受動的酸素補給がバイオフィルトレーション-NFプロセスに与える影響

科学分野:

• 環境工学; 水処理技術; 膜科学

背景:

• ナノフィルトレーション（NF）膜は表層水処理に不可欠ですが、ファウリング、スケーリング、フラックス低下に悩まされています。; 消毒副生成物（DBP）の生成は、水処理プロセスにおける重要な懸念事項です。; バイオフィルトレーション（BF）は、NFの課題を軽減するための潜在的な前処理です。

研究 の 目的:

• ナノフィルトレーションの前処理として、低速バイオフィルトレーションと受動的酸素補給の効果を評価すること。; ダウンフロー（BFd）およびアップフロー（BFu）バイオフィルトレーションシステムの性能を比較すること。; バイオフィルトレーション-ナノフィルトレーション統合が、処理水の水質、膜ファウリング、およびDBP生成に与える影響を評価すること。

主な方法:

• 2つのバイオフィルトレーション構成（ダウンフロー（BFd、好気性-嫌気性）およびアップフロー（BFu、好気性-嫌気性-好気性））をテストしました。; システムはナノフィルトレーション（NF90およびNF270膜）と統合されました。; 評価されたパラメータには、溶存有機炭素（DOC）除去、フラックス低下、UV吸光度、多糖類およびタンパク質含有量、DBP生成ポテンシャル（DBPFP）、および毒性が含まれます。

主要な成果:

• アップフローバイオフィルトレーションシステム（BFu）は、生分解の改善により、ダウンフロー（BFd、65%）よりも高いDOC除去率（69%）を達成しました。; BFu-NFシステムは、BFd-NFシステムと比較して、著しく少ないフラックス低下（5.6-5.21%）とファウリングの低減を示しました。; BFu前処理は、DBPFP（BFdよりも10-19%高い）と毒性（BFdよりも最大45%高い低減率）を大幅に低減しました。

結論:

• アップフローバイオフィルトレーション（BFu）による受動的酸素補給は、NF性能の向上においてダウンフロー（BFd）よりも効果的です。; BFuとNFの統合は、水質を大幅に改善し、膜寿命を延ばし、ファウリングを最小限に抑えます。; BFu-NFの組み合わせは、表層水処理におけるDBP生成ポテンシャルおよび関連する毒性を低減するための優れた戦略を提供します。