirmed the presence of polysaccharide and protein compounds on the cake layer of both membranes which was in good agreement with EPS analysis. In addition, the results showed that their concentration was higher for the cake on PSf membrane.
Membrane biofouling impedes wide application of membrane bioreactor (MBR) for wastewater treatment. Recently, quorum sensing (QS) mechanisms are accounted for one of major mechanisms in biofouling of MBRs. In this study, vanillin was applied to investigate reduction of biofouling in MBRs. MBR sludge was analyzed to contain QS signal molecules by cross-feeding biosensor assay and HPLC. In addition, the inhibitory activity of vanillin against bacterial quorum sensing was verified using an indicator strain CV026. The vanillin doses greater than 125 mg/L to 100 mL of MBR sludge showed 25% reduction of biofilm formed on the membrane surfaces. Two MBRs, i.e., a typical MBR as a control and an MBR with vanillin, were operated. The TMP increases of the control MBR were more rapid compared to those of the MBR with the vanillin dose of 250 mg/L. The treatment efficiencies of the two MBRs on organic removal and MLSS were maintained relatively constant. Extracellular polymeric substance concentrations measured at the end of the MBR operation were 173 mg/g biocake for the control MBR and 119 mg/g biocake for the MBR with vanillin. Vanillin shows great potential as an anti-biofouling agent for MBRs without any interference on microbial activity for wastewater treatment.
본 연구에서는 고도처리를 위한 BNR 공정에 사용되는 MBR (Membrane Bioreactor)의 막 오염(membrane fouling)을 저감시키기 위해 분리막을 침지시킨 침전조를 상하로 나누어 상부는 폭기조로, 하부는 침전조의 역할을 수행하게 하는 새로운 형태의 막분리 침전조 (aerated settler)의 성능을 평가 하였다. 막분리 침전조는 상하로 구분하기 위해서 baffle을 설치하였다. 파일럿 규모 ($Q=50m^3/d$)의 MBR 공정은 실제 오수를 유입수로 사용하였으며 약 6개월간 운전하였다. 탈질을 위하여 막분리 침전조 하부에서 무산소조로 반송되는 반송수의 DO를 크게 줄어들게 함으로써 무산조에서의 탈질효율이 증가되었다. 처리수의 총 TN 제거율은 75%이었다. 또한 막분리침전조 상 하부의 MLSS 농도 차에 의해 상부에 침지된 막 모듈은 기존의 MBR 공정보다 막 오염 저감 효과가 있어서 세정주기가 증가하였다. 운전 개시 후 4개월째 되는 시점에 TMP가 40cmHg에 도달하여 1회 화학적 약품세정만이 필요하였다.
With the increasing concern on climate changes and energy shortage, anaerobic membrane bioreactors (AnMBR) become a promising alternative to aerobic processes for domestic wastewater treatment. Two major advantages of AnMBRs are energy production and sludge reduction. Recently, several different configurations of AnMBRs have been proved to produce high quality effluent at reasonable hydraulic retention time and ambient temperature. One of the major problems of the AnMBR is membrane fouling control, and some solutions are already suggested. Other problems to be solved before the full application of the AnMBR are recovery of dissolved methane, management of residual nutrients and sulfide. Considering the potential advantages and future technology development, AnMBR will become major domestic wastewater treatment process in near future.
In this study, the decolorization of Evercion Blue P-GR (EBP) and Ostazin Black H-GRN (OBH) was investigated using white-rot fungi named as Trametes versicolor (T. versicolor) by Membrane Bioreactor (MBR) system. This study involved experiments employing synthetic textile wastewater in Membrane Bioreactor (MBR) system (170 ml), initially inoculated with a pure culture of fungi, but operated, other than controlling pH (4.5±0.2) and temperature (25±1℃), under non-sterile conditions. The effect of dye concentrations on fungal biodegradation was also investigated. The decolorization efficiencies were 98%, 90%, and 87% respectively, for EBP when the initial dye concentration of 50, 100, and 200 mg L-1 were used. However, the decolorization percentages for OBH dye were obtained 95% for 50 mg L-1 dye solution in 2 days and 66% for 100 mg L-1 dye solution in 5 days. Possible interactions between dye molecules and the fungal surface were confirmed by SEM, EDX, and FTIR analyses.
The MBR technology has evolved rapidly over the past two decades with significant gains in performance and reliability, and reductions in costs. Membrane bioreactors (MBR) technology is widely recognised as offering a key option for enhanced wastewater treatment or reuse. The objective of this paper is then to critically review the remarkable achievement on the research and commercial applications of membrane bioreactor (MBR) technology and to present current and potential MBR markets on a global scope. This brief review of the technology incorporates five key aspects : 1) evolution of MBR practice, 2) the commercial technologies of MBRs, 3) the largest MBR installations globally (e.g. > $10,000m^3/day$), 4) MBR market growth, and 5) directions for future research. Finally, the development directions of economical, environmental and technical aspects in MBRs; 1) investment costs; 2) effluent water quality; 3) membrane materials and modules; 4) MBR equipment and treatment process; 5) operating costs (higher energy & chemical consumption); and 6) sustainability such as anaerobic MBRs in the coming years were addressed.
This paper is to develop the process suitable for the advanced treatment of liquid fertilizer from the livestock night soil treatment facility (biogas plant). Nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) process was used, respectively, for the advanced treatment of liquid fertilizer. And membrane bioreactor (MBR) with and without biomedia were tested, respectively, for the pretreatment. It was found that almost T-N of the liquid fertilizer was composed of ammoniacal nitrogen. Transmembrane pressure of MBR with biomedia increased slowly during the operation time, while that of MBR without biomedia increased rapidly at the initial time. But there was no difference observed in the removal efficiencies of COD, T-N, and T-P irrespective of the dosage of biomedia. When the liquid fertilizer was pretreated by MBR with biomedia, the removal efficiencies of COD, T-N, and T-P were 99.8, 86.5%, and 99.8% by NF, and 99.9, 86.8%, and 99.8% by RO, respectively. Compared with the effluent quality standards of the livestock night soil treatment facility, the water quality treated by MBR and NF/RO process met the standard for COD and T-P, but exceeded the permitted standard for T-N. In order to meet the effluent quality standard for T-N, it is necessary to change the MBR operation cycle or to add the secondary treatment by NF/RO.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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