Tím akademika Qu Jiuhui z Ekologického centra Čínskej akadémie vied dosiahol významný pokrok vo výskume elektrochemických anaeróbnych membránových bioreaktorov. Príslušné výsledky boli publikované v Nature Communications. Prvým autorom článku je Zhang Yuhan, doktorand z Ekologického centra Čínskej akadémie vied, a zodpovedajúcim autorom je Hu Chengzhi, výskumník Ekologického centra Čínskej akadémie vied.
Súčasné zhodnocovanie zdrojov a energie pri čistení odpadových vôd je jedným z dôležitých smerov zelenej a nízkouhlíkovej transformácie vo vodárenskom priemysle.
Anaeróbne membránové bioreaktory (AnMBR) majú výhody nízkej spotreby energie, vysokej organickej záťaže a kvality odpadových vôd a majú významné aplikačné perspektívy v oblasti využívania zdrojov odpadových vôd.
Tradičné membrány AnMBR sú však silne znečistené a nedokážu regenerovať amoniakálny dusík a fosfor v odpadovej vode.
Na tento účel vytvoril tím akademika Qu Jiuhui elektrochemický anaeróbny membránový bioreaktor na obnovu zdrojov (eRAnMBR). Prostredníctvom dvojitej anódy a grafitovej katódovej štruktúry vodivej membrány s horčíkovou anódou sa dosiahlo prvé úplné obnovenie uhlíka, dusíka a fosforu v odpadovej vode a výrazne sa znížilo znečistenie membrány.
Horčíková anóda uvoľňuje horčíkové ióny a spája sa s amoniakovým dusíkom a fosfátom za vzniku struvitu; reakcia vývoja katódového vodíka zvyšuje miestne pH, čo vedie k ukladaniu struvitu na katóde, čím sa podporuje separácia a in-situ regenerácia struvitu a kalu.
Mechanizmus regenerácie uhlíka, dusíka a fosforu a zmiernenie znečistenia membrány v elektrochemickom anaeróbnom membránovom bioreaktore
Táto štúdia hlboko skúmala vplyv regulácie štruktúry vrstvy filtračného koláča na povrchu membrány na zmiernenie znečistenia membrány a úlohu dráhy prenosu elektrónov pri podpore tvorby metánu.
Uvoľnený Mg2+ vedie k zväčšeniu veľkosti vločiek kalu a zníženiu adhézie medzi časticami kalu a povrchu membrány a tiež znižuje podiel vodíkových väzieb v sekundárnej štruktúre extracelulárnych polymérnych proteínov, čím oslabenie tvorby gélovej vrstvy a vytvorenie štruktúry vrstvy filtračného koláča uvoľnenej a poréznej.
Elektrochemická reakcia posilňuje priamy prenos elektrónov medzi druhmi, obohacuje cestu produkcie metánu a zvyšuje čistotu produkovaného metánu na 94 %.
Ak sa metánová elektrina z eRAnMBR recykluje, môže pokryť náklady na elektrickú energiu reaktora a spotrebu elektród.
Vo všeobecnosti má reaktor eRAnMBR výhody jednoduchého procesu, menšej údržby membrány a nízkej uhlíkovej stopy, čo poskytuje novú technickú možnosť pre ďalšiu generáciu čistenia odpadových vôd.