폐수를 재이용하기 위한 고도처리 시스템으로서 분리막 생물반응조(Membrane Bioreactor, MBR)는 기존의 활성슬러지 공정(Activated Sludge Process, ASP)에 비하여 많은 장점을 가지고 있다. 도시 하수 중에 포함된 유기물과 영양염류를 동시에 제거하기 위하여 침지형 정밀여과(Microfiltration, MF) 막을 이용한 무산소/호기(Anoxic/Oxic, A/O)형 MBR에서 투과플럭스를 $10.2L/m^2{\cdot}h$로 일정하게 유지하면서 고형물 체류시간(Solids Retention Time, SRT) 변화에 따른 막 여과 특성을 조사하였다. 실험 결과, SRT를 증가시킬수록 체외고분자물질(Extracellular Polymeric Substances, EPS)내 단백질/탄수화물(Protein/Carbohydrate, P/C) 비가 높아져서 막 오염이 빠르게 진행되었다. A/O MBR에 RO막을 결합한 A/O MBR-RO 공정을 폐수의 고도처리에 적용하고자 하였으며, 성능평가를 위해 A/O MBR-RO 공정과 기존의 활성슬러지 공정에 MF와 RO막을 결합한 ASP-MF-RO 공정의 유기물 및 영양염류 제거율을 비교하였다. 실험 결과 A/O MBR-RO 공정이 ASP-MF-RO 공정보다 더 우수한 처리효율을 나타내었다.
Razavi, Seyed Mohammad Reza;Miri, Taghi;Barati, Abolfazl;Nazemian, Mahboobeh;Sepasi, Mohammad
Membrane and Water Treatment
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제6권6호
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pp.489-499
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2015
In this work, treatment of real hypersaline refinery wastewater by hollow fiber membrane bioreactor coupled with reverse osmosis unit was studied. The ability of HF-MBR and RO developed in this work, was evaluated through examination of the effluent properties under various operating conditions including hydraulic retention time and flux. Arak refinery wastewater was employed as influent of the bioreactor which consists of an immersed ultrafiltation membrane. The HF-MBR/RO was run for 6 months. Average elimination performance of chemical oxygen demand, biological oxygen demand, total suspended solids, volatile suspended solids, total dissolved soild and turbidity were obtained 82%, 89%, 98%, 99%, 99% and 98% respectively. Highly removal performance of oily contaminant, TDS and the complete retention of suspends solids implies good potential of the HF-MBR/RO system for wastewater refinement.
This study was performed to investigate the application of submerged membrane bioreactor (MBR) system for biological nutrient removal of municipal wastewater. MBR bioreactor consists of four reactors such as anaerobic, stabilization, anoxic and submerged membrane aerobic reactors with two internal recycles. The hydraulic retention time (HRT), sludge retention time (SRT) and flux were 6.2 hr, 34.1 days and $19.6L/m^2/hr$ (LMH), respectively. As a result of operation, the removal efficiency of $COD_{Cr}$, SS, TN and TP were 94.3%, 99.9%, 69.4%, and 74.6%, respectively. There was no significant effect of microbial activity after the maintenance cleaning using 200 mg/L of NaOCl. Membrane filtration for the treatment of municipal wastewater was performed for longer than 9 months without chemical recovery cleaning.
A membrane bioreactor (MBR) with sludge retention time (SRT) of 300 days was maintained for over 2 years. Polypropylene microfiltration (MF) membrane with pore size of 0.2 ${\mu}m$ was used in the MBR system. The fouling behaviors of various sludge fractions from the MBR were studied and sub-divided resistances were analyzed. It was observed that $R_{cp}$ was a dominant resistance during the filtration of activated sludge, contributing 63.0% and 59.6% to the total resistance for MBR and sequential batch reactor (SBR) respectively. On the other hand, $R_c$ played the significant role during the filtration of supernatant and solutes, varying between 54.54% and 67.18%. Compared with $R_{cp}$ and $R_c$, $R_{if}$ was negligible, and $R_m$ values remained constant at $0.20{\times}10^{12}m^{-1}$. Furthermore, resistances of all sludge fractions increased linearly with rising mixed liquor suspended solids (MLSS) concentration and growing trans-membrane pressure (TMP), while the relationship was inversed between fraction resistances and cross flow velocity (CFV). Among all fractions of activated sludge, suspended solid was the main contributor to the total resistance. A compact cake layer was clearly observed according to the field emission scanning electro microscopy (FE-SEM) images.
