Abstract
Due to the increasingly stringent regulations and the rising demand in water reuse applications, the membrane bioreactor (MBR) has become a key technology for water reuse and the protection of sensitive surface waters.
The objective of this study is to evaluate the performance of a small-scale MBR pilot unit, developed by Prodall Europe for the treatment of domestic grey water and the reuse in non-potable applications. Therefore, an analysis of the COD and nitrogen removal capacity of the installation was carried out and the influence of membrane fouling on the reactor performance was documented.
In order to examine the reactor performance under optimal nutritional conditions and to increase sludge growth, the reactor was supplied with synthetic wastewater based on molasses. The nitrogen removal capacity was analyzed by the addition of urea to the influent. Since the MBR has been developed for the treatment and reuse of light grey water, the influent was subsequently switched to synthetic grey water. During this second part of the thesis the improvement of the backflush system and aeration has also been analyzed. The results of this study show that the reactor performance is strongly influenced by membrane fouling, leading to a substandard effluent flow and active sludge concentration. The MBR provides a superior effluent quality that makes reuse in non-potable applications possible after disinfection. The nitrogen removal efficiency of the system can nevertheless be improved.
A pivotal recommendation in order to enhance the performance of the reactor involves changes in the reactor treatment cycle, which should lead to a shorter hydraulic retention time, higher treatment capacity and reduced influence of membrane fouling on the reactor functioning.

Samenvatting
Onder invloed van de alsmaar strengere milieuwetgeving en de toenemende vraag naar alternatieve bronnen van water, komt de membraanbioreactor (MBR) steeds meer op de voorgrond als een oplossing voor duurzaam watergebruik en de bescherming van fragiele oppervlaktewateren.
Het doel van deze masterproef is het evalueren van een door Prodall Europe ontwikkelde MBR-pilootinstallatie voor de kleinschalige zuivering van grijs water die lokaal hergebruik mogelijk maakt. Hierbij is ondermeer de CZV- en stikstofverwijderingscapaciteit van de installatie geanalyseerd, alsook de invloed van membraanvervuiling op het systeem.
Om de reactorperformantie onder optimale voedingscondities te kunnen analyseren en slibaangroei te stimuleren is er aanvankelijk gebruik gemaakt van synthetisch afvalwater op basis van melasse. De stikstofverwijderingscapaciteit is hierbij nagegaan door de additie van een supplementaire stikstofbron. Aangezien de MBR evenwel ontwikkeld is voor de zuivering en het hergebruik van lichtgrijs water, is er vervolgens overgeschakeld naar synthetisch grijs water. Tijdens dit deel van de masterproef is tevens onderzoek gedaan naar de verbetering van het backflushsysteem en de beluchting.
De resultaten van het onderzoek tonen aan dat de reactorperformantie sterk beïnvloed wordt door membraanvervuiling, resulterend in ondermaatse waarden inzake effluentdebiet en slibgehalte. Er wordt wel een hoge effluentkwaliteit bekomen, die mits desinfectie hergebruik in niet drinkbare toepassingen mogelijk maakt. Het stikstofverwijderingsrendement van de installatie kan niettemin verhoogd worden door een optimalisatie van de denitrificatie. Dit gebeurt door de terugstroom van het aerobe naar het anoxische denitrificatiebassin te vergroten.
Eén van de meest ingrijpende veranderingen die aanbevolen wordt om de reactorperformantie te verbeteren is een wijziging in de zuiveringsscylus die aanleiding zal geven tot een kortere hydraulische retentietijd, een hogere zuiveringscapaciteit en een gereduceerde invloed van de membraanvervuiling op het functioneren van het systeem.
 

Departement Toegepaste Ingenieurswetenschappen
Scriptie voorgedragen tot het behalen van het diploma Master in de industriële wetenschappen: Biochemie
Academiejaar 2009-2010
Interne promotor:
Dr. ir. Leen De Gelder
Externe promotor:
Prodall Europe
Dhr. Didier Teerlinck