Electrodialysis Parameter Optimisation following Aeration Strategy of Anaerobic Membrane Bioreactor effluent to Enhance Water Quality and Nutrient Recovery

[EN] Considering scaling and membrane adsorption limiting phosphorus recovery in previous studies, this work proposes integrating Anaerobic Membrane Bioreactor effluent aeration with Electrodialysis, improving treatment performance. The objective is to produce two streams: a nutrient-rich stream sui...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autores: Hernández Cuenca, Silvia, Serralta Sevilla, Joaquín|||0000-0001-5015-0689, Barat, Ramón|||0000-0003-0484-3614, Carrillo-Abad, J., Bouzas, A.
Tipo de recurso: artículo
Fecha de publicación:2025
País:España
Institución:Universitat Politècnica de València (UPV)
Repositorio:RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valéncia
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:riunet.upv.es:10251/232253
Acceso en línea:https://riunet.upv.es/handle/10251/232253
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Palabra clave:Electrodialysis
Nutrient recovery
Circular economy
Sulphides
Aeration
06.- Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos
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description [EN] Considering scaling and membrane adsorption limiting phosphorus recovery in previous studies, this work proposes integrating Anaerobic Membrane Bioreactor effluent aeration with Electrodialysis, improving treatment performance. The objective is to produce two streams: a nutrient-rich stream suitable for recovery, and a diluted stream meeting discharge regulations. Short-term experiments were conducted under varying currents and applied voltages, aiming to determine the best operating conditions. Subsequently, long-term experiments were conducted to assess operational stability, and overall system performance. Results indicated that 0.1A and 7.5V were the best values for galvanostatic and potentiostatic mode. Moreover, long-term tests demonstrated that electrodialysis effectively concentrated nitrogen and phosphorus, enabling their recovery, while reducing pollutant load in the effluent. Specifically, in the concentrate up to 952.35 mg NH4-N/L and 72.44 mg PO4-P/L at 0.1A and 856.04 mg NH4-N/L and 70.05 mg PO4-P/L at 7.5V resulted. Diluted stream meets regulations for nitrogen, obtaining 4.7±0.9 and 3.6±0.5 mg/L at galvanostatic and potentiostatic mode. These findings highlight electrodialysis as a promising and sustainable strategy for nutrient recovery and effluent management in advanced wastewater treatment, although strategies such as multi-stage ED, increasing membrane area, anti-scaling coatings or cleaning protocols are necessary to improve phosphorus removal and ensure compliance with regulatory standards.
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Universitat Politècnica de València https://doi.org/10.13039/501100004233 PAID-11-24 Optimización de la recuperación de recursos en EDAR mediante la integración de la co-carbonización hidrotermal para la valorización de lodos y otros residuos carbonosos (CARBON4REC)
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Subsequently, long-term experiments were conducted to assess operational stability, and overall system performance. Results indicated that 0.1A and 7.5V were the best values for galvanostatic and potentiostatic mode. Moreover, long-term tests demonstrated that electrodialysis effectively concentrated nitrogen and phosphorus, enabling their recovery, while reducing pollutant load in the effluent. Specifically, in the concentrate up to 952.35 mg NH4-N/L and 72.44 mg PO4-P/L at 0.1A and 856.04 mg NH4-N/L and 70.05 mg PO4-P/L at 7.5V resulted. Diluted stream meets regulations for nitrogen, obtaining 4.7±0.9 and 3.6±0.5 mg/L at galvanostatic and potentiostatic mode. These findings highlight electrodialysis as a promising and sustainable strategy for nutrient recovery and effluent management in advanced wastewater treatment, although strategies such as multi-stage ED, increasing membrane area, anti-scaling coatings or cleaning protocols are necessary to improve phosphorus removal and ensure compliance with regulatory standards.This research work has been supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation by "RECREATE" (PID2020-114315RB-C21/22) and "MEM4REC" (CTM2017-86751-C2-1/2-R) projects, jointly with the European Regional Development Fund (ERDF) , which are gratefully acknowledged. Authors would also like to thank the Vice-Rectorate for Research at the Universitat Politecnica de Valencia (PAID-11-24 and PAID-01-23) and the Vice-Rectorate for Research at the Universitat de Valencia (UV-INV-AE-3673218) for their support.ElsevierDepartamento de Ingeniería Hidráulica y Medio AmbienteInstituto Universitario de Ingeniería del Agua y del Medio AmbienteEscuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y PuertosUniversitat de ValènciaAgencia Estatal de InvestigaciónUNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIAUniversitat Politècnica de ValènciaRepositorio Institucional de la Universitat Politècnica de València Riunet20252025-11-01journal articlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501VoRhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/articleapplication/pdfhttps://riunet.upv.es/handle/10251/232253reponame:RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valénciainstname:Universitat Politècnica de València (UPV)InglésengAgencia Estatal de Investigación http://dx.doi.org/10.13039/501100011033 Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2013-2016 CTM2017-86751-C2-1-R ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA APLICACION DE LA TECNOLOGIA DE MEMBRANAS PARA POTENCIAR LA RECUPERACION DE RECURSOS EN LAS EDAR ACTUALESAgencia Estatal de Investigación http://dx.doi.org/10.13039/501100011033 Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2013-2016 CTM2017-86751-C2-2-R MODELACION Y CONTROL PARA LA IMPLEMENTACION DE LA LA TECNOLOGIA DE MEMBRANAS EN LAS EDAR ACTUALES PARA SU TRANSFORMACION EN ESTACIONES DE RECUPERACION DE RECURSOSAgencia Estatal de Investigación http://dx.doi.org/10.13039/501100011033 Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020 PID2020-114315RB-C21 INTEGRACION DE LA CARBONIZACION HIDROTERMAL EN INSTALACIONES DE RECUPERACION DE RECURSOS PARA VALORIZAR LA MATERIA ORGANICA Y RESOLVER LOS PROBLEMAS SANITARIOS DE LOS LODOS.Agencia Estatal de Investigación http://dx.doi.org/10.13039/501100011033 Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020 PID2020-114315RB-C22 ESTUDIO DE TECNOLOGIAS PARA LA RECUPERACION DE NUTRIENTES DE LAS CORRIENTES OBTENIDAS EN INSTALACIONES DE RECUPERACION DE RECURSOS CON CARBONIZACION HIDROTERMAL DE LODOS.Universitat Politècnica de València https://doi.org/10.13039/501100004233 PAID-11-24 Optimización de la recuperación de recursos en EDAR mediante la integración de la co-carbonización hidrotermal para la valorización de lodos y otros residuos carbonosos (CARBON4REC)Universitat Politècnica de València https://doi.org/10.13039/501100004233 PAID-01-23Universitat de València https://doi.org/10.13039/100008457 UV-INV-AE-3673218open accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Reconocimiento - No comercial (by-nc) http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:riunet.upv.es:10251/2322532026-06-13T07:49:27Z
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