KFUPM ePrints

Study of reaction kinetics of a submerged membrane activated sludge process

Kalyandurg, Iqbal Basha (2003) Study of reaction kinetics of a submerged membrane activated sludge process. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
1873Kb

Arabic Abstract

إن التقدم الحديث في تكنولوجيا الغشاء وخاصة في الترشيح بالانتشار الغشائي ، قد أعطى دافعاً لتطوير المفاعلات الحيوية الغشائية لمعالجة مياه الصرف المتنوعة خاصة معالجة مياه الصرف الصحي . إن عملية المفاعل الحيوي الغشائي المغمور هي أحد التعديلات على عملية الحمأة المنشطة التقليدية حيث تجمع بين الغشاء والمفاعل الحيوي . هذه العملية تتميز على عمليات معالجة مياه الصرف التقليدية بالعديد من الفوائد منها إمكانية الاحتفاظ بتركيز عالٍ من المواد الصلبة العالقة في الحمأة المنشطة في خزان التهوية . وقد كان من الضروري فهم سلوك الكائنات الدقيقة في هذه العملية حتى يمكن أن تصمم هذه الأنواع لمحطات المعالجة لمقابلة مقاييس المخلفات السائلة المطلوبة . في هذا البحث تم تشغيل مفاعل حيوي غشائي مغمور ذي حجم معملي لمدة سنة لدراسة المعاملات الحركية لهذا النظام تحت قيم مختلفة لتركيز المواد الصلبة العالقة في الحمأة (300 ملغم/لتر ، 5000 ملغم/لتر ، 10000 ملغم/لتر و 15000 ملغم/لتر) حيث تباينت معاملات مونود الحركية ما بين 0.487 إلى 0.583 في اليوم ، وتباين معامل الخراب باطني النمو ما بين 0.151 إلى 0.0261 يوم . تباين معدل النمو المعين الأقصى ما بين 1.28 إلى 6.46 يوم وتباين ثابت التشبع ما بين 289 إلى 2933 ملغم COD/لتر . تعرفت الدراسة أيضاً على الكائنات الدقيقة الموجودة في خزان التهوية . تم التحكم بممانعة الغشاء بواسطة جدول ضخ متقطع ، حيث تم الشطف بالهواء أو التنظيف الميكانيكي لفرشاة . يمكن للنظام أن يقاوم بسهولة صدمة تحميل مقدارها 16000 ملغم COD/لتر في تركيز 15000 ملغم/لتر معطياً ما يزيد عن 98% لفاعلية إزالة المخلفات . أختبر النظام أيضاً للقدرة على مقاومة التحميل السام حيث قاوم تحميل فينولي سام مقداره 400 ملغم/لتر معطياً 77% لفاعلية إزالة المخلفات . بالتكيف بالفينول ، زادت فاعلية إزالة المخلفات إلى 81% . تمكن النظام من مقاومة جرعة الكروم البالغة 50% ملغم/لتر واسترد النظام سعته لإزالة التحميل السام خلال أيام قلائل .

English Abstract

The recent advancement in the membrane technology especially in micro filtration has given an impetus to the development of membrane bioreactors for the treatment of various wastewaters especially for the treatment of municipal wastewater. A submerged membrane activated sludge process (SM-AS) is one of the modifications to the conventional activated sludge process. It is the combination of a membrane module and a bioreactor. This SM-AS process can retain a high concentration of mixed liquor suspended solids (MLSS) in the aeration tank giving numerous benefits over conventional wastewater treatment processes. Behavior of microorganisms in the SM-AS processes was needed to be understood so that these types of treatment plants could be designed to meet required effluent standards. In this research a lab scale submerged membrane activated sludge process was operated for over one year period to study the kinetic coefficients of the SM-AS system under different MLSS (3000 mg/l, 5000 mg/l, 10000 mg/l and 15000 mg/l) concentrations. The Monad kinetic coefficients. Yield (Y) varied from 0.487 to 0.583 mg/mg. Endogenous decay coefficient (kd) varied from 0.151 to 0.0261 day-1: Maximum specific growth rate (um) varied from 1.28 to 6.46 day-1 and Saturation constant (Ks) varied from 289 to 2933 mg COD/1. The study also identified the microorganisms present in the aeration tank. Fouling of the membrane was controlled by intermittent pumping schedule, back flushing with air and/or mechanical cleaning with a brush. The system could withstand easily shock loading of 16000 mg/l COD at an MLSS concentration of 15000 mg/l giving over 98% COD removal efficiency. The system was also tested for the ability to withstand toxic loadings. The SM-AS system could withstand 400 mg/l phenol toxic loading giving an effluent COD removal of 77%. With acclimatization with phenol, the effluent COD removal efficiency increased to 81%. The system could withstand chromium dosage of 50 mg/l and the system regaining its capacity within couple of days of removal of toxic loading.



Item Type:Thesis (PhD)
Date:January 2003
Date Type:Completion
Subjects:Civil Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Civil Engineering Dept
Creators:Kalyandurg, Iqbal Basha
Committee Advisor:Al-Malack, Muhammad H.
Committee Members:Abu-Reesh, Ibrahim M. and Al-Suwaiyan, Abdulaziz A. and Allayla, Rashid I. and Abu-Zaid, Nabil S.
ID Code:10054
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:55
Last Modified:25 Apr 2011 09:58

Repository Staff Only: item control page