Utafiti huu ulitengeneza Reakta ya Biofilamu Inayopitishiwa Hewa kwa Membrani yenye membrani mbili ili kuondoa amonia, jumla ya nitrojeni na dutu za kikaboni kutoka katika maji halisi ya nyumbani yaliyotibiwa awali kwa njia ya anaerobi ndani ya reakta moja ya kibaiolojia. Katika mfumo huo, kundi moja la membrani za nyuzi tupu liliwapa vijidudu oksijeni bila viputo, huku kundi la pili la membrani likichuja maji yaliyotibiwa na kupunguza kuondoka kwa vijidudu vinavyokua polepole vya nitrifikesheni na anammox kutoka kwenye reakta.

Reakta ya maabara yenye ujazo wa kufanya kazi wa lita 5,7 iliendeshwa kwa siku 180 kwa kutumia maji halisi ya kutoka katika reakta nne za UASB za kituo cha kutibu maji taka ya mjini nchini Brazili. Katika kipindi cha uendeshaji thabiti, iliripotiwa kuondolewa kwa asilimia 62 ya hitaji la kemikali la oksijeni, asilimia 63 ya nitrojeni ya amoniamu na takriban asilimia 32-35 ya jumla ya nitrojeni. Maji yaliyotibiwa yalikuwa na takriban 29 mg/L COD, 17 mg/L ya nitrojeni ya amoniamu na 32-33 mg/L ya jumla ya nitrojeni.

Oksijeni iliyoyeyushwa katika reakta ilidumishwa chini ya 0,5 mg/L. Usafirishaji wa oksijeni kutoka ndani ya membrani kuelekea biofilamu, na wa amonia na dutu za kikaboni kutoka katika kimiminika kuelekea biofilamu katika mielekeo inayokinzana, huenda uliwezesha kutokea kwa maeneo madogo tofauti ya nitrifikesheni, anammox na denitrifikesheni ndani ya mfumo mmoja. Katika uchambuzi wa vijidudu, Nitrospira, Candidatus Brocadia na Limnobacter zilijitokeza kwenye membrani ya kupitisha hewa, huku Nitrospira na Denitratisoma zikiwa maarufu katika biomasi iliyosimamishwa.

Watafiti walihusisha kuendelea kuwa kwa kiwango kidogo kwa uondoaji wa amonia na eneo dogo la membrani ya kupitisha hewa. Hesabu kutoka kwa data za kinetiki inatabiri kwamba kuongeza eneo la membrani ya kupitisha hewa mara 1,47, kutoka eneo mahususi la 21 m²/m³ hadi takriban 31 m²/m³, kunaweza kufanya uondoaji wa amonia ukaribie asilimia 91. Thamani hii ni makadirio ya usanifu ambayo hayajathibitishwa kimajaribio katika reakta mpya.

Utafiti unaonyesha kwamba mkabala wa MABR yenye membrani mbili unaweza kufanya kazi kwa maji halisi ya kutoka UASB, lakini hauthibitishi uwezekano wake wa kibiashara au wa ukubwa kamili. Matumizi ya reakta moja, kutokuwepo kwa mfumo wa udhibiti, uchafuzi wa membrani, kutolingana kwa vipimo katika matokeo ya kinetiki na kutopimwa kwa utendaji katika halijoto ya chini ni vikwazo vikuu. Utafiti pia ni preprint ambayo haijapitia mapitio ya kitaalamu.

Swali kuu la utafiti ni lipi?

Swali kuu la utafiti ni kama maji halisi ya nyumbani yanayotoka kwenye reakta za anaerobi na ambayo bado yana kiasi kikubwa cha amoniamu na dutu za kikaboni zilizoyeyushwa yanaweza kutibiwa kwa kiwango cha juu kwa mfumo mmoja unaounganisha membrani za kupitisha hewa na kuchuja ndani ya ujazo uleule wa kibaiolojia.

Reakta za anaerobi kama UASB zinaweza kuondoa sehemu kubwa ya dutu za kikaboni katika maji taka ya nyumbani kwa mahitaji madogo ya nishati. Hata hivyo, sehemu kubwa ya nitrojeni hubaki katika maji ya kutoka ikiwa katika umbo la amoniamu. Katika maji halisi ya kutoka UASB yaliyotumiwa na utafiti, nitrojeni ya amoniamu ilikuwa takriban 46 mg/L, jumla ya nitrojeni takriban 51 mg/L na hitaji la kemikali la oksijeni takriban 77 mg/L.

Maji haya yakitolewa moja kwa moja katika mazingira yanayoyapokea, mzigo wa nitrojeni unaweza kuchangia eutrofikesheni. Kwa hiyo, watafiti walilenga kutengeneza mfumo wa mwisho wa matibabu ambao unaweza kuongezwa baada ya vituo vilivyopo vya anaerobi, utumie oksijeni kidogo na kukusanya uondoaji wa nitrojeni katika tangi moja.

MABR yenye membrani mbili ni nini?

Mfumo uliotengenezwa katika utafiti unajumuisha membrani za PVDF za nyuzi tupu zinazotekeleza kazi mbili tofauti ndani ya reakta moja:

• Membrani ya kupitisha hewa: Husafirisha hewa ya anga kupitia ndani ya nyuzi hadi kwenye biofilamu. Hewa haiingizwi majini kama viputo; oksijeni husambaa kupitia ukuta wa membrani kwenda kwenye biofilamu.
• Membrani ya kuchuja: Hutenganisha maji yaliyotibiwa kwa athari ya ombwe huku ikihifadhi biomasi iliyosimamishwa na chembe ndani ya reakta.

Kutenganishwa kwa kazi hizi mbili huwezesha biofilamu thabiti kukua kwenye membrani ya kupitisha hewa na mchakato wa kuchuja kuendelea bila kukatika kwenye nyuzi tofauti. Katika usanifu unaofanana ulioripotiwa hapo awali, membrani ileile ilitumiwa kwa zamu kwa kupitisha hewa na kuchuja. Watafiti wanaeleza kwamba uendeshaji huu wa kupokezana unaweza kupunguza uthabiti wa biofilamu.

Mchakato wa SNAD hufanyaje kazi?

SNAD inamaanisha michakato inayotokea kwa wakati mmoja ya nitrifikesheni kiasi, anammox na denitrifikesheni. Utendaji uliolengwa katika utafiti ni mabadiliko matatu ya kibaiolojia kukamilishana ndani ya reakta moja:

1. Sehemu ya amoniamu hubadilishwa kuwa nitriti na vijidudu vinavyotumia oksijeni.
2. Vijidudu vya anammox hutumia amoniamu na nitriti kutengeneza gesi ya nitrojeni na kiasi kidogo cha nitrati.
3. Vijidudu heterotrofu vya denitrifikesheni hutumia dutu za kikaboni zilizobaki kama watoaji wa elektroni na kubadilisha nitrati au nitriti kuwa gesi ya nitrojeni.

