Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.35
no.12
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pp.877-882
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2013
The application of ultrafiltration (UF) and microfiltration (MF) membranes has been increased for drinking water purification. The advantages of UF/MF membrane process compared to conventional treatment processes are stable operation under varying feed water quality, smaller construction area, and automatic operation. Most membrane treatment plants are designed with polymeric membranes. Recently, some studies suggested that the process of treating surface water with ceramic membranes is competitive to the application of polymeric membranes. Higher water flux, less frequent cleaning, and much longer lifetime are the advantages of ceramic membrane comparing to polymeric membrane. Therefore, this research focused on the application of ceramic MF membrane pilot plant at the slow sand filtration plant. The ceramic membrane pilot plant has three trains that used raw water and sand filtered water as a feed water, respectively. For optimizing the pilot plant process, the coagulation with PACl coagulant was used as a pretreatment of ceramic membrane process. In addition, CEB (Chemical Enhanced Backwash) process using $H_2SO_4$ and NaOCl was used for 1.5 days, respectively. The experimental results showed that applying the optimum coagulant dose before membrane filtration showed enhancing membrane fluxes for both raw water and sand filtered water. Also, when using raw water as a feed of membrane, minimum fouling rate was 2.173 kPa/cycle with 25 mg/L of PACl and when using sand filtered water, the minimum fouling rate was 0.301 kPa/cycle with 5 mg/L of PACl.
Park, Keun Young;Choi, Yang Hun;Jin, Yong Chul;Kang, Sun Ku;Kweon, Ji Hyang
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.27
no.1
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pp.101-112
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2013
Integrated process with coagulation and microfiltration as an advanced water treatment has been expanded its application in recent years due to its superb removal of particles and natural organic matter. In usual, effectiveness of coagulation sometimes determines performance of the whole system. Several new polymeric coagulants introduced to water utilities for better efficiency were studied in this paper. Three polymeric coagulants (i.e., PACl, PACs, and PAHCs) along with alum were evaluated for removal of natural organic matter, especially for reduction of trihalomethane formation potential, for which regulation has become stringent. Turbidity removal was closely related to pH variation showing the reduced turbidity removal by PACs due to the decreases in the pH of supernants at high doses. The four coagulants showed different organic matter removal during coagulation and affected the removal in microfiltration. For instance, DOC concentration was not reduced by microfiltration when PAHCs were used however 10 % of DOC removal was observed by microfiltration with alum coagulation. Coagulation pretreatment also impacted the THM removals, i.e., approximately 30 % of THMs and 13 % of DOC was removed by microfiltration only, but 40 to 67 % of THMs and 30 % of DOC was removed by the integrated process. Strategies on selection of coagulants are needed depending on characteristics of target pollutants in raw waters.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.37
no.6
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pp.325-331
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2015
The experimental results of the characteristics of aluminum based and ferric based coagulants for the Nakdong River water showed that the main hydrolysis species contained in alum and $FeCl_3$ are monomeric species of 98% and 93.3%, respectively. The PACl of r=1.2 produced by the addition of base contained 31.2% of polymeric Al species and the PACl of r=2.2 contained 85.0% of polymeric Al species, as showing more polymeric Al species with increasing r value. Coagulation tests using Al(III) and Fe(III) salts coagulants for the Nakdong River water showed that the coagulation effectiveness of turbidity and organic matter was high in the order of $FeCl_3$ > PACl (r=2.2) > PACl (r=1.2) > alum. $FeCl_3$ has showed better flocculation efficiency than Al(III) salts coagulants. In addition, in case of Al(III) coagulants, the Al(III) coagulants of higher basicity, which contained more polymeric Al species, resulted in better coagulation efficiency for both turbidity and organic matter removed. The optimum pH range for all of the coagulants investigated was around pH 7.0 under the experimental pH range of 4.0~9.5. Especially, the highest basicity PACl (r=2.2) and $FeCl_3$ were considered as more appropriate coagulants for the removal of turbidity in the case of raw water exhibiting higher pH.
