Purposes of this study were to evaluate operational performance of submerged membrane bioreactor (MBR) combined with periodic chemical backwash. Five lab-scale submerged MBRs were performed in accordance with NaOH dose, backwash solution volume. While filtration resistance of MBR system without backwash (Control) was increased persistently from startup, those of four MBR systems (RUN 1-4) with chemical backwash were maintained at $(1.4{\pm}0.16){\times}10^{12}$, $(8.6{\pm}0.90){\times}10^{11}$, $(1.9{\pm}0.10){\times}10^{12}$, $(1.4{\pm}0.10){\times}10^{12}l/m$, respectively. Under chemical backwash condition of 0.0230 M, 375 mL, permeability of membrane was highest at flux of $30L/m^2/hr$. According to results from experiment that changing condition of dose and volume, it was estimated that effect of chemical dose acts more greatly than backwash solution volume. Because COD removal rates of all MBR systems with chemical backwash were more than 96%, it was proved that NaOH added to backwash solution did not affect microorganism.
With the rise in membrane applications, residuals management has become a growing challenge for membrane system. The primary residuals of MF/UF (microfiltration/ultrafiltration) system results from the wastes generated during backwashing. Many regulatory agencies, utilities, and water process engineers are unfamiliar with the characteristics and methods for treatment and disposal of membrane residuals. Therefore, this study was performed to investigate the backwash residuals water quality from the pressurized system with and without pre-coagulation, and to suggest approaches for the backwash residuals treatment. Pressurized MF system was installed at Guui water intake pumping station and operated with raw water taken from the Han River. We compared performances with and without the recycling backwash residuals at flux conditions, 50 LMH and 90 LMH with and without pre-treatment (coagulation). Based on the results, recycling of backwash residuals in pressurized system with pre-coagulation showed applicability of backwash residuals managements. Moreover, the recovery rate also increased up to over 99%.
Both surface wash and backwash are considered as one of the most important methods that can improve the filtration efficiency in the existing water treatment plant. This study has mainly focused on the improvement of filtering efficiency by controlling surface wash and backwash time, and water level before backwash (when drained up to the trough, when drained up to 10 cm above filter bed, and when drained below 10 cm filter bed). Filtration efficiency was shown a little bit of differences depending on the operating conditions like surface wash injection pressure, the distance control between filter bed and the facility, and the types of surface wash. When the water level before backwash was reached up to 10 cm below filter bed after draining, however, the filtration velocity and the turbidity removal efficiency in the filter bed was improved. When the surface wash followed by backwash is longer, it showed a similar result. Because the proper adjustment of surface washing time makes filtration efficiency higher, therefore, it is necessary to set up the backwash time moderately.
Many other countries have investigated the new backwash water treatment process to save the existing water resource. There are various methods for reusing backwash water, but the membrane system has received the most interest for its efficiency. The objective of this study was to certify the application of membrane filtration system for the backwash water treatment. The experiment equipment was composed of Lab scale tubular membrane filtration system. Generally, cross-flow operation mode is used in the tubular membrane system but cross-flow operation mode demands high electric cost mainly for the pump energy. So to cut off electric cost, dead-end operation mode was used in this experiment. Filtration and bleed operation cycle was used in this membrane system. Backwash water was concentrated during the filtration process and when backwash water reached our target suspended solid concentration, it was discharged from this system. For efficient operation of filtration and bleed, mathematical matrix was drawn up and with this matrix we could simulate various sets of filtration and bleed time.
This study is about backwash condition and membrane fouling at continuous coagulation/ultrafiltration process in water treatment. The capacity of pilot plant was $0.06m^3/d$. The result of the test, Backwash cycle time and duration time had a significant effect on the efficiency of system and backwash. Backwash duration time was determined to be fixed in 30 seconds for the system with more than 95% recovery rate, It needed 30 minute backwash frequency. During the continuous operation, membrane fouling was analyzed by determining the filtration resistance ($R_i$) and cake layer resistance ($R_c$). At the initial stage, filtration resistance highly influenced the fouling behavior. But after 1.5 hours, cake layer resistance became more important than filtration resistant.