Katika biofilamu ya MABR, oksijeni husogea kutoka uso wa ndani wa membrani kuelekea nje. Amoniamu, nitrati na dutu za kikaboni husafirishwa kutoka katika kimiminika cha reakta kuelekea biofilamu. Kutokana na usafirishaji huu wa dutu katika mielekeo inayokinzana, inadhaniwa kwamba maeneo madogo yenye oksijeni yanaweza kutokea karibu na membrani na maeneo yenye oksijeni kidogo au yasiyo na oksijeni katika tabaka za nje.

Mpangilio huu ni mekanizimu inayoweza kueleza kuwepo pamoja kwa vijidudu vya nitrifikesheni vinavyotumia oksijeni na vijidudu vya anammox vinavyoathiriwa na oksijeni ndani ya biofilamu moja. Hata hivyo, wasifu wa oksijeni ndani ya biofilamu haukupimwa kwa mikroelektrodi katika utafiti. Kwa hiyo, ingawa mekanizimu ya utabakaji inalingana na mgawanyo wa vijidudu, haijathibitishwa moja kwa moja.

Mpangilio wa majaribio uliundwaje?

Mpangilio wa majaribio ulioonyeshwa katika Mchoro wa 1 unajumuisha tangi la kulishia, pampu ya kulishia, kihisi cha kiwango, bioreakta ya akriliki, membrani za kupitisha hewa na kuchuja, pampu ya hewa, kichanganyaji cha sumaku, tangi la ombwe, pampu ya ombwe, tangi la permeati, pampu ya kuosha kwa kurudisha maji, vipima shinikizo, rotamita na vali otomatiki.

Makundi yote mawili ya membrani yalitengenezwa kwa membrani za kuchuja kwa kiwango cha juu za polivinilideni floridi zenye nyuzi tupu. Nyuzi za kupitisha hewa zilipokea hewa mfululizo katika mpangilio wa mtiririko wa kuvuka wenye lumeni wazi. Kwa kuchagua upitishaji hewa wa kiwango cha chini unaoendelea badala ya upitishaji hewa wa vipindi, watafiti walilenga kurahisisha mfumo wa udhibiti na kutoa oksijeni iliyodhibitiwa inayotosha kusaidia nitrifikesheni kiasi.

Membrani ya kuchuja iliendeshwaje?

Kuosha membrani kwa kurudisha maji kulifanywa kila baada ya dakika 15 kwa sekunde 15. Kiwango cha mtiririko wa kuosha kwa kurudisha maji kiliwekwa kuwa mara 1,5 ya mtiririko wa permeati, na shinikizo kuwa 1 bar.

Shinikizo la kuvuka membrani lilipozidi 0,5 bar, moduli ya kuchuja ilitolewa nje na kusafishwa kwa kemikali katika myeyusho wa sodiumu hipokloriti wa 1000 ppm kwa dakika 20. Usafishaji wa kemikali ulifanywa katika siku ya 50. na 91. ya uendeshaji. Membrani za kupitisha hewa hazikusafishwa wakati wote wa uendeshaji.

Tofauti hii ni muhimu. Biofilamu kwenye membrani ya kupitisha hewa ilikuwa sehemu ya kiutendaji ya mchakato, ilhali mkusanyiko kwenye membrani ya kuchuja ulitathminiwa kama uchafuzi unaopunguza upenyezaji wa maji.

Reakta ilianzishwa kwa biomasi gani?

Tope la kupandikiza liliandaliwa kwa kuchanganya tope la anammox lililoboreshwa kutoka reakta ya kiwango cha maabara na tope amilifu la kawaida kutoka njia ya kurejesha ya kituo cha kutibu maji taka ya manispaa kwa uwiano wa uzito wa 1:2.

Ukolezi wa awali wa yabisi tete iliyosimamishwa ulikuwa 2,03 g VSS/L. Pandikizi lililoandaliwa lilijaza asilimia 30 ya ujazo faafu wa reakta. Kwa njia hii, mfumo ulipewa vijidudu vya anammox na jamii pana zaidi ya tope amilifu inayoweza kushiriki katika nitrifikesheni, denitrifikesheni na uvunjaji wa dutu za kikaboni.

Maji halisi ya taka yalichukuliwa kutoka wapi?

Maji ya kulishia yalichukuliwa kutoka njia ya pamoja ya kutoka ya reakta nne za UASB katika Kituo cha Kutibu Maji Taka ya Mjini cha Nova Contagem katika jiji la Contagem, Brazili. Kiwango cha jina cha mtiririko wa kituo kilitolewa kuwa 100 L/s.

Sampuli changanyiko iliyokusanywa ilihifadhiwa katika 4 °C na kuletwa kwenye halijoto ya chumba kabla ya kuingizwa katika reakta. Kwa hivyo, badala ya myeyusho wa maabara uliotengenezwa, maji halisi ya nyumbani yenye muundo unaobadilika kwa muda yalitumika.

Matumizi ya maji halisi ya taka ni mojawapo ya nguvu muhimu za utafiti. Hata hivyo, kuhifadhi kwenye baridi na kisha kuleta kwenye halijoto ya chumba hakuwakilishi kikamilifu hali za maji taka mapya yanayotiririka mfululizo katika kituo cha ukubwa kamili.

Ni vigezo gani vya ubora wa maji vilipimwa?

Vigezo vifuatavyo vilifuatiliwa katika maji ya kutoka UASB na katika permeati ya reakta yenye membrani mbili:

• Hitaji la kemikali la oksijeni
• Jumla ya nitrojeni ya Kjeldahl
• Nitrojeni ya amoniamu
• Nitriti
• Nitrati
• Oksijeni iliyoyeyushwa
• pH
• Jumla ya koliformu
• Escherichia coli

Uchambuzi ulifanywa kwa kuzingatia Mbinu Sanifu za APHA. Oksijeni iliyoyeyushwa ilipimwa kwa proba ya luminesensi, na koliformu pamoja na E. coli kwa mbinu ya Colilert.

Uchambuzi wa takwimu ulifanywaje?

Mgawanyo wa data ulichunguzwa kwa jaribio la Shapiro-Wilk. Jaribio la Student t lilipangwa kwa ulinganisho wenye mgawanyo wa kawaida, na jaribio la Mann-Whitney kwa usio na mgawanyo wa kawaida. Kwa kuwa data za uendeshaji zilibainika kutokuwa na mgawanyo wa kawaida, jaribio la Mann-Whitney lilitumika kulinganisha vipindi vya awali na vya uendeshaji thabiti.

Kiwango cha umuhimu kiliwekwa kuwa asilimia 5. Kati ya vipindi vya awali na vya uendeshaji:

• Tofauti ya uondoaji wa COD ilionekana kuwa muhimu: p = 0,001.
• Tofauti ya uondoaji wa jumla ya nitrojeni ilionekana kuwa muhimu: p = 0,042.
• Tofauti ya uondoaji wa amoniamu haikuonekana kuwa muhimu: p = 0,088.