The overall objective of this research was to find out the role of rapid mixing conditions in the species of hydrolyzed Al(III) formed by Al(III) coagulants and to evaluate the distribution of hydrolyzed Al(III) species by coagulant dose and coagulation pH. When an Al(III) salt was added to water, monomeric Al(III), polymeric Al(III), precipitate Al(III) was formed by Al(III) hydrolysis. The method of hydrolyzed Al(III) species characterization analysis was based on timed spectrophotometer with ferron as a color developing reagent. The hydrolytic species were divided into monomer, polymer, precipitate from the reaction kinetics. And then, the color intensity for monomeric Al(III) was read 3 min after mixing. With standard Al solution containing monomeric Al(III) only, the Al-ferron color intensity slightly increased with until about 3 min. During the rapid mixing period, for purewater, formation of dissolved Al(III) (monomer and polymer) was similar to rapid mixing condition, but for raw water, the species of Al(III) hydrolysis showed different result. During the rapid mixing period, for high coagulant dose, Al-ferron reaction increases rapidly. The kinetic constants, Ka and Kb, derived from Al-ferron reaction. The kinetic constants followed very well the defined tendencies for coagulation condition. For pure water, when the rapid mixing time increased, the kinetic constants, Ka and Kb showed lower values. Also, for raw water, when the rapid mixing time increased, the kinetic constants, Ka and Kb showed lower values.
High performance polysulfone microfiltration membranes with a high were successfully prepared by vapor induced phase separation (VIPS) coupled with non-solvent induced phase separation (NIPS) process. Asymmetric Membranes were prepared with PSF/DMF/PVP/PEG/DMSO/water mixed solutions and water/IPA coagulant. PSF, DMF, PVP, PEG, DMSO, water was used as a membrane polymer, a solvent, a hydrophilic polymer additive, a polar protic liquid polymer, a polar aprotic nonsolvent, and a polar protic nonsolvent in the casting solution, respectively. The addition of polar aprotic nonsolvents, and polar protic nonsolvents is a convenient and effective method to control membrane structure. In order to control the morphology of polymeric membranes, the spontaneous emulsification induced by drawing water vapor into the exposed casting solution surface has been used. Control of the internal morphology of polymeric membranes by using mixed coagulation solution such as water and IPA is discussed in the present work. The pure water permeability, pore size distribution, surface hydrophilicity and membrane morphology were investigated. Due to the addition of DMSO to casting solution, the mean pore size increased almost $0.2{\mu}m$ and the water flux increased about 1000-1800 LMH.
The purpose of this study is to produce high putity composite powder composed of Fe-oxide, Mn-oxide and Mn-ferrite having superior homogencity in composition and particle size distribution by co-roasting process. Binary component metal (Fe, Mn) chloride solutions were produced by dissolving mill scale and ferro-mangancse alloy in hydrochloric acid. These chloride solutions contained the impurities such as SiO$_{2}$, P, Al, Ca and Na, which were originated from the Fe/Mn source materials. The neutralization and polymeric coagulant method were adoped to refine the hydrochloric liquor. When pH is far below the isoelectric point (pH 2-3), the SiO$_{2}$ was the most effectively reduced element, while other impurities remained unchanged. By increasing pH above 3, most of the impurities could be reduced effectively due to the coprecipitation reaction. The polymeric coagulants such as poly vinyl alcohol, resin amine and ammonium molybdate were found to have no effect on the spray roaster designed by the authors. The produced oxide powders were confirmed to be mixtures of Fe-oxide, Mn-oxide and mn-ferrite. the powders were homogeneously mixed and the particle size increased sleeply with increasing co-roasting temperature.