Slimane, Fatma Zohra;Ellouze, Fatma;Amar, Nihel Ben
Environmental Engineering Research
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제24권2호
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pp.298-308
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2019
This work deals with the membrane fouling mode and the unclogging in seawater ultrafiltration process. The identification of the fouling mechanism by modeling the experimental flux decline was performed using both the classical models of Hermia and the combined models of Bolton. The results show that Bolton models did not bring more precise information than the Hermia's and the flux decline can be described by one of the four Hermia's models since the backwash interval is ${\leq}60$ min. An experimental screening study has been then conducted to choose among 5 parameters (backwash interval, duration, pulses and the flow-rate or injected hypochlorite concentration) those that are the most influential on the fouling and the net water production. It has emerged that fouling is mainly affected by the backwash interval; its prolongation from 30 to 60 min engenders an increase in the reversible fouling and a decrease in the irreversible fouling. This later is also significantly reduced when the hypochlorite concentration increases from 4.5 to 10 ppm. Moreover, the net water production significantly increases with increasing the filtration duration up to 60 min and decreases with decreasing the backwash duration and backwash flow-rate from 10 to 40 s and from 15 to ${\geq}20L.min^{-1}$, respectively.
To obtain the experimental data for design and operation of actual filtration processes, a sand filter and three kinds of dual media filters in pilot-plant scale were operated in this study. We analyzed the effect of filter medium composition on the filter performance and the effects of backwash water flow rates, length of stream line and air flow rate on the filter backwash efficiency. We also compared the efficiencies of the combined air-water backwashing and the water backwashing in dual media filters. As the backwash water flow rates or the length of stream line increased, the final turbidity of backwash water was decreased and the filtration duration time after backwash was increased. In the case of the combined air-water backwashing, the backwash water quantity needed for backwashing the dual media filters could be decreased. The total volume of filtered water for the dual media filters during filter run was over three times larger than that for the sand filter. The dual media filters could be operated at a high filtration rate of 360 m/day.
UF를 이용한 용존성 유기물질 제거시 파울링을 저감할 수 있는 운전인자를 알아보기 위하여 pilot plant 규모의 중공사형 UF막을 다양한 실험조건에서 운전하였다. 연구결과 유입압력이 높으면 막표면에 생성된 케익의 압밀화화 흡착이 증대되어 막간차압의 증가폭과 투과플럭스 감소폭이 커졌다. 역세효과는 역세압을 높여서 유효압을 증가시키거나 역세빈도를 짧게 할수록 좋았다. 유효압이 증가할수록 역세후 막표면의 오염물질이 감소하고 역세빈도가 짧을수록 재순환수의 오염물질농도가 감소하기 때문이다. 파울링과 상관성이 높은 운전인자는 역세압, 유입압력, 회수율, 누적투과플럭스, 투과플럭스였다. 이 중 역세압력이 파울링과 가장 밀접한 관계가 있었고 유입압력이 두 번째로 상관성이 높았다. 이것으로 보아 막표면의 케익층 압밀화와 흡착의 원인이 되는 압력이 파울링과 밀접한 관계가 있는 것으로 생각된다.
The main object of this work was to determine the influence of periodic chemical backwash on filtration resistance in membrane filtration system. In this work Hermia's models were used to investigate the fouling mechanisms involved in the microfiltration of $0.45{\mu}m$ filtered sewage feed. Batch microfiltration experiments were performed at transmembrane pressure 0.4 bar and different feed SCOD concentration (9~67 mgSCOD/L). The results showed that the best fit to experimental data corresponded to the intermediate blocking model followed by the standard and complete blocking model for all the experimental conditions tested. From the simulation results of filtration performance, it was found that in order to maintain sustainable operation of membrane filtration system, irreversible foulant component accumulated continuously on membrane surface and/or pore must be effectively removed. In addition, it was verified that periodic chemical backwash using NaOCl or NaOH effectively improved filtration performance of membrane.
In this study, both sedimentation and thickening experiments were conducted for residuals produced from an advanced water treatment plant for more accurate and practical design of residual treatment train. In order to design a backwashed residual sedimentation basin (SRSB) in the filter backwash water recycle system, two kinds of backwash waters, one from sand filter (SFBW) and the other from GAC adsorption bed (GACBW), were separately collected and their surface loading rate measured. In addition, in order to design a gravity thickener, batch thickening tests were conducted for concentrated residuals taken from sedimentation basin and their limiting solid flux ($SF_{L}$) measured. From the experimental results and consideration of the seasonal characteristics of the residual, surface loading rate of $70m^{3}/m^{2}{\cdot}d$ was proposed as a design parameter for SRSB and solid loading rate of 20 kg $TS/m^{2}{\cdot}d$ was proposed as a design parameter for gravity thickeners. Finally, the material mass-balance was made for the design of each unit process in the residual treatment train.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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