Watafiti walitafsiri matokeo haya kuwa jamii za denitrifikesheni na anammox huenda zilijikita baadaye kuliko jamii ya nitrifikesheni. Hata hivyo, kwa kuwa jamii ya vijidudu ilipangiliwa tu mwanzoni na mwishoni mwa uendeshaji, maendeleo ya jamii kwa muda hayakufuatiliwa moja kwa moja.

Kipindi cha kuanza kwa reakta kilidumu kwa muda gani?

Katika maandishi, siku 50 za kwanza zimefafanuliwa kama kipindi cha biomasi kuzoea. Katika Jedwali la 1 na grafu ya ufuatiliaji, kipindi cha awali kimegawanywa kuwa siku 0-55 na kipindi cha uendeshaji siku 56-180.

Tofauti hii ya siku tano haibadilishi mwelekeo wa jumla wa matokeo, lakini ni kutolingana kwa uhariri kunakopaswa kufafanuliwa katika toleo la mwisho kwa kuzingatia wastani wa vipindi na ulinganisho wa takwimu.

Uondoaji wa dutu za kikaboni ulikuaje?

Katika kipindi cha awali, wastani wa COD katika maji ya kutoka UASB ulikuwa 68 ± 4 mg/L, huku COD katika maji yaliyotibiwa ikiwa 44 ± 3 mg/L. Ufanisi wa uondoaji ulikuwa katika kiwango cha asilimia 32 ± 5.

Katika kipindi cha uendeshaji thabiti, ingawa COD ya kuingia iliongezeka hadi 77 ± 2 mg/L, ukolezi wa kutoka ulipungua hadi 29 ± 1 mg/L na uondoaji ukafikia asilimia 62 ± 1.

Uwiano wa kaboni/nitrojeni wa maji ya kuingia ulikokotolewa kuwa takriban 1,7. Kiwango cha chini cha dutu za kikaboni huenda kilizuia bakteria heterotrofu wanaokua haraka kutawala mfumo na kutoa nafasi kwa jamii zinazokua polepole za nitrifikesheni na anammox.

COD ya takriban 29 mg/L katika maji ya kutoka ilitathminiwa kuwa inajumuisha kwa kiasi kikubwa dutu za kikaboni ambazo ni vigumu kuvunjwa kibaiolojia. Utambulisho wa kina wa kikemikali wa muundo huu haukubainishwa.

Ni matokeo gani yalipatikana katika uondoaji wa amoniamu?

Katika kipindi cha uendeshaji thabiti, wastani wa ukolezi wa nitrojeni ya amoniamu ya kuingia ulikuwa 46,1 ± 0,6 mg/L na ukolezi wa kutoka 17,3 ± 1,0 mg/L. Uondoaji unaolingana ulikuwa asilimia 63 ± 2.

Iliripotiwa kwamba wastani wa amoniamu ya kutoka uliendelea kuwa chini ya kikomo cha 20 mg/L kilichoainishwa katika jimbo la Minas Gerais nchini Brazili wakati wote wa uendeshaji. Uzingatiaji huu unahusu tu kanuni husika ya Brazili na haumaanishi kuzingatia sheria za utiririshaji au matumizi tena nchini Uturuki.

Kiwango cha mtiririko wa hewa cha 8 L/saa katika utafiti ni cha chini sana kuliko thamani za 80-600 L/saa katika baadhi ya tafiti za MABR ambazo watafiti walilinganisha. Kiwango cha chini cha mtiririko wa hewa na eneo dogo la membrani vilichaguliwa ili kupunguza gharama za nishati na uwekezaji; hata hivyo, vilisababisha kubaki kwa amoniamu isiyoondolewa katika reakta.

Kwa nini uondoaji wa jumla ya nitrojeni ni mdogo kuliko uondoaji wa amoniamu?

Kubadilika kwa amoniamu kuwa nitriti au nitrati hakumaanishi kwamba nitrojeni imeondolewa kabisa majini. Ili kuondoa jumla ya nitrojeni, aina za nitrojeni zilizooksidishwa lazima zigeuzwe kuwa gesi ya nitrojeni kupitia anammox au denitrifikesheni.

Katika kipindi thabiti, takriban 18 mg/L ya nitrojeni ya Kjeldahl au nitrojeni iliyopunguzwa, 4,9 mg/L ya nitriti na 10,3 mg/L ya nitrati ziliripotiwa katika maji ya kutoka. Jumla ya vijenzi hivi hufikia takriban 33 mg/L.

Sehemu ya muhtasari na hitimisho inatoa uondoaji wa jumla ya nitrojeni kuwa asilimia 32, huku safu ya mwisho ya Jedwali la 1 ikitoa asilimia 35 ± 2. Tofauti hiyo inaweza kutokana na kutokulingana kati ya hesabu upya kutoka kwa wastani wa mikolezo na wastani wa asilimia za uondoaji wa kila siku; hata hivyo, utafiti hauielezi tofauti hii.

Majina ya safu za nitrojeni iliyopunguzwa na jumla ya nitrojeni katika Jedwali la 1 hayako wazi. Ingawa safu moja imeandikwa “TN eff”, kutolewa kando kwa nitriti na nitrati kunadokeza kwamba safu hii kwa kweli inawakilisha jumla ya nitrojeni ya Kjeldahl. Hii ni tafsiri inayotokana na data za utafiti, na waandishi wanapaswa kusahihisha vichwa vya jedwali katika toleo la mwisho.

Uingizaji wa oksijeni kwa bahati mbaya kati ya siku 142-154 ulionyesha nini?

Kati ya siku ya 142. na 154. ya uendeshaji, oksijeni iliyoyeyushwa katika maji ya kulishia iliongezeka kwa bahati mbaya hadi takriban 3,0 mg/L. Katika kipindi hiki, uondoaji wa amoniamu uliongezeka, huku uondoaji wa jumla ya nitrojeni na COD ukipungua.

Watafiti walieleza mabadiliko haya kwa kusema kwamba oksijeni zaidi iliharakisha nitrifikesheni lakini ikazuia mchakato wa anammox unaoathiriwa na oksijeni. Baada ya tukio kuisha, viwango vya uondoaji vilikaribia polepole viwango vya awali.

Uchunguzi huu unaonyesha kwamba kupunguza ukolezi wa amoniamu pekee hakutoshi. Oksijeni inapokuwa nyingi, amoniamu inaweza kubadilishwa kuwa nitrati au nitriti; lakini kwa sababu haiondolewi kwenye mfumo kama gesi ya nitrojeni, uondoaji wa jumla ya nitrojeni unaweza kupungua.

Uingizaji wa oksijeni kwa bahati mbaya haukuwa jaribio lililopangwa, kudhibitiwa na kurudiwa. Kwa hiyo, tukio hilo linapaswa kutathminiwa kama uchunguzi wa uendeshaji unaounga mkono athari ya oksijeni.

