Combined UASB+MBR system for biological removal of emerging contaminants, organic matter and nutrients in urban wastewater

Abstract

Conventional treatment systems can be inefficient in removing and / or degradation of emerging contaminants (ECs) present in urban wastewater. Although aerobic biological technologies such as membrane bioreactors (MBR) have proven to be very effective, certain compounds are highly removed by anaerobic biological systems. This research focuses on the study of a system that combines the advantages of biological treatment aerobic and anaerobic in order to optimize the removal of ECs, organic matter and nutrients. For this have been analyzed the operation of a pilot plant consists of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) followed by a submerged MBR external configuration. The research was carried out in the first phase with aerobic biomass in suspension and in a second phase with supported biomass. The results confirm the synergy of both systems, achieving high removal efficiencies of the most persistent pollutants such as carbamazepine, diazepam, diclofenac, simazine, atrazine, linuron and terbuthylazine. Regarding the elimination of organic matter, nitrogen and phosphorous, overall yields were close to 97%, 45% y 35% respectively, being particularly high when biomass was supported.

Los sistemas convencionales de depuración pueden ser poco eficientes en la eliminación y/o degradación de contaminantes emergentes (ECs) presentes en las aguas residuales urbanas. Aunque tecnologías biológicas aerobias como los biorreactores de membranas (MBR) han demostrado ser muy eficaces, determinados compuestos se eliminan en mayor grado mediante sistemas biológicos anaerobios. Esta investigación se centra en el estudio de un sistema que reune las ventajas de la depuración biológica aerobia y de la anaerobia con el fin de optimizar la eliminación de ECs, materia orgánica y nutrientes. Para ello se ha analizado el funcionamiento de una planta piloto compuesta por un reactor anaerobio de lechos fluidizados de flujo ascendente (UASB) seguido de un MBR en configuración externa sumergida. La investigación se ha realizado en una primera fase con la biomasa aerobia en suspensión y en una segunda fase con biomasa soportada. Los resultados confirman el efecto sinérgico de ambos sistemas, alcanzándose altos rendimientos de eliminación de los contaminantes más persistentes como carbamazepina, diazepam, diclofenaco, simazina, atrazina, linurón y terbutilazina. En cuanto a la eliminación de materia orgánica, nitrógeno y fósforo, los rendimientos globales fueron cercanos al 97%, 45 % y 35% respectivamente, siendo especialmente altos en la fase de biomasa soportada.