Echipa academicianului Qu Jiuhui de la Centrul Ecologic al Academiei Chineze de Științe a făcut progrese importante în cercetarea bioreactoarelor electrochimice cu membrană anaerobă. Rezultatele relevante au fost publicate în Nature Communications. Primul autor al lucrării este Zhang Yuhan, doctorand la Centrul Ecologic al Academiei Chineze de Științe, iar autorul corespunzător este Hu Chengzhi, cercetător la Centrul Ecologic al Academiei Chineze de Științe.
Recuperarea simultană a resurselor și energiei în tratarea apelor uzate este una dintre direcțiile importante ale transformării ecologice și cu emisii scăzute de carbon în industria apei.
Bioreactorii cu membrană anaerobă (ANMBR) au avantajele consumului de energie scăzut, încărcării organice ridicate și calității efluenților și au perspective importante de aplicare în domeniul utilizării resurselor de canalizare.
Cu toate acestea, membranele AnMBR tradiționale sunt puternic poluate și nu pot recupera azotul amoniac și fosforul din apele uzate.
În acest scop, echipa academicianului Qu Jiuhui a creat un bioreactor cu membrană anaerobă de recuperare a resurselor electrochimice (eRAnMBR). Prin structura anodului dublu și a catodului de grafit a membranei conductoare de anod de magneziu, a realizat prima recuperare completă a carbonului, azotului și fosforului din apele uzate și a atenuat semnificativ poluarea membranei.
Anodul de magneziu eliberează ioni de magneziu și se combină cu azotul și fosfatul de amoniac pentru a forma struvit; reacția de degajare a hidrogenului catodic crește pH-ul local, care este favorabil depunerii catodice a struvitei, promovând astfel separarea și recuperarea in situ a struvitei și a nămolului.
Mecanism de recuperare a carbonului, azotului și fosforului și atenuarea murdăriei membranei în bioreactorul electrochimic cu membrană anaerobă
Acest studiu a explorat în profunzime efectul reglării structurii stratului de turtă de filtrare pe suprafața membranei asupra atenuării poluării membranei și rolul căii de transfer de electroni în promovarea generării de metan.
Mg2+ eliberat duce la creșterea dimensiunii flocurilor de nămol și la reducerea aderenței dintre particulele de nămol și suprafața membranei și, de asemenea, reduce proporția legăturilor de hidrogen în structura secundară a proteinelor polimerice extracelulare, prin urmare slăbirea formării stratului de gel și făcând structura stratului de turtă filtrantă liberă și poroasă.
Reacția electrochimică întărește transferul direct de electroni între specii, îmbogățește calea de producție a metanului și crește puritatea metanului produs la 94%.
Dacă energia electrică metanică a eRAnMBR este reciclată, aceasta poate acoperi costul energiei electrice a reactorului și al consumului de electrozi.
În general, reactorul eRAnMBR are avantajele unui proces simplu, mai puțină întreținere a membranei și amprentă redusă de carbon, oferind o nouă opțiune tehnică pentru următoarea generație de tratare a apelor uzate.