Viwango vya uondoaji wa mzigo vya reakta ni vipi?

Katika kipindi cha uendeshaji thabiti, wastani wa uondoaji kwa saa na uliosawazishwa kulingana na eneo la membrani ya kupitisha hewa uliripotiwa kama ifuatavyo:

Watafiti walidai kwamba viwango hivi vinavyotegemea eneo ni vya juu kuliko katika baadhi ya tafiti za awali za MABR na kwamba membrani ya kuchuja ilichangia utendaji kwa kuhifadhi biomasi iliyosimamishwa ndani ya reakta.

Hata hivyo, utafiti haukuwa na reakta sawia ya udhibiti ya ukubwa uleule isiyo na membrani ya kuchuja. Kwa hiyo, haikutenganishwa kimajaribio kwamba viwango vya juu vilitokana moja kwa moja na membrani ya kuchuja pekee.

Matokeo ya koliformu na E. coli yanamaanisha nini?

Watafiti waliripoti kwamba jumla ya koliformu na E. coli hazikugunduliwa katika sampuli zilizotoka kwenye membrani ya kuchuja. Matokeo haya yanaonyesha kwamba membrani ya uchujaji wa kiwango cha juu yenye vinyweleo vya 0,04 µm iliweza kuhifadhi bakteria kimwili chini ya hali za uendeshaji zilizochunguzwa.

Hata hivyo, matokeo ya kina yanategemea Jedwali la Nyongeza S3, ambalo halikuwamo katika utafiti. Idadi ya sampuli zilizochambuliwa, kikomo cha ugunduzi, mgawanyo katika siku tofauti za uendeshaji na jaribio la ukamilifu wa membrani hazikutolewa katika maandishi makuu.

Kwa hiyo, matokeo hayathibitishi kwamba mfumo hutoa uondoaji wa vijidudu au kwamba maji yaliyotibiwa yako tayari kutumiwa tena moja kwa moja. Virusi, protozoa, vichafuzi vidogo vya kemikali na hatari za kibiolojia wakati membrani inapoharibika hazikutathminiwa.

Majaribio ya kinetiki yalifanywaje?

Mwishoni mwa uendeshaji, majaribio matatu tofauti ya kinetiki ya papo hapo yalifanywa ili kubaini kiwango cha matumizi ya amonia, shughuli ya anammox na kiwango cha matumizi ya nitrati. Katika kila jaribio, reakta iliendeshwa kwa chakula kilichotengenezwa katika hali ya vipindi kwa saa 60; miteremko ya urejeshi wa mstari ilikokotolewa kutokana na mabadiliko ya mikolezo ya substrati kwa muda.

Kiasi cha substrati zilizotumika katika majaribio, vipindi ambavyo upitishaji hewa ulikuwa umewashwa au kuzimwa na maelezo mengine yaliwekwa katika Jedwali la Nyongeza S1. Kwa kuwa nyenzo za nyongeza hazikuwamo katika utafiti uliopakiwa, hali zote za majaribio haziwezi kuchunguzwa kwa kujitegemea.

Urejeshi katika Mchoro wa 3 unaonyesha nini?

Urejeshi wa mstari ulioripotiwa katika Mchoro wa 3 ni kama ifuatavyo:

\[ C_{\mathrm{NH_4}}=-10{,}447x+42{,}422 \qquad R^2=0{,}98 \]

\[ C_{\mathrm{NO_2}}=-31{,}826x+82{,}995 \qquad R^2=0{,}90 \]

\[ C_{\mathrm{NH_4,anammox}}=-18{,}265x+57{,}906 \qquad R^2=0{,}91 \]

\[ C_{\mathrm{NO_3}}=-9{,}6197x+45{,}317 \qquad R^2=0{,}87 \]

\[ C_{\mathrm{KOİ}}=-8{,}7528x+58{,}205 \qquad R^2=0{,}93 \]

Mhimili wa mlalo wa grafu umeandikwa saa 0-60. Hata hivyo, miteremko katika milinganyo ikitafsiriwa moja kwa moja kwa saa, mikolezo ya awali ingepaswa kushuka chini ya sifuri ndani ya saa chache. Pointi za grafu zinaonyesha kupungua hatua kwa hatua kwa takriban saa 50.

Milinganyo inadokeza kwamba muda huenda ulitumika kwa siku katika urejeshi. Utafiti haukueleza ubadilishaji huu. Kwa hiyo, si ya kuaminika kukokotoa upya kwa kujitegemea kiwango cha kinetiki kutoka kwenye miteremko ya urejeshi.

Ni kutolingana gani kunakopatikana katika viwango vya kinetiki?

Katika sehemu ya muhtasari, thamani za 2,6 mg N/(m²·saa), 0,22 mg N/(L·siku) na 0,04 mg N/(L·siku) ziliandikwa mtawalia kwa uoksidishaji wa amonia, shughuli ya anammox na matumizi ya nitrati.

Hata hivyo, Jedwali la 2 lina thamani na vipimo tofauti:

Kuna tofauti ya kipimo cha mara elfu kati ya vipimo vya mg katika muhtasari na g katika Jedwali la 2. Thamani ya 0,22 mg/L/siku katika muhtasari kwa anammox pia hailingani na 0,077 g/L/siku katika jedwali. Aidha, katika baadhi ya safu za Jedwali la 2, kipimo cha ujazo kimeandikwa kimakosa kama L⁻².

Kwa sababu ya kutolingana huku, waandishi wanahitaji kukokotoa upya kutoka kwa data ghafi kabla ya kutumia thamani za kinetiki kama ingizo la usanifu. Majaribio ya kinetiki ya utafiti yanaunga mkono kwamba mchakato ulikuwa hai, lakini uaminifu wa viwango kamili vilivyoripotiwa unaendelea kuwa mdogo katika toleo la sasa.

Uondoaji wa asilimia 91 ulikadiriwaje kwa kuongeza eneo la membrani?

Watafiti walitumia kiwango cha matumizi ya amonia kutathmini kwamba eneo lililopo la membrani ya kupitisha hewa lilikuwa likizuia uwezo wa uondoaji. Eneo mahususi lililopo la membrani ni 21 m²/m³.

Ilikokotolewa kwamba eneo likiongezwa mara 1,47 hadi takriban 31 m²/m³, uondoaji wa amoniamu unaweza kuongezeka kutoka asilimia 63 hadi takriban asilimia 91.

Hesabu hii inachukulia ongezeko la uwezo kuwa la mstari au karibu na mstari. Membrani zaidi zinapoongezwa, uchanganyaji, mgawanyo wa oksijeni, unene wa biofilamu, mtiririko wa majimaji, uchafuzi na ushindani kati ya vijidudu pia vinaweza kubadilika.

Kwa hiyo, matokeo ya asilimia 91 si ugunduzi wa kimajaribio bali makadirio ya usanifu yaliyotokana na data zilizopo za kinetiki. Zaidi ya hayo, kwa kuwa kuna kutolingana kwa vipimo katika kuripoti viwango vya kinetiki, makadirio haya yanapaswa kuthibitishwa zaidi.