Membrane biofouling is a critical operational problem that hinders the rapid commercialization of MBRs. Quorum quenching (QQ) has been investigated widely to control membrane biofouling and is accepted as a promising anti-fouling strategy. Various QQ strategies based on bacterial and enzymatic agents have been identified and applied successfully. Whereas, this study aimed to compare indigenously isolated QQ strain i.e., Enterobacter cloaca with well reported Rhodococcus sp. BH4. Both bacterial species were immobilized in polymeric beads and introduced to two different MBRs keeping the overall beads to volume ratio as 1%. Efficiencies of these strains were monitored in terms of prolonging the membrane filtration cycle of MBR, release of extra-cellular polymeric substances, membrane resistivity measurements and mineralization of signal molecules and permeate quality. Indigenous strain (Enterobacter cloaca) was added to $QQ-MBR_E$ while Rhodococcus sp. BH4 was introduced to $QQ-MBR_R$. QQ bacterial embedded beads showed enhanced filtration cycles up to 1.4 and 2.3 times for $QQ-MBR_E$ and $QQ-MBR_R$ respectively as compared to control MBR (C-MBR). Soluble EPS concentration of 52 mg/L was observed in C-MBR while significantly lower EPS concentration of 20 and 10 mg/L was witnessed in $QQ-MBR_E$ and $QQ-MBR_R$, respectively. Therefore, substantial reduction in biofouling showed the effectiveness of indigenous strain.
Sajadian, Zahra Sadat;Hazrati, Hossein;Rostamizadeh, Mohammad
Advances in nano research
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제8권2호
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pp.183-190
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2020
The objectives of this research were the reduction of membrane fouling and improvement of sludge properties by using synthesized H-ZSM-5 and NH4-ZSM-5 zeolites. These two nano zeolites were synthesized and added to the membrane bioreactor (MBR). Three similar MBRs with the same operational condition were used in order to evaluate their effect on the mentioned matters. The evaluated parameters were trans-membrane pressure (TMP), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), particle size distribution (PSD), soluble microbial product (SMP), extracellular polymeric substances (EPS) and, excitation-emission matrix (EEM). The MBR0 was without any additional zeolite while 0.4 g/L of H-ZSM-5 and NH4-ZSM-5 were added to MBRHZSM-5 and MBRNH4ZSM-5, respectively. The COD removal of the MBR0, MBRH-ZSM-5 and MBRNH4-ZSM-5 were 87.5%, 93.3% and 94.6%, respectively. The TMP of the MBRH-ZSM-5 was 45% less than MBR0 whereas the reduction for MBRNH4-ZSM-5 was 65.5%. Also results showed that both H-ZSM-5 and NH4-ZSM-5 caused reduction in protein and polysaccharide related EPS but the NH4-ZSM-5 had better performance toward the elimination of organic compounds.
A laboratory-scale submerged membrane bioreactor (MBR) was continuously operated for 100 d at an infinite sludge retention time (SRT) with the aim of identifying possible relation between the filterability of mixed liquor and sludge properties, such as extracellular polymeric substances (EPS), soluble microbial products (SMP), viscosity of mixed liquor, zeta potential of flocs and particle size distributions (PSD). Research results confirmed that MBR can operate with a complete sludge retention ensuring good treatment performances for COD and $NH_3-N$. However, the long term operation (about 40 d) of MBR with no sludge discharge had a negative influence on sludge filterability, and an increase in membrane fouling rates with the time was observed. There as a strong correlation between the sludge filterability and the fouling rate. Among the different sludge properties parameters, the concentration SMP and EPS had a more closely correlation with the sludge filterability. The concentrations of SMP, especially SMP with MW above 10 kDa, had a strong direct correlation to the filterability of mixed sludge. The protein fractions in EPS were biodegradable and available for microorganism metabolism after about 60 days, and the carbohydrates in EPS had a significantly negative effect on sludge filterability in MBR at an infinite SRT.
