Analisi delle prestazioni di un MFC applicato a valle di un MBR

Lo studio analizzato si è incentrato sull’analisi e valutazione di alcuni parametri che possono influenzare in maniera significativa le prestazioni di un MFC integrato ad un MBR. L’influenza di differenti concentrazioni di TSS all’interno dei fanghi di alimentazione è uno di questi; ad esso si aggiungono gli effetti che un processo bioeletettrochimico quale l’MFC ha sulla degradazione della sostanza organica, sulla riduzione dei fanghi e sul fouling di membrana.
Le prove di laboratorio sono state effettuate mediante un reattore contenente una miscela e fanghi attivati aerobici da un MBR pilota per il trattamento delle acque reflue, alimentato in batch per quattro cicli caratterizzati da differente contenuto di TSS e diversa durata. Analizzando i campioni prelevati ad inizio e fine di ogni ciclo di alimentazione, è stato possibile ricavare informazioni sulle proprietà dei fanghi ridotti e sulle caratteristiche dei processi di riduzione. Inoltre, mediante l’utilizzo di strumenti elettrochimichi è stato studiato il diretto collegamento tra la rimozione di substrato organico e la produzione di energia.
Dopo aver stabilizzato il biofilm anodico elettroattivo, sono stati effettuati test sul sistema con l’obiettivo di distinguere le attività bioelettrochimiche da quelle non bioelettrochimiche e confrontarle. Nell’MFC sono stati riscontrati tassi di rimozione del tCOD più alti del 30% rispetto all’MFC a circuito aperto. E' stata ottenuta, inoltre, una riduzione dei VSS di circa il 43% con una velocità di rimozione massima pari a 150 mg L-1 d-1.
La generazione di elettricità è avvenuta raggiungendo una densità di corrente massima di 2,0 A m-2 in corrispondenza del quarto ciclo caratterizzato da una più alta presenza di fanghi: l’aumento della concentrazione dei fanghi ha permesso ai batteri di assorbire maggiore quantità di COD e quindi degradare più sostanza organica producendo un quantitativo maggiore di elettricità.
Per quanto riguarda l’incrostazione di membrana è stata studiata l’idrofobicità e il rapporto SMPp/SMPc che regola la reversibilità delle incrostazioni che si formano ed è considerato la maggiore causa di incrostazione di membrana un un MBR \citep{Drews_2008}; dopo il trattamento in MFC,  è aumentata sia l’idrofobicità dei fanghi di circa il 50% sia il rapporto SMPp/SMPc. Quest'ultimo aspetto incide in maniera significativa sull'efficienza del processo; infatti, come evidenziato anche da \citep{Zhou_2015}, rispetto a un MBR convenzionale, uno degli effetti significativi dovuti all'integrazione dell'MFC sulle proprietà dei fanghi è l'aumento del rapporto  SMPp/SMPc che porta alla mitigazione del fouling di membrana.