Simultaneous Removal of Organic Matter and Nitrogen Compounds in Autoaerated Biofilms

Jácome, Alfredo; Molina, Judith; Suárez, Joaquín; Monzón, Iñaki Tejero

doi:10.1061/(asce)0733-9372(2006)132:10(1255)

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“…Por lo tanto, durante este período la nitrificación, aunque parcial a nitrito, se debió a la auto-aireación de la biopelícula a través de la membrana. Este fenómeno de autoaireación ya ha sido observado en biopelículas de nitrificación -desnitrificación desarrolladas sobre membranas micro-porosas aireables (Osa et al, 1997;Jácome et al, 2006).…”

Section: Puesta En Marcha Del Reactor En Estado Transitoriounclassified

“…Dependiendo de las fuentes disponibles de oxígeno se puede tener dos tipos de biopelícula en una membrana aireada: una con flujo uni-direccional de oxígeno a través de la membrana, en estos casos el agua es anóxica o se desoxigena (Timberlake et al, 1988;Eguía, 1991;Vidart et al, 1993;, y otra con flujo bi-direccional de oxígeno, a través de la membrana y desde el seno líquido (Jácome et al, 2006).…”

Section: Introductionunclassified

“…Un fenómeno observado por varios autores es que la transferencia de oxígeno a través de membranas permeables a gases puede mejorar con el desarrollo de una biopelícula, ya sea mixta de nitrificación-desnitrificación (Osa et al, 1997;Jácome et al, 2006;Hu et al, 2008) o nitrificante exclusivamente (Suzuki et al, 1993;Brindle et al, 1998;Shanahan et al, 2006). Los autores mencionados coinciden en señalar que la mejora de la transferencia de oxígeno a través de una membrana debido al desarrollo de una biopelícula es un fenómeno irregular afectado por la hidráulica del proceso y las características de la biopelícula como su espesor o concentración, señalando que cuando la acumulación de biopelícula llega a ser excesiva se produciría una pérdida de eficiencia en la transferencia de oxígeno.…”

Section: Introductionunclassified

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Nitrificación en reactores biopelícula de membrana tubular permeable a gases

et al. 2009

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Resumo: En este trabajo un reactor biopelícula de membrana tubular micro-porosa de polipropileno aireada ha sido desarrollado para la nitrificación de un agua residual sintética. El reactor ha sido explotado en régimen transitorio y sin presurizar las membranas. El proceso es viable sin presurizar las membranas debido a la auto-aireación de la biopelícula. Sin embargo, sino se renueva la atmósfera interna de las membranas, cuando se ha desarrollado la biopelícula, la nitrificación solo es parcial produciéndose una acumulación de nitrito. Los resultados muestran que la capacidad de aireación de las membranas limpias está condicionada por el espesor de la capa líquida de difusión adyacente a las membranas. Cuando la velocidad del fluido es nula, el coeficiente de transferencia de oxígeno, KL, tiene un valor medio de 0,27 m/d; siendo la correspondiente transferencia máxima de oxígeno de 2,39 g/m2/d y la nitrificación inherente de 0,53 g N/m2/d. La producción de fangos fue nula. Finalmente, el desarrollo de la biopelícula no produjo un incremento significativo en la transferencia de oxígeno a través de las membranas. INTRODUCCIÓNLos reactores biopelícula de membrana aireada permeable a gases ("MABR", siglas en inglés de Membrane Aerated Biofilm Reactor) han demostrado ser un proceso viable para la eliminación simultánea de materia orgánica y nitrógeno de las aguas residuales. Las configuraciones de las membranas utilizadas comprenden: membranas planas, membranas de fibra hueca y membranas tubulares. Las membranas pueden ser microporosas (de politetrafluoretileno, polipropileno, polivinilideno, etc.) y no porosas (generalmente de silicona).En los MABR la adherencia de las bacterias a la superficie de la membrana provoca la formación de una biopelícula. El oxígeno pasa a través de la pared de la membrana y es utilizado por las bacterias para oxidar los contaminantes que, a su vez, penetran la biopelícula desde el seno del agua residual. El oxígeno no utilizado por la biopelícula difunde hacia el seno líquido.En una biopelícula desarrollada sobre membrana permeable a gases pueden desarrollarse los ambientes requeridos, aerobio y anóxico, para la eliminación simultánea de materia orgánica y nitrógeno. Dependiendo de las fuentes disponibles de oxígeno se puede tener dos tipos de biopelícula en una membrana aireada: una con flujo uni-direccional de oxígeno a través de la membrana, en estos casos el agua es anóxica o se desoxigena (Timberlake et al., 1988;Eguía, 1991;Vidart et al., 1993;, y otra con flujo bi-direccional de oxígeno, a través de la membrana y desde el seno líquido (Jácome et al., 2006).En estudios precedentes con reactores biopelícula de membrana aireada en los que se realizó nitrificación/desnitrificación, la nitrificación fue perturbada por la demanda de oxígeno para la oxidación orgánica (Jácome, 1999). En general, por ser de más rápido crecimiento, las bacterias heterotrofas consumieron preferentemente el oxígeno disponible. Así, la nitrificación quedó a expensas de las "sobras" de oxígeno que dejaba la ...

