Kim, Kwan Yeop;Lee, Eui Jong;Kwon, Jin Sub;Kim, Hyung Soo
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.23
no.6
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pp.855-864
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2009
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.
On the subject of river bed water in Seomjin river, it had accomplished the verifying experiment of membrane filtration pilot plant for evaluating the applicability of its process throughout the prediction of membrane fouling as a function of the pore size of membrane and the determination of optimum coagulant dosage. On the result of the experiment for the evaluation of the membrane fouling as a function of the pore size, a increasing rate of irreversible resistance of membrane pore size $0.1{\mu}m$ and $0.01{\mu}m$ was measured each $0.44{\times}10^{12}/m^2$ and $0.42{\times}10^{12}/m^2$, respectively. And on the result of Flux-test, it showed that the optimum coagulant dosage was measured lower than the it of the Jar-test. The result to be operated in a condition of a permeate flux $1.0{\sim}1.5m^3/m^2{\cdot}day$ without coagulation and a permeate flux $1.0{\sim}2.0m^3/m^2{\cdot}day$ with coagulation was maintained at stable trans-membrane pressure (TMP) value for 6 months up to. Therefore it showed that the stable operation without the coagulation was possible on permeate flux $1.0{\sim}1.5m^3/m^2{\cdot}day$ in the operation of membrane filtration process.
The impact of sodium hydroxide, which is one of chemicals of clean in place (CIP) for removing membrane fouling, on the PVDF membrane is reviewed with respect to physical/chemical structural change, the permeability affected therefrom. Based on the cleaning concentration applied in membrane water treatment facilities, 10% of accumulated defluorination was confirmed up to 166g.hr/L which reflects the exposure time. However, membrane resistance was confirmed to be reduced by about 10%. Through FT-IR and EDS analysis, reduction of F and change of are confirmed as factors that affect the permeability of membrane. Membrane resistance, which affects permeability, is affected by loss of additives for hydrophilicity, rather than defluorination of PVDF material. Therefore, in order to check membrane degradation degree, an accelerated test by NaOH was carried out, loss of additives was confirmed, and then PVDF inherent characteristic was observed.
In this study, the effects of operating conditions on the formation of reversible and irreversible fouling were investigated in the filtration using ceramic membrane for water treatment process. The effect of coagulation pretreatment on fouling formation was also evaluated by comparing the performance of membrane filtration both with and without addition of coagulant. A resistance-in-series-model was applied for the analysis of membrane fouling. Total resistance (RT) and internal fouling resistance (Rf) increased in the membrane filtration process without coagulation as membrane flux and feed water concentrations increased. Internal fouling resistance, which was not recovered by physical cleaning, was more than 70% of the total resistance at the range of the membrane flux more than $5m^3/m^2{\cdot}day$. In the combined process with coagulation, the cake layer resistance (Rc) increased to about 30-80% of total resistance. As the cake layer formed by coagulation floc was easily removed by physical cleaning, the recovery rate by physical cleaning was 54~90%. It was confirmed from the results that the combined process was more efficient to recover the filtration performance by physical cleaning due to higher formation ratio of reversible fouling, resulted in the mitigation of the frequency of chemical cleaning.
Kim, Minjae;Lim, Jae-Lim;Lee, Kyung-Hyuk;Lee, Young-Joo;Kim, Suhan
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.30
no.1
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pp.1-8
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2016
Temperature correction trans-membrane pressure (TC-TMP) is frequently used as a fouling index in membrane water treatment plants. TC-TMP equation is derived based on an assumption that the total membrane resistance (i.e. the sum of the intrinsic membrane resistance and fouling resistance) is not affected by temperature. This work verified the validity of this assumption using microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) membranes with and without fouling. The foulants used in the work were kaolin (inorganic) and humic acid (organic). The intrinsic resistances of MF and UF membranes remains at constant values regardless of temperature change. When the same amount of foulants were accumulated on the membrane, inorganic fouling resistance with kaolin was constant regardless of temperature change while organic fouling resistance with humic acid decreased at higher temperatures, which means that TC-TMP cannot be used as a fouling index when organic fouling occurs in a real field application. Since TC-TMP underestimates the amount of fouling at higher temperatures, more attention should be necessary in the operation of membrane water treatment plant in a hotter season like summer.
