Akademiko Qu Jiuhui komanda Kinijos mokslų akademijos Ekologijos centre padarė didelę pažangą elektrocheminių anaerobinių membranų bioreaktorių tyrimuose. Atitinkami rezultatai buvo paskelbti Nature Communications. Pirmasis straipsnio autorius yra Kinijos mokslų akademijos Ekologijos centro doktorantas Zhang Yuhan, o atitinkamas autorius yra Kinijos mokslų akademijos Ekologijos centro mokslininkas Hu Chengzhi.
Vienalaikis išteklių ir energijos atgavimas nuotekų valyme yra viena iš svarbių ekologiškos ir mažai anglies dvideginio išmetančios transformacijos krypčių vandens pramonėje.
Anaerobiniai membraniniai bioreaktoriai (AnMBR) turi mažo energijos suvartojimo, didelės organinės apkrovos ir nuotekų kokybės privalumus, taip pat turi svarbias taikymo perspektyvas nuotekų išteklių naudojimo srityje.
Tačiau tradicinės AnMBR membranos yra labai užterštos ir negali išgauti amoniakinio azoto ir fosforo iš nuotekų.
Šiuo tikslu akademiko Qu Jiuhui komanda sukūrė elektrocheminį išteklių atkūrimo anaerobinį membraninį bioreaktorių (eRANMBR). Dėl magnio anodui laidžios membranos dvigubo anodo ir grafito katodo struktūros jis pirmą kartą visiškai išgavo anglį, azotą ir fosforą nuotekose ir žymiai sumažino membranos taršą.
Magnio anodas atpalaiduoja magnio jonus ir susijungia su amoniakiniu azotu ir fosfatu, sudarydamas struvitą; katodo vandenilio išsiskyrimo reakcija padidina vietinį pH, kuris yra palankus struvito nusodinimui katodiniu būdu, taip skatinant struvito ir dumblo atskyrimą ir in situ atsigavimą.
Anglies, azoto ir fosforo regeneravimo ir membranos užteršimo mažinimo mechanizmas elektrocheminiame anaerobiniame membraniniame bioreaktoriuje
Šis tyrimas giliai ištyrė filtro pyrago sluoksnio struktūros reguliavimo membranos paviršiuje poveikį membranos taršos mažinimui ir elektronų perdavimo kelio vaidmenį skatinant metano susidarymą.
Išsiskyręs Mg2+ padidina dumblo flokų dydį ir sumažina sukibimą tarp dumblo dalelių ir membranos paviršiaus, taip pat sumažina vandenilinių jungčių dalį antrinėje ekstraląstelinių polimerų baltymų struktūroje, todėl susilpnina gelio sluoksnio susidarymą ir daro filtro pyrago sluoksnio struktūrą birią ir porėtą.
Elektrocheminė reakcija sustiprina tiesioginį elektronų perdavimą tarp rūšių, praturtina metano gamybos kelią ir padidina pagaminto metano grynumą iki 94%.
Jei eRANMBR metano elektra yra perdirbama, ji gali padengti reaktoriaus elektros ir elektrodų suvartojimo išlaidas.
Apskritai eRANMBR reaktoriaus pranašumai yra paprastas procesas, mažesnė membranos priežiūra ir mažas anglies pėdsakas, suteikiantis naują techninę galimybę naujos kartos nuotekų valymui.