Although flotation techniques are often used for the removal of algal particles, the practicality of algae-harvesting technologies is limited owing to the complex and expensive facilities and equipment required for chemical coagulation. Here, we examined the feasibility of an approach to separating algal particles from water bodies without the need for chemical coagulants, depending on the condition of the algae, and to determine the optimal conditions. Using Anabaena sp., a cyanobacterium causes algal blooms in lakes, we stimulated auto-flocculation in algal particles without coagulants and conducted solid-liquid separation experiments of algal particles under various conditions. The six cultivation columns included in our analysis comprised four factors: Water temperature, light intensity, nutrients, and carbon source; auto-flocculation was induced under all treatments, with the exception of the treatment involving no limits to all factors, and algal particles were well-settled under all conditions for which auto-flocculation occurred. Meanwhile, flotation removal of auto-flocculated algal particles was attained only when nutrients were blocked after algae were grown in an optimal medium. However, no significant differences were detected between the functional groups of the extracellular polymeric substances (EPSs) of floated and settled algal particles in the FT-IR peak, which can cause attachment by collision with micro-bubbles.
This experiment was performed on three parts with prepared coagulants. (1) The characterization of coagulation for PACI coagulants. (2) Comparison of the characterization of coagulation with PAS and PACI coagulants. And (3) Comparison of the characterization of coagulation for the addition of calcium with PACI. Coagulation experiments were conducted with several dosages and pH for each coagulants. For the characterization of coagulation with PACI coagulants, coagulation of Nakdong river waters with three PACls (r=2.0, 2.2, 2.35) showed that the effectiveness of the three coagulants can be considered as r=2.2 > 2.0 > 2.35 which are also the order of higher polymeric aluminum contents. For the comparison of the characterization of coagulation for PAS and PACI coagulants, PAS (r=0.75) coagulants was more effective than other coagulant for the removal of organic matters by sweep floc mechanism with $A;(OH)_{3(S)}$. For comparison of the characterization of coagulation for the addition of calcium with PACI, the presence of divalent cation like $Ca^{2+}$ was supposed to influence the complex formation of organic anions. From the result of test on coagulation at various pH ranges, the PACI was least affected by the coagulation pH, and the addition of calcium to PACI was very effective for the removal of turbidity and organic materials over broader pH range (pH 4-9).
By supplying air intermittently in various mode, the effects of oxic/anoxic time ratio and air scrubbing in aeration condition on the membrane flux and permeability were investigated. When suction pump stops, vacuum pressure remains inside the suction pump. Therefore, the effect of remaining vacuum pressure in the suction pump on fouling of membrane was investigated. The effect of EPS (Extra cellular Polymeric Substance) which is generated due to the long SRT and high concentration of MLSS and the dose of coagulant on the membrane were also investigated. The suitable oxic/anoxic time ratio for the best removal efficiency of organic matter and nitrogenous matter was 40 minutes (Oxic) : 20 minutes (Anoxic). At this time ratio, alum was dosed into the aeration tank. The result of dosing alum was that the concentration of alum solution might affect nitrification and denitrification. To remove 1 mg/L of phosphorus in MBR process, it needs 0.75 mg/L of alum solution.
The coagulation efficacy of Al-based coagulants (such as Alum, PACS, and PACC) was investigated to ascertain removal efficiencies of turbidity and phosphate with variation of solution pH, coagulant dosages, and pre-dilution ratios. The efficacy of Al-based coagulants was maximized in the pH range of 6~9. Under the initial condition of pH 8, $10mg/L\;{PO_4}^{3-}$, and 20 NTU, Al-based coagulants exhibited a similar efficacy in the removal of turbidity, whereas the removal efficiency of phosphate was clearly dependent on the basicity of coagulants: Alum (0%) > PACS (45~50%) > PACC (70%). At high initial turbidity of 100 NTU, polymeric coagulants, such as PACS and PACC, exhibited a higher removal efficiency of turbidity compared to Alum. In comparison to direct injection of coagulants at low initial turbidity (20 NTU), 500~2000 times pre-diluted Alum, exhibited reduced coagulation efficacy; however, removal efficiencies of turbidity and phosphate increased with the increase of retention time. Pres-diluted PACC exhibited the enhanced coagulation efficacy followed by silght decrease of the removal efficiencies with increase of the retention time. At high initial turbidity of 100 NTU, pre-diluted Alum and PACC exhibited higher removal efficiencies of turbidity and phosphate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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