The periodic water-back-flushing using permeate water was performed to minimize membrane fouling and to enhance permeate flux in tubular ceramic ultrafiltration (UF) system for Gongji stream water treatment in Chuncheon city. The filtration time (FT), which was the water-back-flushing period, 2 min with periodic 15 sec water-back-flushing showed the highest value of dimensionless permeate flux ($J/J_o$), and the lowest value of resistance of membrane fouling ($R_f$), and we acquired the highest total permeate volume ($V_T$) of 6.35 L. Consequently FT 2 min at back-flushing time (BT) 15 sec could be the optimal condition in advanced UF water treatment of Gongji stream. Then the average rejection rates of pollutants by our tubular ceramic UF system were 99.4% for Turbidity, 31.8% for $COD_{Mn}$, 22.6% for $NH_3$-N and 65.9% for T-P.
The effect of water back-flushing period (FT) and water back-flushing time (BT) was compared with the previous study of nitrogen back-flushing in viewpoints of resistance of membrane fouling ($R_f$), permeate flux (J), and total permeate volume ($V_T$) in hybrid process of tubular ceramic microfiltration and PES (polyethersulfone) beads loaded $TiO_2$ photocatalyst for advanced drinking water treatment. As FT decreasing, Rf decreased, but J and $V_T$ increased. Turdity treatment efficiency was the maximum at NBF (no back-flushing) and increased a little as FT decreasing in both water and nitrogen back-flushing. Organic matter treatment efficiency was the maximum at FT 4 min in water back-flushing, but increased as FT decreasing in nitrogen back-flushing. As BT increasing, Rf and resistance of reversible membrane fouling ($R_{rf}$) decreased, but J and $V_T$ increased. The turdity treatment efficiency was almost constant beyond 98% in water back-flushing, but increased as BT increasing except NBF in nitrogen. The organic matter treatment efficiency was the maximum at BT 6 sec in water back-flushing, but increased as BT increasing except NBF in nitrogen. The $V_T$ was the maximum at BT 30 and FT 2 min, and optimal condition was BT 30 sec per FT 2 min in this experimental range.
We performed periodic water-back-flushing using permeate water to minimize membrane fouling to enhance permeate flux in tubular ceramic microfiltration system for water treatment of high turbid source. The filtration time (FT) = 2 min with periodic 6 sec water-back-flushing showed the highest value of dimensionless permeate flux ($J/J_o$), and the lowest value of resistance of membrane fouling ($R_f$), and we acquired the highest total permeate volume $(V_T)\;=\;6.805L$. Also in the result of BT effect at fixed FT = 10 min and BT (back-flushing time) = 20 sec showed the lowest value of $R_f$ and the highest value of $J/J_o$, and we could obtain the highest $V_T\;=\;6.660\;L$. Consequently, FT = 2 min and BT = 6 sec could be the optimal condition in water treatment of high turbid source above 10 NTU. However, FT = 10 min and BT = 20 sec was superior to reduce operating costs because of lower back-flushing frequency. Then the average quality of water treated by our tubular ceramic MF system was turbidity of 0.07 NTU, $COD_{Mn}$ of 1.86 mg/L and $NH_3-N$ of 0.007 mg/L.
The effects of pH, saturated oxygen, and back-flushing media were investigated in hybrid process of tubular ceramic microfiltration and $TiO_2$ photocatalyst-loaded PES (polyethersulfone) beads for advanced drinking water treatment, and compared results of water, nitrogen, or oxygen back-flushing in the viewpoints of membrane fouling resistance ($R_f$), permeate flux (J) and total treated water ($V_T$). $R_f$ decreased, and J and $V_T$ increased as decreasing pH. Turbidity treatment efficiencies were similar at water or nitrogen back-flushing independent of pH, but DOM (dissolved organic matter) treatment efficiency did not have a trend at water back-flushing. $R_f$ at NBF (no back-flushing) with SO (saturated oxygen) was the lower than that at NBF without SO. Also, the DOM treatment efficiency at NBF with SO was the lower than that at NBF without SO. It happened because OH radicals produced by reaction of SO and photocatalyst could dilute with water inside the module. The DOM treatment efficiency of gas back-flushing showed the larger than that of water back-flushing at back-flushig period 10 min. It proved that the adsorption or photo-oxidation of PES beads could be activated by the more effective bead-cleaning of gas back-flushing than water back-flushing.
Effect of humic acid (HA) with periodic nitrogen back-flushing was investigated in hybrid process of alumina microfiltration and photocatalyst for drinking water treatment. It was compared and investigated with the previous results of microfiltration water back-flushing or ultrafiltration nitrogen back-flushing in viewpoints of membrane fouling resistance ($R_f$), permeate flux (J), and total permeate volume ($V_T$). As results, the trends of membrane fouling were different depending on nitrogen or water back-flushing, and depending on ultrafiltration or microfiltration made with the same material. Also, the nitrogen back-flushing using microfiltration was more effective membrane fouling inhibition than ultrafiltration, and the nitrogen back-flushing was more effective than water back-flushing using the same microfiltration membrane. Turbidity treatment efficiencies were almost constant independent of HA concentration, but HA treatment efficiency was the maximum at HA 10 mg/L. From this results, it was shown that the treated water HA quality increased as increasing HA concentration, but HA could be removed the most effectively by photocatalyst beads adsorption and photo-oxidation at HA 10 mg/L.
