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Current status in wastewater treatment, reuse and research in some Mediterranean countries
No full textCurrent status in wastewater treatment, reuse and research in some Mediterranean countrie
Il processo cicli alternati - MBR per il trattamento avanzato delle acque reflue ( advanced wastewater treatment by membrane bioreactors operating the alternate cycle process)
No full textI bioreattori a membrana non possono più essere considerati una tecnologia di nuova generazione.
Tuttavia, le metodologie per progettare e gestire questi sistemi sono tutt’altro che consolidate. Lo
scopo principale dell’attività di dottorato è consistito nello sviluppare una biotecnologia che possa
essere sostenibile e pronta per la sua applicazione industriale su vasta scala nel trattamento avanzato
delle acque reflue civili. L’idea tecnologica di fondo è stata di accoppiare la tecnologia del
bireattore a membrana con processi ad aerazione alternata del reattore biologico e automazione di
controllo del processo. Dunque, il processo a cicli alternati, che controlla automaticamente
l’aerazione intermittente del reattore biologico sulla base dei segnali on-line di ossigeno disciolto e
potenziale di ossido riduzione, è stato applicato in un bioreattore a membrana nel risultante sistema
MBR-Cicli Alternati. La sperimentazione è stata condotta sempre su liquami civili reali e su tre
differenti livelli impiantistici: la scala pilota di grossa taglia, i bioreattori a membrana dimostrativo
e in piena scala. Tutte le installazioni sperimentali hanno operato con membrane da ultrafiltrazione,
sommerse e a fibre cave (area di filtrazione rispettivamente 21,6; 69,9 and 12.130 m2). In
particolare, l’impianto pilota è stato usato per studiare (a) l’impatto sul fouling dei parametri di bulk
del fango attivo e (b) il ruolo del fouling/cake layer sulla rimozione dei metalli. L’impianto MBR
dimostrativo è stato utilizzato per studiare la rimozione di nutrienti e microinquinanti, e
l’affidabilità dell’algoritmo per il controllo automatico di processo. Infine, la validazione della
tecnologia in piena scala è stata possibile grazie alla supervisione di un reale bireattore a membrana
operante il processo a cicli alternati in reattore unico. Lo studio a scala dimostrativa è durato circa
500 giorni. L’impianto è stato alimentato con acque reflue civili reali, anche addizionate di sali di
azoto e fosforo e di carbonio esterno per incrementare i carichi influenti. La sperimentazione si è
sviluppata in nove periodi sperimentali in stato stazionario al variare del carico specifico di azoto
che è variato, periodo per periodo, da 0,05 a 0,25 kgN ⋅m−3 ⋅ d −1 reattore , mentre il rapporto
carbonio/azoto è stato sempre ≤ 8÷9. La massima capacità di trattamento del sistema in termini di
carico di azoto influente è stata valutato attorno a 0,16÷0,17 kgN ⋅m−3 ⋅ d −1 reattore . Sotto tale valore si
sono osservate ottime rimozioni di carbonio e azoto: la nitrificazione dell’ammoniaca è stata sempre
quasi completa (efficienza di nitrificazione > 90%), mentre la denitrificazione è stato la fase
limitante per l’intero processo alternato. I bilanci di materia mostrano come il processo biologico
sia stato capace di rimuovere 0,1 kgN per kgCODrimosso, nonostante fenomeni di sovraerazione
fossero particolarmente frequenti nei periodi notturni. La nitrificazione dell’ammoniaca non è stata
influenzata significativamente dall’età del fango nel range sperimentato (20÷50 giorni). D’altra
parte, il sistema di controllo automatico ha avuto un ruolo chiave per la rimozione dell’azoto.
