Pasukan ahli akademik Qu Jiuhui di Pusat Ekologi Akademi Sains China telah membuat kemajuan penyelidikan penting dalam bioreaktor membran anaerobik elektrokimia. Keputusan yang berkaitan telah diterbitkan dalam Nature Communications. Pengarang pertama kertas kerja itu ialah Zhang Yuhan, seorang pelajar kedoktoran di Pusat Ekologi Akademi Sains China, dan pengarang yang sepadan ialah Hu Chengzhi, seorang penyelidik di Pusat Ekologi Akademi Sains China.
Pemulihan serentak sumber dan tenaga dalam rawatan kumbahan adalah salah satu hala tuju penting transformasi hijau dan rendah karbon dalam industri air.
Bioreaktor membran anaerobik (AnMBR) mempunyai kelebihan penggunaan tenaga yang rendah, beban organik yang tinggi dan kualiti efluen, dan mempunyai prospek aplikasi penting dalam bidang penggunaan sumber kumbahan.
Walau bagaimanapun, membran AnMBR tradisional tercemar teruk dan tidak dapat memulihkan ammonia nitrogen dan fosforus dalam air sisa.
Untuk tujuan ini, pasukan Ahli Akademik Qu Jiuhui mencipta bioreaktor membran anaerobik (eRAnMBR) pemulihan sumber elektrokimia. Melalui anod magnesium anod-konduktif membran dwi anod dan struktur katod grafit, ia mencapai pemulihan penuh pertama karbon, nitrogen dan fosforus dalam air sisa, dan mengurangkan pencemaran membran dengan ketara.
Anod magnesium membebaskan ion magnesium dan bergabung dengan nitrogen ammonia dan fosfat untuk membentuk struvite; tindak balas evolusi hidrogen katod meningkatkan pH tempatan, yang kondusif kepada pemendapan katod struvite, dengan itu menggalakkan pemisahan dan pemulihan in-situ struvite dan enapcemar.
Mekanisme memulihkan karbon, nitrogen dan fosforus dan mengurangkan kekotoran membran dalam bioreaktor membran anaerobik elektrokimia
Kajian ini secara mendalam meneroka kesan mengawal selia struktur lapisan kek penapis pada permukaan membran terhadap pengurangan pencemaran membran dan peranan laluan pemindahan elektron dalam menggalakkan penjanaan metana.
Mg yang dibebaskan2+ membawa kepada peningkatan dalam saiz flok enap cemar dan pengurangan lekatan antara zarah enap cemar dan permukaan membran, dan juga mengurangkan perkadaran ikatan hidrogen dalam struktur sekunder protein polimer ekstraselular, dengan itu melemahkan pembentukan lapisan gel dan menjadikan struktur lapisan kek penapis longgar dan berliang.
Tindak balas elektrokimia menguatkan pemindahan elektron langsung antara spesies, memperkayakan laluan pengeluaran metana, dan meningkatkan ketulenan metana yang dihasilkan kepada 94%.
Jika elektrik metana eRAnMBR dikitar semula, ia boleh menampung kos penggunaan elektrik dan elektrod reaktor.
Secara umum, reaktor eRAnMBR mempunyai kelebihan proses yang mudah, kurang penyelenggaraan membran dan jejak karbon rendah, menyediakan pilihan teknikal baharu untuk rawatan air sisa generasi akan datang.
