Integrated operation of membrane bioreactors: simulation and experimental studies

Abstract

Membrane bioreactors (MBR) are a combination of common bioreactors and membrane filtration units for biomass retention, presenting unique advantages like high effluent quality and a smaller footprint than the one by conventional wastewater treatment plants. However, fouling and its associated costs are the main drawbacks related to this technology. This thesis presents a step towards the integrated operation of MBRs through experimental and model-based studies. Interactions between the biological (nutrient removal and sludge characteristics) and physical (hydrodynamics and filtration) processes in MBRs were studied, with the final aim being to improve their integrated operation and control. Moreover, the reduced energy costs and the better understanding of MBR operation may contribute to making MBR systems a more competitive technology to deal with water scarcity problems

Els bioreactors de membranes (BRM) són una combinació dels reactors convencionals i una unitat de filtració que reté la biomassa, de manera que presenten com a gran avantatge una qualitat de sortida amb estàndards de reutilizació, i molt poca necessitat d’espai. Tanmateix, l'embrutiment i els seus costs associats són els principals inconvenients d'aquesta tecnologia. Aquesta tesi presenta un pas endavant cap a l’operació integrada dels BRM mitjançant estudis experimentals i de modelització. Les interaccions entre els processos biològics (eliminació de nutrients i característiques de la biomassa) i físics (hidrodinàmica i filtració) que tenen lloc als BRM s’han estudiat amb l’objectiu final de millorar-ne la seva operació i el control integrat. A més, s'han reduit els costos energètics, els quals contribueixen a la millora de la competitvitat de la tecnologia BRM com a solució potencial per a problemes d’escassetat d’aigua