Infatti, tale sistema è stato capace di gestire l’alternanza delle fasi anossiche e aerobiche in funzione
dei carichi influenti. Questa flessibilità è stata persa dal sistema per C/N<5÷6, che può essere anche
considerato un valore sotto il quale la flessibilità di un sistema dinamico a cicli alternati è
compromessa. Il fosforo è stato sostanzialmente rimosso per sintesi di nuova biomassa. Tuttavia,
fenomeni di intensificazione di rimozione biologica del fosforo sono stati osservati quando carbonio
esterno in forma di acido acetico è stato dosato nell’influente. In questo caso la rimozione del
fosforo ha raggiunto valori di circa 60%...Today membrane bioreactors (MBRs) can no longer be considered a novel technology for
wastewater treatment. However, the most appropriate practice to design and operate these systems
is not consolidated. The major aim of this three-year research activity was to develop a
biotechnological system which could be sustainable and ready for the widespread application for
advanced municipal wastewater treatment. The basic technological idea was to couple a MBR with
the intermittent aeration of the bioreactor and the process control automation. Therefore, the
alternate cycles process, which operates the automatic control of the intermittent aeration in the
biological reactor on the basis of the on-line signals of dissolved oxygen and redox potential, was
applied to a membrane bioreactor in the so-called AC-MBR system. The experimental activity has
been carried out, always treating real municipal sewage, on three different scale-levels: the big pilot
membrane plant, the demonstration and the full scale MBRs. All the experimental facilities were
equipped with submerged modules of hollow fibre ultrafiltration membranes (filtration area
respectively of 21,6; 69,9 and 12.130 m2). In particular, the pilot plant was used to assess (a) the
impact of biomass bulk parameters on the membrane fouling and (b) the role of fouling/cake layer
for metals removal. The demonstration MBR was used to investigate the nutrients and
micropollutants removals and reliability of control algorithm. Finally, the full scale validation of the
technology was possible by supervising the real AC-MBR system. The demonstration study was
carried out over about 500 days. The plant was fed with real wastewater, where salts of nitrogen and
phosphorus and external carbon source were dosed in certain runs to increase the influent loadings.
Nine steady state experimental runs were carried out increasing the nitrogen loading rate (NLR),
run by run, from 0,05 up to 0,25 kgN ⋅m−3 ⋅ d −1 reaction , while the C/N ratio was always ≤ 8÷9. NLRs
around 0,16÷0,17 kgN ⋅m−3 ⋅ d −1 reaction were considered the maximal treatment capacity of the ACMBR
system in terms of influent nitrogen. Under the maximal treatment capacity, the carbon and
nitrogen removal were excellent: the ammonia nitrification was almost complete (nitrification
efficiencies >90%), while the denitrification was the rate limiting step for the alternating system.
According to the mass balances, the biological process removed 0,1 kgN per kgCODremoved,
notwithstanding the over-aeration phenomena were often observed in night-times. The autotrophic
nitrification seemed not very sensitive to the sludge age within the range experimented (20÷50
days). On the other hand, the automatic control system played a key role to optimize the nitrogen
removal. In fact, it was able to manage the alternation of the anoxic and aerobic phases consistently
with the influent loadings. This flexibility was lost for C/N<5÷6, that may be considered a border
line for the good efficiency of the dynamic system. The phosphorus was basically removed only for
biomass assimilation. However, the P biological removal was enhanced when external acetate was
included in the carbon source, and the resulting removal rates were around 60%..
Carbon-to-biopolymers recovery in municipal wastewater treatment plants
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Gestione del digestato: pratiche e tecnologie sostenibili per la soluzione del problema azoto
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Chapter 18 - Membrane BioReactors: A Cost-Effective Solution to Enhance the Removal of Xenobiotics from Urban Wastewaters? Francesco Fatone
No full textApplication of the membrane bioreactor technology for wastewater treatment and reuse in the Mediterranean region
No full textApplicazione dei processi a membrana per la depurazione delle acque di scarico urbane anche ai fini del loro riutilizzo
No full textRiutilizzo dei reflui nell'agroindustria: il caso dei reflui vinicoli
No full textL'atricolo discute l'applicazione di bioreattori a membrana per il trattamento e il riutilizzo di acque relfue di cantina. Si illustra l'esercizio di lungo termine di un reattore in piena scal
Applicazione dei processi a membrana per la depurazione delle acque di scarico urbane anche ai fini del loro riutilizzo
No full textComparazione MBR e trattamenti terziari per la rimozione ad alta efficienza di microinquinanti prioritari
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