Synergistic Effect of Polymer Beads Used as Scraper and Different Aeration Intensities on Membrane Fouling

El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi Pub Date : 2023-09-27 DOI:10.21205/deufmd.2023257506

Bahar YAVUZTÜRK GÜL, İsmail KOYUNCU

{"title":"Synergistic Effect of Polymer Beads Used as Scraper and Different Aeration Intensities on Membrane Fouling","authors":"Bahar YAVUZTÜRK GÜL, İsmail KOYUNCU","doi":"10.21205/deufmd.2023257506","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Membran biyoreaktörlerin (MBR) işletimi sırasında karşılaşılan en önemli problemlerden biri biyotıkanma sorunudur. Bu makalede düşük ve yüksek havalandırma yoğunluğunun (150 L/s ve 350 L/s) ve boncuk kullanımının membran biyotıkanması üzerindeki sinerjistik etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu sorunun çözümüne yönelik olarak, öncelikle biyofilm sıyırıcı etkisinden faydalanmak amacıyla polimer boncukların üretimi ve optimizasyonu yapılmıştır. Seçilen boncuklar ile yüksek ve düşük iki farklı havalandırma yoğunluğunda üç reaktör işletmesi gerçekleştirilmiştir.  Optimizasyon sonuçlarına göre %12,5 polivinil alkol (PVA) ve %1 sodyum aljinat (S.A) kullanılarak hazırlanan, 2 saat süre ile %5,5 borik asit-%2 CaCl2 karışımında ve 15 dakika süre ile 0,3 M fosfat çözeltisi içerisinde bekletilen boncuklar seçilmiştir. 350 L/s ile yapılan 1. MBR işletmesi sonucunda transmembran basıncı (TMP) 280 mbar olarak kaydedilirken havalandırmanın yoğunluğunun yarıya düşürüldüğü ikinci işletme sonunda TMP 440 mbar’a yükselmiştir. Bu sonuçlara göre membran biyotıkanması, düşük havalandırma yoğunluğunda yüksek havalandırma yoğunluğuna göre %57 oranında artış göstermiştir. Kimyasal yıkama sonrası yüksek havalandırma koşulları ile 3. kez işletilen MBR’da işletme sonunda maksimum TMP değeri 350 mbar olarak kaydedilmiştir. Yüksek havalandırma koşullarındaki iki işletme karşılaştırıldığında 1. işletmeye göre 3. işletme sonunda TMP değerinde gözlenen %25 artış membran modülünde meydana gelen geri dönüşümsüz tıkanmanın bir sonucu olarak değerlendirilmiştir. Bu nedenle polimer boncukların yüksek olmayan havalandırma koşulunda da ilave membran sıyırıcı özellikleriyle biyofilm önleme adına ek olumlu etki ortaya koyması kritik öneme sahiptir. Havalandırma koşulları ve polimer boncukların ortak kullanımı ve tasarlanan işletme koşullarına göre optimizasyonu biyotıkanmanın kontrol altına alınması ve havalandırma maliyetlerinde iyileşmeye neden olacaktır.","PeriodicalId":11622,"journal":{"name":"El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2023-09-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.21205/deufmd.2023257506","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Abstract

Membran biyoreaktörlerin (MBR) işletimi sırasında karşılaşılan en önemli problemlerden biri biyotıkanma sorunudur. Bu makalede düşük ve yüksek havalandırma yoğunluğunun (150 L/s ve 350 L/s) ve boncuk kullanımının membran biyotıkanması üzerindeki sinerjistik etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu sorunun çözümüne yönelik olarak, öncelikle biyofilm sıyırıcı etkisinden faydalanmak amacıyla polimer boncukların üretimi ve optimizasyonu yapılmıştır. Seçilen boncuklar ile yüksek ve düşük iki farklı havalandırma yoğunluğunda üç reaktör işletmesi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon sonuçlarına göre %12,5 polivinil alkol (PVA) ve %1 sodyum aljinat (S.A) kullanılarak hazırlanan, 2 saat süre ile %5,5 borik asit-%2 CaCl2 karışımında ve 15 dakika süre ile 0,3 M fosfat çözeltisi içerisinde bekletilen boncuklar seçilmiştir. 350 L/s ile yapılan 1. MBR işletmesi sonucunda transmembran basıncı (TMP) 280 mbar olarak kaydedilirken havalandırmanın yoğunluğunun yarıya düşürüldüğü ikinci işletme sonunda TMP 440 mbar’a yükselmiştir. Bu sonuçlara göre membran biyotıkanması, düşük havalandırma yoğunluğunda yüksek havalandırma yoğunluğuna göre %57 oranında artış göstermiştir. Kimyasal yıkama sonrası yüksek havalandırma koşulları ile 3. kez işletilen MBR’da işletme sonunda maksimum TMP değeri 350 mbar olarak kaydedilmiştir. Yüksek havalandırma koşullarındaki iki işletme karşılaştırıldığında 1. işletmeye göre 3. işletme sonunda TMP değerinde gözlenen %25 artış membran modülünde meydana gelen geri dönüşümsüz tıkanmanın bir sonucu olarak değerlendirilmiştir. Bu nedenle polimer boncukların yüksek olmayan havalandırma koşulunda da ilave membran sıyırıcı özellikleriyle biyofilm önleme adına ek olumlu etki ortaya koyması kritik öneme sahiptir. Havalandırma koşulları ve polimer boncukların ortak kullanımı ve tasarlanan işletme koşullarına göre optimizasyonu biyotıkanmanın kontrol altına alınması ve havalandırma maliyetlerinde iyileşmeye neden olacaktır.

查看原文本刊更多论文

聚合物微球刮板与不同曝气强度对膜污染的协同效应

膜生物反应器（MBR）运行过程中遇到的最重要问题之一是生物扰动问题。本文旨在确定低曝气强度和高曝气强度（150 升/秒和 350 升/秒）与微珠利用对膜生物污垢的协同效应。为了解决这个问题，首先生产并优化了聚合物珠，以便从其生物膜剥离效果中获益。在两种不同的曝气强度（高强度和低强度）下，使用选定的微珠进行了三次反应器操作。根据优化结果，选择了使用 12.5% 聚乙烯醇（PVA）和 1%海藻酸钠（S.A）制备的微珠，在 5.5% 硼酸-2% CaCl2 混合物中保持 2 小时，在 0.3 M 磷酸盐溶液中保持 15 分钟。在 350 升/秒的第一次 MBR 运行结束时，跨膜压力（TMP）为 280 毫巴，而在曝气强度减半的第二次运行结束时，跨膜压力增至 440 毫巴。根据这些结果，与高曝气强度相比，低曝气强度下的膜生物处理增加了 57%。在化学洗涤后第三次以高曝气条件运行的 MBR 中，运行结束时记录的最大 TMP 值为 350 毫巴。对高曝气条件下的两次操作进行比较后发现，与第一次操作相比，第三次操作结束时的 TMP 值增加了 25%，这被认为是膜组件不可逆转堵塞的结果。因此，在非高曝气条件下，聚合物微珠具有额外的膜刮刀特性，对防止生物膜具有额外的积极作用，这一点至关重要。根据设计的运行条件，联合使用曝气条件和聚合物微珠，并对其进行优化，将能控制生物污垢，改善曝气成本。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文求助全文

来源期刊

El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi

自引率

0.00%

发文量