Biomasi iligawanyikaje katika reakta?

Mwishoni mwa uendeshaji, biomasi iliyoshikamana na membrani ya kupitisha hewa ilipimwa kuwa 17,78 g VSS/m², na biomasi iliyosimamishwa kuwa 1,24 g VSS/L.

Kwa kuzingatia nyuzi 60 za kupitisha hewa na ujazo wa lita 5,7 wa reakta, ilikadiriwa kuwa kulikuwa na takriban:

• 2,13 g VSS ya biomasi iliyoshikamana na membrani,
• 7,06 g VSS ya biomasi iliyosimamishwa

.

Ingawa sehemu kubwa ya jumla ya biomasi ilikuwa imesimamishwa, biofilamu juu ya membrani iliunda mazingira madogo ya kipekee ambapo oksijeni ilitolewa moja kwa moja. Membrani ya kuchuja ilizuia biomasi iliyosimamishwa kuondoka kwenye mfumo pamoja na permeati.

Mgawo wa ukuaji wa jumla ya biomasi kwa kila uondoaji wa COD ulitolewa kuwa 0,12 na ukaonekana kufanana na uzalishaji mdogo wa tope katika michakato ya anaerobi. Kipimo cha mgawo hakikuonyeshwa wazi katika jedwali.

Jamii ya vijidudu ilichunguzwaje?

Sampuli tatu za DNA zilichukuliwa kutoka kwa pandikizi la awali, biofilamu juu ya membrani ya kupitisha hewa na biomasi iliyosimamishwa ya reakta. Eneo la V4 la jeni la 16S rRNA liliongezwa kwa vianzio vya 515F na 806R na kupangiliwa kwenye jukwaa la Illumina MiSeq.

Uchambuzi unaonyesha wingi wa uwiano wa vijidudu. Mbinu hii pekee haithibitishi kwamba vijidudu vilikuwa hai, vilitekeleza kweli kazi fulani ya kimetaboliki au vilihusika kwa kiasi gani katika mabadiliko ya nitrojeni yaliyopimwa.

Ni vijidudu gani vilivyojitokeza zaidi?

Katika pandikizi la awali, makundi ya Saprospiraceae na Actinobacteria zisizoainishwa yalikuwa na uwiano mkubwa zaidi, huku jenasi zinazohusishwa na nitrifikesheni, anammox na denitrifikesheni zikiwa katika kiwango cha chini. Mwishoni mwa uendeshaji, makundi haya ya kiutendaji yalionekana kuongezeka katika biofilamu ya membrani na biomasi iliyosimamishwa.

Bakteria za anammox zilipatikana vipi kwenye membrani inayopokea oksijeni?

Bakteria za anammox kama Candidatus Brocadia huathiriwa na oksijeni. Licha ya hilo, jenasi hii ilibainishwa kwa uwiano mkubwa zaidi katika biofilamu ya membrani ya kupitisha hewa kuliko katika biomasi iliyosimamishwa.

Watafiti wanapendekeza kwamba oksijeni ilitumika katika tabaka za ndani upande wa membrani na kwamba mazingira madogo yasiyo na oksijeni yalitokea katika maeneo ya nje ya biofilamu yanayotazama kimiminika. Katika maeneo haya ya nje, bakteria za anammox huenda zilipata kwa wakati mmoja nitriti iliyozalishwa na vijidudu vya nitrifikesheni na amoniamu iliyotoka katika kimiminika.

Kwa kuwa unene wa biofilamu, mteremko wa oksijeni iliyoyeyushwa au mgawanyo wa nitriti katika kiwango kidogo haukupimwa moja kwa moja, maelezo haya ni mekanizimu inayowezekana, si ramani ya utabakaji iliyothibitishwa.

Je, Nitrospira ilioksidisha amonia kweli?

Kutokuwepo kwa kiwango kikubwa kwa jenasi za kawaida za aerobiki zinazooksidisha amonia, Nitrosomonas na Nitrosospira, kulitafsiriwa kuwa Nitrospira huenda haibadilishi nitriti kuwa nitrati pekee, bali pia inaweza kujumuisha vijidudu vya “comammox” vinavyofanya uoksidishaji kamili wa amonia.

Tafsiri hii inalingana na tafiti za awali zilizoripoti comammox Nitrospira katika mifumo yenye oksijeni kidogo. Hata hivyo, upangaji wa 16S rRNA uliotumika haukupima jeni mahususi zinazobeba kazi ya comammox wala uelezaji wa jeni.

Kwa hiyo, utafiti unaonyesha kwamba Nitrospira ilikuwa nyingi, lakini hauthibitishi moja kwa moja kuwa mpangilio wa Nitrospira uliogunduliwa ulioksidisha amonia kweli. Uchambuzi wa jeni za kiutendaji, uchambuzi wa transkripti au majaribio ya isotopu yanahitajika.

Membrani ya kuchuja ilichafukaje?

Upenyezaji wa membrani ya kuchuja ulipungua hatua kwa hatua katika siku 180 za uendeshaji. Upungufu huu ulihusishwa na mkusanyiko wa biomasi, bidhaa za vijidudu zinazoyeyuka, dutu za polima za nje ya seli na vijenzi vingine vya kikaboni na visivyo vya kikaboni juu ya uso na ndani ya vinyweleo vya membrani.

Usafishaji wa kemikali uliofanywa katika siku ya 50. na 91. ulirejesha upenyezaji kwa sehemu. Katika siku ya 175. ya uendeshaji, kusogeza membrani kwa ukaguzi wa kuona kuliondoa sehemu ya tabaka la keki juu ya uso na kusababisha ongezeko la muda la upenyezaji.

Sehemu ya hitimisho inasema kwamba usafishaji wa kemikali ulirejesha mtiririko kwa ufanisi. Grafu ya ufuatiliaji na maelezo yanaonyesha kwamba urejeshaji ulikuwa wa sehemu. Haikuonyeshwa kama membrani ilirejea kikamilifu kwenye upenyezaji wake wa awali wa maji safi wa 446 L/(saa·m²·bar).

Modeli ya Hermia ilibainisha mekanizimu gani za uchafuzi?

Vipindi vitatu vya uendeshaji kati ya usafishaji wa kemikali vilitathminiwa kwa kutumia modeli ya Hermia. Modeli inalenga kutofautisha mekanizimu zifuatazo za uchafuzi:

• Kuziba kabisa kwa vinyweleo
• Kuziba kwa kawaida kwa vinyweleo
• Kuziba kwa kati
• Uchujaji wa tabaka la keki

Ilielezwa kwamba katika kipindi cha tatu, mgawo wa maelezo ulikuwa zaidi ya 0,70 kwa modeli za kuziba kwa kati na uchujaji wa keki. Kuongezeka kwa mtiririko baada ya moduli ya membrani kusogezwa pia kunaunga mkono nafasi muhimu ya tabaka la keki lililolegea.

