Optimization of wastewater treatment biotechnology using a membrane bioreactor

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorKyrychenko, Kyrylo
dc.contributor.authorSablii, Larisa
dc.date.accessioned2026-03-10T13:45:21Z
dc.date.available2026-03-10T13:45:21Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractThe growing environmental concerns associated with elevated levels of ammonium nitrogen in municipalwastewater, along with increasingly stringent discharge regulations, necessitate the development andimplementation of advanced and highly efficient treatment technologies. This study is aimed at optimizing theoperational parameters of a membrane bioreactor system for urban wastewater treatment, focusing on thebalance between treatment performance and operational sustainability. Membrane bioreactor systems offerseveral key advantages over conventional biological treatment methods, including higher biomass retention,improved effluent quality, compact system design, and the ability to support simultaneous nitrification anddenitrification processes within a single reactor. To investigate optimal operating conditions, GPS-Xsimulation software was used to model 36 combinations of filtration duration and washing duration over a10-day dynamic period. The impact of these parameters on critical performance indicators – transmembranepressure, hydraulic load, hydraulic permeability, nitrogen removal efficiency, and washwater consumption –was assessed. The simulations demonstrated that the optimal operating regime involved a filtration durationof 30 minutes combined with a washing duration of 180 seconds. Under these conditions, transmembranepressure was minimized (1,586 kPa), while ammonium and nitrate nitrogen concentrations in the treatedeffluent were effectively reduced to 0.13 mg N/L and 11.36 mg N/L, respectively – well below the regulatorylimits for discharge. Additionally, the system exhibited favorable hydraulic permeability(0.3635 m³/(m²·kPa·day)) and moderate washwater usage (13.1 m³/day), contributing to operational costefficiency and membrane longevity. These results not only confirm the suitability of membrane bioreactortechnology for nutrient removal but also emphasize its practical potential for municipal implementation inUkraine. The study highlights the role of simulation-based optimization in achieving both environmentalcompliance and resource-efficient operation, reinforcing the relevance of membrane bioreactor systems as acore component of modern wastewater management strategies
dc.description.abstractotherЗростаючі екологічні виклики, пов’язані з підвищеним вмістом амонійного азоту в міських стічних водах, а також посилення нормативних вимог до скидів, зумовлюють необхідність упровадження ефективних технологій очищення. У цьому дослідженні проведено оптимізацію експлуатаційних параметрів мембранного біореактора для очищення стічних вод із фокусом на досягнення балансу між ефективністю та економічністю роботи. Мембранний біореактор має переваги над традиційними методами завдяки високій концентрації біомаси, покращеній якості очищення, компактності та можливості одночасної нітрифікації та денітрифікації. За допомогою програмного забезпечення GPS-X змодельовано 36 комбінацій тривалості фільтрації та промивання протягом 10 діб у динамічному режимі. Було оцінено вплив цих параметрів на основні показники ефективності: трансмембранний тиск, гідравлічне навантаження, гідравлічну проникність, ефективність видалення азоту та витрати води на промивання. Результати моделювання показали, що оптимальним є режим із тривалістю фільтрації 30 хвилин та промивання 180 секунд. За таких умов трансмембранний тиск знижувався до мінімуму (1,586 кПа), а концентрації амонійного та нітратного азоту у стоках ефективно зменшувались до 0,13 мг N/дм³ і 11,36 мг N/дм³ відповідно — значно нижче встановлених нормативних меж для скиду. Також досягнуто прийнятної гідравлічної проникності (0,3635 м³/(м²·кПа·доба)) та помірного споживання води (13,1 м³/добу), що сприяє зниженню витрат і довговічності мембран. Результати підтверджують ефективність мембранного біореактора як перспективної технології для муніципального очищення стічних вод в Україні.
dc.format.pagerangeС. 63-74
dc.identifier.citationKyrychenko, K. Optimization of wastewater treatment biotechnology using a membrane bioreactor / Kyrylo Kyrychenko, Larisa Sablii // Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті. – 2024. – № 3(40). – С. 63-74. – Бібліогр.: 21 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2218-930032024327505
dc.identifier.orcid0000-0003-4217-3535
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/79356
dc.language.isoen
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського ; ТОВ «Українська водна спілка»
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті, № 3(40)
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
dc.subjectbiotechnology
dc.subjectwastewater
dc.subjectbiological wastewater treatment
dc.subjectmembrane bioreactor
dc.subjectoptimization
dc.subjectбіотехнологія
dc.subjectстічні води
dc.subjectбіологічне очищення стічних вод
dc.subjectмембранний біореактор
dc.subjectоптимізація
dc.titleOptimization of wastewater treatment biotechnology using a membrane bioreactor
dc.title.alternativeОптимізація технології очищення стічних вод з використанням мембранного біореактора
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
63-74.pdf
Розмір:
197.29 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті, № 3(40)