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■1001  ▼aGaldi,  Stephen  M.
■24510▼aDissolved  Methane  Management  and  Post-Treatment  for  Non-Potable  Water  Reuse  of  Staged  Anaerobic  Fluidized-Bed  Membrane  Bioreactor  Effluent▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]▼bStanford  University.  ▼c2022
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2022
■300    ▼a1  online  resource(116  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-03,  Section:  A.
■500    ▼aAdvisor:  Criddle,  Craig;Tarpeh,  William;Luthy,  Richard.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2022.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aMainstream  anaerobic  wastewater  treatment  with  the  staged  anaerobic  fluidized  bed  membrane  bioreactor  (SAF-MBR)  shows  promise  to  transform  secondary  wastewater  treatment  into  an  energy-positive,  decentralizable  process.  However,  prior  to  full  scale  application,  more  information  is  required  to  address  the  issues  of  dissolved  methane  recovery,  compliance  with  prevailing  regulations,  and  compatibility  with  polishing  unit  processes.  Dissolved  methane  in  the  SAF-MBR  effluent  comprises  between  10-50%  of  methane  generated  from  secondary  treatment,  and  its  recovery  is  necessary  for  energy  positive  operation  and  prevention  of  fugitive  methane  emissions  a  potent  greenhouse  gas.  Field  experiments  were  conducted  at  a  demonstration-scale  SAF-MBR  process  to  evaluate  dissolved  methane  recovery  and  effluent  polishing  to  reduce  trace  organic  contaminants.  Pilot  air  stripping  experiments  with  regular  disinfection  demonstrated  98%  removal  of  dissolved  methane,  with  90%  methane  recoverable  for  combustion  when  blended  with  primary  and  secondary  biogas  streams.  Direct  energy  costs  make  up  less  than  1%  of  the  additional  energy  recoverable  from  the  air  stripping  process,  making  the  process  a  robust  and  efficient  option  for  dissolved  methane  recovery.In  addition  to  dissolved  methane  recovery  by  air  stripping,  post-treatment  consisting  of  a  roughing  aerobic  filter,  tertiary  filtration  with  regenerated  activated  carbon,  and  ultraviolet  disinfection  were  shown  to  manage  residual  organic  matter,  pathogens,  and  trace  organics  observed  in  SAF-MBR  effluent  in  compliance  with  discharge  or  non-potable  reuse  regulations.  The  regenerated  activated  carbon  filtration  showed  at  least  two  log  removal  of  eight  hydrophilic  trace  organic  compounds  (TrOCs)  spiked  at  10-20  µg/L:  1H-benzotriazole,  caffeine,  carbamazepine,  diuron,  fipronil,  gemfibrozil,  imidacloprid,  and  sulfamethoxazole.  With  the  addition  of  a  nitrogen  removal  or  recovery  process,  the  SAF-MBR  effluent  could  be  demonstrated  effective  and  safe  for  decentralized  irrigation  applications.  The  use  of  regenerated  activated  carbon  and  biochar  media  in  tertiary  filtration  were  assessed  for  additional  removal  of  select  TrOCs  relevant  for  indirect  potable  reuse  via  groundwater  recharge.  Using  diffusion-limited  advection  dispersion  modeling  from  pilot  tests,  TrOC  removal  and  sorption  parameters  can  be  onsistently  fit  to  stable  wastewater  effluent  conditions.  For  TrOCs  compatible  with  sorption  removal,  multiple  log  removals  were  observed  over  1500  empty  bed  volumes  of  operation  with  regenerated  activated  carbon.  Under  more  challenging  conditions  with  5  wt  %  activated  carbon  and  6  wt  %  biochar,  severe  filter  clogging,  and  increased  TrOC  mobility  was  observed  in  SAF-MBR  effluent  without  aerobic  polishing.  Decreases  in  performance  were  manifest  by  a  substantial  increase  in  compound  specific  tortuosity  factors,  implying  kinetic  limitations  to  sorption  rather  than  a  large  decrease  in  sorption  capacity  from  high  organic  carbon  loading.These  results  from  testbed  studies  in  field  conditions  show  the  feasibility  for  nonpotable  water  reuse  of  SAF-MBR  effluent  following  air  stripping  for  methane  recovery,  aerobic  polishing,  regenerated  activated  carbon  filtration,  and  UV  disinfection.  Future  improvements  to  SAF-MBR  retention  and  degradation  of  ultra-fine  organic  matter  are  anticipated  to  further  improve  the  performance  of  regenerated  activated  carbon  filtration.  This  is  concluded  by  modeled  parameters  showing  reduced  kinetic  inhibition  of  TrOCs  loading  onto  carbon  sorbents  during  operation  at  lower  relative  dissolved  organic  carbon.  Increased  flow  rates  may  also  improve  aerobic  filter  performance,  if  a  trickling  filter  is  selected,  as  the  pilot  unit  had  non-ideal  flow  distribution  over  the  packing  media.  Increased  aerobic  degradation  in  the  effluent  prior  to  black  carbon  filtration  would  remove  more  of  the  degradable  subset  of  TrOCs,  and  more  importantly  further  reduce  the  dissolved  organic  carbon  loading  on  the  sorption  media.  With  these  improvements  and  a  nutrient  management  strategy,  the  SAF-MBR  could  be  deployed  to  deliver  irrigation  water  with  lower  energy  and  carbon  footprints  than  current  alternatives.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
■650  4▼aAir  flow.
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■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-03A.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
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■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2022
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16934429▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
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