Ugunduzi huu unaonyesha kwamba mbinu za usafishaji wa kimwili kama kuosha kwa kurudisha maji, kukwangua uso, hewa au mwendo wa kimitambo zinaweza kuongeza muda kati ya usafishaji wa kemikali. Hata hivyo, jaribio linganishi la usafishaji ambalo mbinu hizi ziliboreshwa halikufanywa.

Je, uchafuzi wa membrani uliharibu utendaji wa matibabu?

Upenyezaji ulipopungua, muda wa kuhifadhi kwa majimaji ulibadilika-badilika. Katika uchambuzi wa uwiano wa Spearman, hakuna uhusiano muhimu uliopatikana katika kiwango cha umuhimu cha asilimia 5 kati ya mabadiliko haya na uondoaji wa amonia au jumla ya nitrojeni.

Matokeo haya yanaonyesha kwamba ndani ya kiwango cha mabadiliko kilichochunguzwa, mchakato wa kibaiolojia ulikuwa na ustahimilivu fulani dhidi ya mabadiliko ya mtiririko wa membrani. Hata hivyo, kuendelea kwa muda mrefu kwa uchafuzi mkubwa au hitaji la mtiririko mkubwa katika mfumo wa ukubwa kamili halikutathminiwa.

Matokeo ya EPS na SMP ni yapi?

Dutu za polima za nje ya seli na bidhaa za vijidudu zinazoyeyuka katika biomasi iliyosimamishwa zilichambuliwa kwa kuzingatia protini na wanga. Iliripotiwa kwamba mikolezo ilikuwa chini ya 5 mg/g VSS.

Watafiti walieleza kwamba thamani hizi zilikuwa chini ya kiwango cha 5-40 mg/g VSS katika tafiti nyingi za MBR na MABR. Thamani hizo ndogo zilihusishwa na kiwango kidogo cha dutu za kikaboni zinazoweza kuvunjwa kibaiolojia katika reakta na jamii ya vijidudu kutokuwa chini ya msongo mkubwa.

Hali ya msongo wa vijidudu haiwezi kubainishwa kwa uhakika kutokana na kiasi cha EPS na SMP pekee. Uelezaji wa jeni, hali ya nishati ya seli au viashiria vya msongo havikupimwa.

Je, uchafuzi uleule ulitokea katika membrani za kupitisha hewa na kuchuja?

Hapana. Uchambuzi wa fluoresensi na FTIR ulionyesha kwamba vijenzi tofauti vya kikaboni vilitawala katika makundi mawili ya membrani.

Membrani ya kuchuja ilipovuta maji kutoka katika kimiminika, ilikusanya dutu za kikaboni zilizoyeyushwa na za koloidi juu ya uso wake. Katika membrani ya kupitisha hewa, fluoresensi inayofanana na protini ilikuwa dhahiri zaidi kwa sababu biofilamu hai ilikuwa imekua.

Uchambuzi wa FTIR ulionyesha nini?

Katika spektra za FTIR, bendi karibu na 3286 na 3364 cm⁻¹ zilihusishwa na makundi ya amini, bendi ya 2926 cm⁻¹ na makundi ya –CH₂, na kiwango cha 1595-1705 cm⁻¹ na amidi.

Bendi karibu na 470, 597 na 876 cm⁻¹ zilihusishwa na muundo wenyewe wa membrani ya PVDF. Kutokuwa dhahiri kwa bendi hizi katika membrani ya kupitisha hewa kulielezwa na biofilamu nene kufunika ishara ya membrani iliyo chini.

Bendi ya takriban 1017 cm⁻¹ iliyobainishwa katika membrani ya kupitisha hewa ilihusishwa na vijenzi vya biofilamu vya polisakaridi au vinavyofanana na polisakaridi.

Matokeo ya SEM na EDX yalionyesha nini?

Watafiti waliripoti kuona biofilamu yenye tabaka na kina kinachoonekana katika membrani ya kupitisha hewa, na tabaka la uso lenye usawa zaidi katika membrani ya kuchuja. Katika uchambuzi wa EDX, kiasi kikubwa zaidi cha kaboni na chuma katika membrani ya kupitisha hewa kilihusishwa na biofilamu iliyojikita.

Picha za SEM na EDX ziliwekwa katika Michoro ya Nyongeza S6 na S7. Kwa kuwa faili hizi za nyongeza hazikuwamo katika utafiti mkuu uliopakiwa, ukubwa, idadi ya marudio na tofauti za kikanda za picha haziwezi kutathminiwa moja kwa moja.

Ni hitimisho gani zinazoungwa mkono na utafiti?

• Mfumo unaounganisha membrani za kupitisha hewa na kuchuja katika reakta moja ya kibaiolojia uliendeshwa kwa siku 180 kwa maji halisi ya kutoka UASB.
• Katika kipindi thabiti, uondoaji wa COD ulikuwa asilimia 62, wa amoniamu asilimia 63 na wa jumla ya nitrojeni takriban asilimia 32-35.
• Ukolezi wa amoniamu ya kutoka ulipungua hadi wastani wa 17 ± 1 mg/L.
• Membrani ya kuchuja iliwezesha biomasi iliyosimamishwa kubaki ndani ya reakta.
• Vijidudu vinavyohusishwa na nitrifikesheni, anammox na denitrifikesheni viliongezeka mwishoni mwa uendeshaji.
• Membrani ya kupitisha hewa na biomasi iliyosimamishwa zilionyesha migawanyo tofauti ya uwiano wa vijidudu.
• Vijenzi tofauti vya uchafuzi wa kikaboni vilikua katika membrani za kuchuja na kupitisha hewa.
• Usafishaji wa kemikali na uondoaji wa kimwili wa tabaka la keki vilirejesha upenyezaji kwa sehemu.
• Shughuli ya SNAD haikupotea kabisa chini ya eneo dogo la membrani na kiwango cha chini cha mtiririko wa hewa.

Utafiti hauthibitishi nini?

• Hauthibitishi kwamba kuongeza eneo la membrani mara 1,47 kutaongeza kwa uhakika uondoaji wa amonia hadi asilimia 91.
• Hauonyeshi kwa reakta ya udhibiti mchango huru wa membrani ya kuchuja katika ongezeko la utendaji.
• Hauthibitishi kwa hesabu ya kiuchumi kwamba mfumo una gharama ndogo za uwekezaji na uendeshaji kuliko MBR au MABR ya kawaida.
• Haupimi moja kwa moja matumizi ya nishati ya usanifu wa membrani mbili.
• Hauonyeshi kwamba mfumo utafanya kazi kwa uthabiti kwa muda mrefu katika kituo cha kutibu maji taka cha ukubwa kamili.
• Hauthibitishi kwamba viwango vilevile vya uondoaji vitapatikana katika halijoto za msimu nchini Uturuki.
• Hauonyeshi kwamba maji yaliyotibiwa yanafaa kutumiwa tena moja kwa moja katika kilimo, miji au viwanda.
• Hauthibitishi kwamba membrani huondoa kwa kuaminika virusi na vimelea vyote.
• Hauonyeshi moja kwa moja kwamba Nitrospira ilitekeleza kweli kazi ya comammox.
• Haupimi moja kwa moja maeneo ya aerobiki na yasiyo na oksijeni ndani ya biofilamu.
• Hautathmini athari za usafishaji wa kemikali kwa maisha ya muda mrefu ya membrani.
• Hauthibitishi kwamba uchafuzi wa membrani utaendelea kudhibitika kwa miezi au miaka.