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Section: Puesta En Marcha Del Reactor En Estado Transitoriounclassified

Section: Introductionunclassified

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Nitrificación en reactores biopelícula de membrana tubular permeable a gases

et al. 2009

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“…Biofilms growing on the walls of hollow-fiber membranes performed simultaneous organic matter and nitrogen removal. Oxygen supplied through the hollow fibers represented 90% of the total oxygen consumed in the reactors, with the oxygen transfer rates increasing from 3.5 g /m 2 .d without biofilm growth to 25 g/m 2 .d (Jacome et al, 2006). Other membrane-aerated biofilm reactors were able to perform stable nitrification, and the rate of ammonia removal was dependent on the Water Environment Research, Volume 79, Number 10-Copyright © 2007 Water Environment Federation 1380 membrane surface area.…”

Section: Membrane Bioreactorsmentioning

confidence: 99%

Biological Fixed Film Systems

Sharma¹,

McSwain²,

Zhang³

et al. 2007

Water Environment Research

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“…When used to deliver air or oxygen, the process is often referred to as the membrane-aerated biofilm reactor (MABR). MABRs can simultaneously remove biological oxygen demand (BOD), nitrify, and denitrify (Timberlake et al, 1988;Hibiya et al, 2003;Terada et al, 2003;Jácome et al, 2006;Matsumoto et al, 2007;Syron and Casey, 2008). Several commercial applications are in development, but very few fullscale applications exist.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Periodic venting of MABR lumen allows high removal rates and high gas-transfer efficiencies

et al. 2017

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The membrane-aerated biofilm reactor (MABR) is a novel treatment technology that employs gas-supplying membranes to deliver oxygen directly to a biofilm growing on the membrane surface. When operated with closed-end membranes, the MABR provides 100-percent oxygen transfer efficiencies (OTE), resulting in significant energy savings. However, closed-end MABRs are more sensitive to back-diffusion of inert gases, such as nitrogen. Back-diffusion reduces the average oxygen transfer rates (OTR), consequently decreasing the average contaminant removal fluxes (J). We hypothesized that venting the membrane lumen periodically would increase the OTR and J. Using an experimental flow cell and mathematical modeling, we showed that back-diffusion gas profiles developed over relatively long timescales. Thus, very short ventings could re-establish uniform gas profiles for relatively long time periods. Using modeling, we systematically explored the effect of the venting interval (time between ventings). At moderate venting intervals, opening the membrane for 20 s every 30 min, the venting significantly increased the average OTR and J without substantially impacting the OTEs. When the interval was short enough, in this case shorter than 20 min, the OTR was actually higher than for continuous open-end operation. Our results show that periodic venting is a promising strategy to combine the advantages of open-end and closed end operation, maximizing both the OTR and OTE.

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Simultaneous Removal of Organic Matter and Nitrogen Compounds in Autoaerated Biofilms

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Nitrificación en reactores biopelícula de membrana tubular permeable a gases

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