Ha, Keum Ryul;Kim, Kwan Yeop;Kim, Hyo-Sang;Lee, Yong Soo;Song, June Sup;Kim, Chung Hwan;Yeom, Ick Tae;Lee, Yong Hoon;Kim, Hyung Soo
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.22
no.1
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pp.79-86
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2008
In Korea, most of the drinking water treatment relied upon the availability of the surface water, of which the raw water quality varied significantly by season and location. Therefore, the comparison of two operation modes (Pressurized type and Submerged type membrane system) must be estimated before the long-term establishment of two systems. In this study, two pilot-scale microfiltration systems with the capacity of $50m^3/day$ were installed and operated in two different modes, and the applicability of the system was determined based on the results such as the TMP (Trans-Membrane Pressure) and flux. For quantitatively comparing the two systems, a new concept, DRF (Differential Resistance Fraction) was introduced. The accumulated sum of the permeate after each cycle of chemical cleaning was also used as a tool for the system comparison.
Chung, Tai Hak;Lee, Jong Hoon;Kim, Hyoung Gun;Bae, Young Kyoung
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.34
no.6
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pp.406-413
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2012
Effect of three additives, chitosan, ferric chloride, and MPE50 on membrane fouling reduction was studied. They were introduced with various dosing rate into activated sludge, and changes in filtration resistance measured by the batch cell filtration test were evaluated. Both the filtration resistance and the specific cake resistance were minimized at 20 mg/g-MLSS with chitosan, 70 mg/g-MLSS with ferric chloride, and 20 mg/g-MLSS with MPE50 addition, respectively. Introduction of the additives into the activated sludge resulted in reduction of not only cake resistance, but also fouling resistance. However, the chitosan addition to three different activated sludge resulted in three different optimal dose of 10, 20, 30 mg/g-MLSS, respectively. This implies that the optimal dose is dependent on sludge characteristics rather than a constant value. Overdose above the optimal dosage always aggravated filterability in all cases. Zeta potential of sludge flocs, relative hydrophobicity, floc size distribution, soluble EPS concentration and supernatant turbidity were measured in order to analyze fouling reduction mechanism. Nearly neutral surface charge along with the largest particle size was observed at the optimal dose. This could be explained by particle destabilization and restabilization mechanism as positively charged additives were injected into sludge flocs of negative surface charge. Both soluble EPS concentration and supernatant turbidity also showed the lowest value at the optimal dose. These foulants are believed to be coagulated and entrapped in sludge flocs during flocculation. Chitosan and MPE50 which are cationic polymeric substances showed higher reduction in both soluble EPS and fine particles comparing with ferric chloride.
For advanced drinking water treatment of high turbidity water, we used the hybrid module that was composed of photocatalyst packing between outside of tubular ceramic microfiltration membrane and membrane module inside. Photocatalyst was PP (polypropylene) bead coated $TiO_2$ powder by CVD (chemical vapor deposition) process. Instead of natural organic matters (NOM) and fine inorganic particles in natural water source, modified solution was prepared with humic acid and kaolin. Water-back-flushing of 10 sec was performed per every period of 10 min to minimize membrane fouling. Resistance of membrane fouling ($R_f$) decreased and J increased as concentration of humic acid changed from 10 mg/L to 2 mg/L, and finally the highest total permeate volume ($V_T$) could be obtained at 2 mg/L. Then, treatment efficiencies of turbidity and $UV_{254}$ absorbance were above 98.5% and 85.7%, respectively. As results of treatment portions by membrane filtration, photocatalyst adsorption, and photo-oxidation in MF, MF + $TiO_2$, and MF + $TiO_2$ + UV processes, turbidity was treated little by photocatalyst adsorption, and photo-oxidation. However, treatment portions of humic acid by adsorption and photo-oxidation were above 10.7 and 8.6%, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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