Hii ina maana gani kwa Uturuki?

Utafiti unatoa chaguo la matibabu ya mwisho ya kibaiolojia yaliyoimarishwa kwa vituo vinavyotumia matibabu ya awali ya anaerobi au vinavyotaka kuboresha uondoaji wa nitrojeni katika maji taka yenye kaboni kidogo. Kuunganisha upitishaji hewa na utenganishaji wa biomasi katika tangi moja kunaweza kuwa na uwezo wa kupunguza ujazo wa tangi la ziada katika vituo vilivyopo.

Ili kuhamisha teknolojia hii kwenda Uturuki, majaribio ya majaribio yanapaswa kwanza kufanywa kwa maji halisi ya taka ya eneo hilo. Reakta katika utafiti iliendeshwa katika 24 ± 1 °C. Halijoto za chini na zinazobadilika zinazoweza kuonekana katika vituo vya wazi au vilivyofunguka kiasi nchini Uturuki hazikujaribiwa.

Katika urekebishaji wa eneo, vipengele vifuatavyo vinapaswa kutathminiwa kwa pamoja:

• Halijoto za msimu na muundo wa maji taka
• Eneo la membrani ya kupitisha hewa na shinikizo la hewa
• Gharama ya uwekezaji na uingizwaji wa membrani
• Matumizi ya kuosha kwa kurudisha maji na usafishaji wa kemikali
• Uzalishaji na utupaji wa tope
• Vikomo vya utiririshaji wa nitrojeni
• Ubora wa kibiolojia na kikemikali kwa matumizi tena
• Tabia ya majimaji katika mtiririko halisi wa kituo

Utafiti si usanifu wa kituo ulio tayari kutumika, bali ni uthibitisho wa dhana wa kiwango cha maabara unaofanya kazi kwa maji halisi ya taka.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muundo wa utafiti

Utafiti ni kazi ya kimajaribio ya uhandisi wa mazingira inayounganisha uendeshaji wa muda mrefu wa reakta ya maabara, uchambuzi wa maji halisi ya taka, majaribio ya kinetiki ya vipindi, upangaji wa jamii ya vijidudu na ubainishaji wa membrani.

Matokeo makuu ya kuingia na kutoka

Ujumbe wa kisayansi wa michoro

• Mchoro wa 1: Unaonyesha mpangilio wa majaribio wenye njia za kulishia, ombwe, permeati na kuosha kwa kurudisha maji, ambapo nyuzi za kupitisha hewa na kuchuja hufanya kazi tofauti katika reakta moja.
• Mchoro wa 2: Unaonyesha kwamba mikolezo ya amoniamu, nitriti, nitrati na COD ilibadilika sana katika siku 180; uondoaji wa COD uliongezeka baada ya kipindi cha awali na uondoaji wa jumla ya nitrojeni ulipungua katika kipindi cha uingizaji wa oksijeni kwa bahati mbaya.
• Jedwali la 1: Linatoa wastani wa matokeo ya ubora wa maji kwa vipindi vya awali na vya uendeshaji; hata hivyo, kuna utata katika majina ya safu za nitrojeni na uondoaji wa jumla ya nitrojeni.
• Mchoro wa 3: Unaonyesha kwamba amonia, nitriti, nitrati na COD zilipungua kwa muda katika majaribio ya vipindi; kuna kutolingana kati ya milinganyo ya urejeshi na kipimo cha mhimili wa muda.
• Jedwali la 2: Linalinganisha viwango vya kinetiki kulingana na VSS, eneo la membrani na ujazo wa reakta; kuna kutolingana kwa kipimo na ukubwa dhidi ya viwango vilivyo katika muhtasari.
• Mchoro wa 4: Unaonyesha kwamba Nitrospira na Candidatus Brocadia zilifikia wingi mkubwa katika membrani ya kupitisha hewa, huku Denitratisoma ikiwa nyingi katika biomasi iliyosimamishwa.
• Mchoro wa 5: Unaonyesha kwamba upenyezaji wa membrani ya kuchuja ulipungua kwa uchafuzi na kuongezeka kwa muda baada ya usafishaji wa kemikali na mwendo wa kimwili.

Nguvu za utafiti

• Maji halisi ya kutoka UASB yalitumika badala ya myeyusho uliotengenezwa.
• Reakta iliendeshwa kwa siku 180.
• Kazi za kupitisha hewa na kuchuja ziliunganishwa katika moduli tofauti za membrani.
• Utendaji wa matibabu haukuchunguzwa kwa mikolezo pekee, bali pia kwa viwango vinavyotegemea mzigo na eneo.
• Biomasi iliyoshikamana na iliyosimamishwa zilipangiliwa kando.
• Mabadiliko ya nitrojeni, jamii ya vijidudu na uchafuzi wa membrani vilitathminiwa kwa pamoja.
• Tukio la uingizaji wa oksijeni kwa bahati mbaya lilidhihirisha unyeti wa mchakato kwa uwiano wa oksijeni.
• Uchafuzi wa membrani ulifuatiliwa kwa data endelevu za upenyezaji kwa siku 180.
• Ilionyeshwa kwamba kazi tofauti za membrani hutengeneza kemia tofauti za uchafuzi.

Vikwazo vya utafiti

• Utafiti haujapitia mapitio ya kitaalamu.
• Bioreakta moja pekee iliendeshwa na hakukuwa na marudio ya reakta sawia.
• Hakuna udhibiti wa MABR usio na membrani ya kuchuja.
• Mfumo wa udhibiti wenye eneo kubwa zaidi la kupitisha hewa haukujaribiwa kimajaribio.
• Athari za eneo la membrani na kiwango cha mtiririko wa hewa hazikutenganishwa kwa kujitegemea.
• Uondoaji wa amonia wa asilimia 91 ni makadirio yaliyokokotolewa pekee.
• Kuna kutolingana muhimu kwa vipimo katika muhtasari, jedwali na grafu za urejeshi za viwango vya kinetiki.
• Uondoaji wa jumla ya nitrojeni umeripotiwa kwa namna mbili tofauti, asilimia 32 na asilimia 35.
• Kipindi cha awali kimefafanuliwa kama siku 50 katika maandishi na siku 55 katika jedwali.
• Haijaelezwa kwa uthabiti kama usafishaji wa kemikali wa membrani ulirejesha mtiririko kikamilifu au kwa sehemu.
• Mteremko wa oksijeni ndani ya biofilamu haukupimwa moja kwa moja.
• Upangaji wa vijidudu hauthibitishi shughuli ya kimetaboliki.
• Tafsiri ya Comammox Nitrospira haijathibitishwa kwa uchambuzi wa jeni za kiutendaji.
• Idadi ya sampuli na kikomo cha ugunduzi cha matokeo ya koliformu havikutolewa katika maandishi makuu.
• Majedwali ya nyongeza na michoro yote ya SEM, EDX na fluoresensi haikuwamo katika faili iliyopakiwa.
• Matumizi ya nishati na gharama za kiuchumi hazikupimwa moja kwa moja.
• Halijoto ya chini, mabadiliko ya msimu na hali za majimaji za ukubwa kamili hazikujaribiwa.