In this study periodic water-back-flushing using permeate water was performed to minimize membrane fouling and to enhance permeate flux in tubular ceramic micro filtration system for Gongji stream water treatment in Chuncheon city. The filtration time (FT) 2 min with periodic 6 sec water-back-flushing showed the highest value of dimensionless permeate flux ($J/J_0$), and the lowest value of resistance of membrane fouling ($R_f$), and we acquired the highest total permeate volume ($V_T$) of 7.44L. Also in the results of BT effect at fixed FT 10 min, BT (back-flushing time) 20 sec showed the lowest value of $R_f$ and the highest value of $J/J_0$, and we could be obtained the highest $V_T$ of 8.04 L. Consequently FT 10 min and BT 20 sec could be the optimal condition in Gongji stream water treatment. Then the average rejection rates of pollutants by our tubular ceramic MF system were 93.8% for Turbidity, 20.7% for $COD_{Mn}$, 39.2% for $NH_3$-N and 31.5% for T-P.
The effect of humic acid (HA), and the roles of microfiltration (MF), PES (polyethersulfone) beads adsorption, and photo-oxidation were investigated in hybrid process of ceramic MF and PES beads loaded with titanium dioxide ($TiO_2$) photocatalyst for advanced drinking water treatment. The results of water and nitrogen back-flushing were compared in viewpoints of membrane fouling resistance ($R_f$), permeate flux (J), and total permeate volume ($V_T$). Because membrane fouling increased dramatically as increasing HA, Rf increased and J decreased, and finally $V_T$ was the highest at 2 mg/L HA. Average turbidity treatment efficiencies were almost same independent of HA concentration. Average organic matter treatment efficiency was the minimum 71.4% at 10 mg/L HA in water back-flushing, but those were almost constant in nitrogen back-flushing. The hybrid process of MF, PES beads, and UV (MF + $TiO_2$ + UV) have the lowest $R_f$, and the highest J and $V_T$ in both water and nitrogen back-flushing. The turbidity and organic matter treatment efficiencies were the maximum at MF + $TiO_2$ + UV independent of water and nitrogen back-flushing, and decreased sequently as simplifying the process to MF. However, adsorption performed the more important role than photo-oxidation in water back-flushing, and photo- oxidation was the more than adsorption in nitrogen back-flushing.
In this study periodic water-back-flushing using permeate water was performed to minimize membrane fouling and to enhance permeate flux in advanced water treatment by tubular ceramic ultrafiltration membrane for Gongji stream in Chuncheon city. The back-flushing period (FT, filtration time) 2 min with periodic water-back-flushing of 15 sec showed the highest value of dimensionless permeate flux (permeate flux vs. initial permeate flux), and the lowest value of resistance of membrane fouling. Also in the results of BT effect at fixed FT 10 min, BT (back-flushing time) 20 sec showed the lowest value of resistance of membrane fouling and the highest value of dimensionless permeate flux, and we could be obtained the highest total permeate volume of 107.3 L. Consequently FT 10 min and BT 20 sec could be the optimal condition in Gongji stream water treatment, which was the exactly same results of our previous tubular alumina microfiltration. Then the average rejection rates of pollutants by our tubular ceramic UF system were 97.0% for turbidity, 32.1 % for chemical oxygen demand by manganese method, 28.8% for ammoniac nitrogen and 54.4% for T-P.
The effects of pH and oxygen back-flushing were investigated in hybrid process of ceramic microfiltration and PES (polyethersulfone) beads loaded with titanium dioxide ($TiO_2$) photocatalyst for advanced drinking water treatment in viewpoints of membrane fouling resistance ($R_f$), permeate flux (J), and total permeate volume ($V_T$). As increasing pH, $R_f$ decreased and J increased. Finally the maximum $V_T$ could be acquired at pH 9. Treatment efficiencies of turbidity was almost same independent of pH. Treatment efficiency of dissolved organic matters (DOM) decreased as increasing pH. As results of comparing the oxygen and nitrogen back-flushing, $R_{f,180}$ at oxygen back-flushing was the lower than that at nitrogen back-flushing, and the dimensionless final permeate flux ($J_{180}/J_0$) by initial permeate flux ($J_0$) at oxygen back-flushing was maintained the higher than that at nitrogen back-flushing except 10 and 12 min of back-flushing period (FT). Treatment efficiency of turbidity at oxygen back-flushing was a little higher than that at nitrogen back-flushing. Treatment efficiency of the DOM at nitrogen back-flushing was the higher than that at oxygen back-flushing. Also, treatment efficiency of turbidity at saturated oxygen was similar with those of oxygen and nitrogen back-flushing, but the treatment efficiency of DOM was increased significantly because OH radical could be generated by reaction between saturated oxygen and photocatalyst.
In this study, periodic water-back-flushing using permeate water was performed to minimize membrane fouling and to enhance permeate flux in advanced water treatment system by ceramic microfiltration. We investigated effect of water-back-flushing period (FT) and time (BT), and tried to find the optimal operating conditions. BT was fixed at 3 sec and FT was changed in $30{\sim}120$ sec to inspect effect of FT. Also, FT was fixed at 120 sec and BT was changed as $3{\sim}12$ sec at experiment of BT effect. At both two experiments, TMP was fixed at 1.52 bar, water-back-flushing pressure at 0.98 bar, feed flow rate at 0.5 L/min, and feed water temperature at $20^{\circ}C$. As the result, optimal FT was 30 sec at fixed BT 3 sec in our experimental range. It means that the more frequent back-flushing was the more effective to reduce membrane fouling. However, there were not large effects of FT due to a short BT. Then, increasing BT at fixed FT 120 sec could decrease resistance of membrane fouling ($R_f$) and increase permeate flux (J) and dimensionless permeate flux ($J/J_o$), and the most total permeate volume ($V_T$) could be produced at the maximum BT 12 sec.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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