Purposes of this study were to evaluate operational performance of submerged membrane bioreactor (MBR) combined with periodic chemical backwash. Five lab-scale submerged MBRs were performed in accordance with NaOH dose, backwash solution volume. While filtration resistance of MBR system without backwash (Control) was increased persistently from startup, those of four MBR systems (RUN 1-4) with chemical backwash were maintained at $(1.4{\pm}0.16){\times}10^{12}$, $(8.6{\pm}0.90){\times}10^{11}$, $(1.9{\pm}0.10){\times}10^{12}$, $(1.4{\pm}0.10){\times}10^{12}l/m$, respectively. Under chemical backwash condition of 0.0230 M, 375 mL, permeability of membrane was highest at flux of $30L/m^2/hr$. According to results from experiment that changing condition of dose and volume, it was estimated that effect of chemical dose acts more greatly than backwash solution volume. Because COD removal rates of all MBR systems with chemical backwash were more than 96%, it was proved that NaOH added to backwash solution did not affect microorganism.
The aim of this study was to investigate the characteristics of membrane fouling caused by soluble organic materials in a membrane bioreactor process. For the removal of filterable organic materials (FOC) smaller than $1{\mu}m$, coagulants and activated carbon were added. A membrane bioreactor using a submerged $17{\mu}m$ metal sieve was operated in laboratory scale to examine the possibility of membrane fouling control. As the dosage of GAC and coagulant increased, the residual FOC concentration decreased and the permeate flow rate increased markedly. The permeate flux increased with an increased PACl addition at the range from 0 to 50 mg/l. At coagulant dosage of 27mg/l, the removal of FOC was about 46% and the flux increased to 3.5 times compared to the case without PACl addition. The permeate flux increased gradually with an increase in GAC dosage. At GAC dosage of 50mg/L, the permeate flux was about 2 times higher compared that for raw water. The particle in the range of $0.1{\sim}1.0{\mu}m$ were removed effectively by the addition of GAC and coagulant. Higher osage of GAC and coagulant, led to higher removal of FOC. A different set of experiments was also performed to investigate the effect of pretreatment on the permeation ability of MBR system using the metal sieve membrane. After 40 hours of operation, the permeate flux was about 1,000 ($L/m^2-hr$), which is 20 times higher compared to the results in literature. It is likely that combined pretreatment using coagulant and activated carbon was the most effective to resolve membrane fouling problems. Moreover, the continuous operations could be successful by applying this pretreatment method.
A membrane bioreactor (MBR) was designed using polyvinylidene fluoride(PVDF)-type hollow fiber membrane modules with a treatment capacity of 10 ton/day. A pilot plant was installed in a sewage treatment plant and was operated with an intermittent aeration method which avoids any concentration gradient of suspended solids (SS) in the MBR. For continuous operation, the pilot plant was first tested with influent (mixed liquor suspended solid:MLSS of 1000-2000 mg/L) of aeration tanks in the sewage treatment plant. The MBR was pre-treated with washing water, 10% ethanol solution, 5% NaOCl solution and finally washing water, one after another. To demonstrate the effect of the MBR on sewage treatment, compared with conventional activated sludge processes, we investigated the relationships among permeate amount (LMH), change in operation conditions, influent MLSS level and sludge production. It was found that the optimum aeration rate and suction pressure were $0.3\;m^3$/min and 30~31 cmHg, respectively. Under stable conditions in aeration, suction pressure, influent flow rate and drainage, the SS removal efficiency was more than 99.99% even when the MLSS loading rate changes. Compared with conventional activated sludge processes, the MBR was more effective in cost reduction by 27% based on permeate amount and by 51.5% on sludge production.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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