Due elettrodi cilindrici (anodo e catodo) distanziati di 6 cm sono stati installati in modo da avvolgere il modulo a membrana del reattore 2. L’anodo è costituito in alluminio, mentre il catodo in acciaio inossidabile. Entrambi gli elettrodi sono collegati ad un alternatore di corrente (Figura 6.4), attraverso cui è stata applicata un’intensità di corrente pari a 0.5 mA/cm2. A partire dalle caratteristiche dimensionali dell’anodo (h=40 cm e d=24 cm) e considerando una percentuale dei vuoti della cella pari a 55%, è stato possibile ricavare la densità di corrente di circa 1.6 A. L’applicazione del campo elettrico è stata ottenuta con una modalità di esposizione intermittente di 5 min ON e 20 min OFF. L’alimentazione dei reattori e il processo di filtrazione a membrana sono stati eseguiti utilizzando pompe peristaltiche a circa 6.5 ml/min. Al fine di ridurre il fouling della membrana e di controllare al meglio il Dynamic layer, il flusso del permeato è stato condotto in modalità intermittente, utilizzando un ciclo di aspirazione di 9 min ON e 1 min OFF, nel quale sono state condotte operazioni di controlavaggio in modalità “forward” attraverso una pompa a circa 32.1 ml/min. Il flusso del permeato è stato anch’esso regolato attraverso un sistema di sollevamento con portata iniziale di 10.7 ml/min, al fine di bilanciare la quantità di flusso entrante in ogni reattore. Nella parte inferiore di ogni reattore sono stati istallati dei diffusori a bolle fini per soddisfare la richiesta di aerazione da parte dei microrganismi aerobi e ricreare le condizioni di perfetta miscelazione. Sono stati utilizzati a tale scopo dei compressori monostadio capaci di raggiungere picchi di pressione massima nominale fino ad 8 bar. È stato previsto un sistema di “overfull” attraverso una pompa, per prevenire innalzamenti improvvisi del livello dei due reattori, dovuto all’aumento della pressione di transmembrana (TMP) e quindi ad una portata minore dell’effluente. Durante lo studio è stato preparato quotidianamente un refluo sintetico al fine di simulare le caratteristiche delle acque reflue tessili, con l’obiettivo di analizzare le rimozioni in termini di contaminanti convenzionali come COD, nutrienti e coloranti. L’aggiunta di glucosio ha permesso di ricreare le condizioni inziali di COD in un refluo tessile di 900 ± 400 mg/L. Invece, l’immissione di NaCl ha permesso di calibrare la conducibilità tra 5200÷5750 μS/cm, così da ottenere, a parità di densità elettrica, effetti più considerevoli dall’applicazione del campo elettrico con costi energetici minori. I due bioreattori hanno continuamento operato per 37 giorni in condizioni di controllo costanti dei parametri chimico-fisici. I parametri necessari al fine di ottenere condizioni ottimale alla crescita batterica come la temperatura, l’ossigeno disciolto e il pH sono stati monitorati durante tutta la durata della “run” sperimentale. La temperatura è risultata in media pari a 19-22 °C, mentre il pH e l’ossigeno disciolto si attestano rispettivamente in media pari a 8.50-9.00 e 6.00-8.20 mg/L.
Indagini sulla variazione nel tempo della torbidità degli effluenti, della pressione di transmembrana (TMP) e della presenza di solidi sospesi totali e volatili nelle miscele aerate, hanno permesso una semplice determinazione delle prestazioni dei moduli filtranti e del tempo necessario per la formazione dello strato dinamico autoformante (SFDM) per entrambe le membrane. Tali risultati attestano la formazione della membrana dinamica che avviene per valori inferiori 5 NTU, in accordo con precedenti studi condotti da \cite{XIONG201688}. L’effetto positivo dei due sistemi sulla riduzione di torbidità è possibile costatarlo anche qualitativamente, attraverso un approccio ottico diretto come rappresentato in Fig. 9, dimostrando che entrambi i sistemi hanno prodotto i risultati sperati.