Uthibitishaji unaohitajika baadaye

• Majaribio ya kurudiwa kwa reakta kadhaa huru na sawia
• Ulinganisho wa MABR yenye na isiyo na membrani ya kuchuja
• Kujaribu moja kwa moja maeneo ya kupitisha hewa ya 21, 31 na zaidi ya m²/m³
• Kutenganisha kiwango cha mtiririko wa hewa, shinikizo na eneo la membrani katika jaribio la kifaktoria
• Uendeshaji wa majaribio wa muda mrefu unaojumuisha halijoto za majira ya baridi
• Kupima kwa mikroelektrodi wasifu wa oksijeni, amoniamu, nitriti na nitrati katika biofilamu
• Uchambuzi wa kiasi wa jeni za kiutendaji za Comammox na anammox
• Kukagua upya data ghafi za kinetiki na hesabu
• Uondoaji wa virusi na protozoa pamoja na majaribio ya ukamilifu wa membrani
• Uchambuzi wa nishati, matumizi ya kemikali, maisha ya membrani na gharama ya jumla
• Uboreshaji wa uchafuzi na usafishaji katika kituo cha ukubwa kamili
• Uthibitishaji wa majaribio kwa maji halisi ya kutoka UASB au anaerobi nchini Uturuki

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili la asili la utafiti: Dual-Membrane MABR for Simultaneous Nitrogen and Organic Matter Removal from Anaerobically Pre-treated Domestic Wastewater

Waandishi: Mario Berni De Marque, Juliana Calabria de Araújo na Míriam Cristina Santos Amaral Moravia.

Mpangilio wa waandishi: Mario Berni De Marque ni mwandishi wa kwanza, Juliana Calabria de Araújo ni wa pili na Míriam Cristina Santos Amaral Moravia ni wa tatu.

Taarifa ya mchango sawa: Hakuna taarifa ya uandishi mwenza wa kwanza au mchango sawa.

Mwandishi wa mawasiliano: Juliana Calabria de Araújo.

Taasisi: Department of Sanitary and Environmental Engineering, Federal University of Minas Gerais, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazili.

Taarifa za ORCID:

• Mario Berni De Marque: 0000-0002-0578-572X
• Juliana Calabria de Araújo: 0000-0002-5497-8675
• Míriam Cristina Santos Amaral Moravia: 0000-0003-2246-9240

DOI: 10.2139/ssrn.7197204

Nambari ya rekodi ya SSRN: 7197204

Tarehe ya kupakiwa: 28 Julai 2026.

Jarida: Kuchapishwa kwake katika jarida lililopitiwa na wataalamu hakujathibitishwa kupitia toleo hili.

Jukwaa la uchapishaji: SSRN.

Jukwaa: Jukwaa la preprint na utafiti wa mapema la Elsevier.

Aina ya chanzo: Utafiti wa kimajaribio wa uhandisi wa mazingira wa kiwango cha maabara uliofanywa kwa maji halisi ya nyumbani na preprint ambayo haijapitia mapitio ya kitaalamu.

Kiungo rasmi:https://ssrn.com/abstract=7197204

Ufadhili: Ufadhili kutoka Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (CAPES), National Council for Scientific and Technological Development (CNPq, 424004/2021), Research Support Foundation of the State of Minas Gerais (FAPEMIG, 01779-23) na msaada wa CNPq 302899/2022-1 kwa Juliana Calabria de Araújo uliripotiwa.

Mgongano wa maslahi: Hakuna taarifa tofauti na ya wazi ya mgongano wa maslahi katika utafiti uliopakiwa.

Upatikanaji wa data: Data ghafi za uendeshaji, nambari za hifadhidata za upangaji na kiungo tofauti cha hifadhi wazi ya data hazikutolewa.

Hali ya nyenzo za nyongeza: Maandishi makuu yanarejelea Majedwali ya Nyongeza S1-S4 na Michoro ya Nyongeza S2-S7. Kwa kuwa faili hizi za nyongeza hazikuwamo katika utafiti uliopakiwa, maelezo ya majaribio ya kinetiki, matokeo ya koliformu, picha za membrani, ramani za fluoresensi na picha zote za SEM-EDX hazikuweza kutathminiwa.

Dokezo la kutolingana kwa uhariri: Muhtasari unaripoti uondoaji wa jumla ya nitrojeni kuwa asilimia 32, huku jedwali la uendeshaji likiripoti asilimia 35 ± 2. Thamani za viwango vya kinetiki katika muhtasari hazilingani na Jedwali la 2. Kuna tatizo la vipimo kati ya mhimili wa muda wa Mchoro wa 3 na miteremko ya urejeshi. Kipindi cha awali kimeelezwa kuwa siku 50 katika maandishi na siku 55 katika jedwali. Baadhi ya safu za nitrojeni katika Jedwali la 1 pia zinaonekana kuandikwa vibaya au kwa utata.

Makala hii iliandaliwa kwa kuzingatia maandishi ya utafiti uliopakiwa, mpangilio wa majaribio, grafu za ufuatiliaji, majedwali, majaribio ya kinetiki, matokeo ya jamii ya vijidudu, uchambuzi wa uchafuzi wa membrani na tafsiri za mekanizimu za watafiti. Hakuna data mpya ya matibabu, hesabu ya gharama, mafanikio ya kituo cha ukubwa kamili, dai la kufuata sheria au usalama wa matumizi tena ambalo halikuwamo katika utafiti lililoongezwa.

Utafiti ni preprint ambayo haijapitia mapitio ya kitaalamu. Matokeo yanategemea uendeshaji wa reakta moja ya lita 5,7 katika 24 ± 1 °C kwa maji maalumu ya kutoka UASB nchini Brazili. Kwa matumizi nchini Uturuki, majaribio ya eneo kwa maji taka ya ndani, tathmini ya halijoto za msimu, uchambuzi wa nishati na gharama, uthibitishaji wa vimelea, maisha ya membrani na ukaguzi huru wa kihandisi kulingana na sheria zinazotumika vinahitajika.