This paper deals with the influence of chemical oxygen demand to nitrogen ratio ((COD/N) ratio) on the performance of an membrane bioreactor. We aim at establishing relations between COD/N ratio, organisms' distribution and sludge properties (specific resistance to filtration (SRF) and membrane fouling). It is also essential to define new criteria to characterize the autotrophic microorganisms, as the measurements of apparent removal rates of ammonium seem irrelevant to characterize their specific activity. Two experiments (A and B) have been carried on a 30 L lab scale membrane bioreactor with low COD/N ratio (2.3 and 1.5). The obtained results clearly indicate the role of the COD/N ratio on the biomass distribution and performance of the membrane bioreactor. New specific criteria for characterising the autotrophic microorganisms activity, is also defined as the ratio of maximum ammonium rate to the specific oxygen uptake rate in the endogenous state for autotrophic bacteria which seem to be constant whatever the operating conditions are. They are about 24.5 to 23.8 $gN-NH_4{^+}/gO_2$, for run A and B, respectively. Moreover, the filterability of the biological suspension appear significantly lower, specific resistance to filtration and membrane fouling rate are less than $10^{14}m^{-2}$ and $0.07\;10^{12}m^{-1}.d^{-1}$ respectively, than in conventional MBR confirming the adv < antage of the membrane bioreactor functioning under low COD/N ratio.
This study explores the effects of facemasks on respiratory, thermoregulatory, cardiovascular responses during exercise on a treadmill and at rest. Five male subjects (25.8 ± 0.8 y, 171.8 ± 9.2 cm in height, 79.8 ± 28.1 kg in weight) participated in the following five experimental conditions: no mask, KF80, KF94, KF99, and N95. Inhalation resistance was ranked as KF80 < KF94 < N95 < KF99 and dead space inside a mask was ranked as KF80 = KF94 < N95 < KF99. The surface area covered by a mask was on average 1.1% of the total body surface area. The results showed no significant differences in body core temperature, oxygen consumption (VO2), carbon dioxide production (VCO2), heart rate or subjective perception among the five experimental conditions; however, cheek temperature, respiratory ventilation and blood pressure were greater for KF80 or KF94 conditions when compared to KF99 or N95 conditions (p<0.05). The differences among mask conditions are attributed to the dead space or specific designs (cup type vs pleats type) rather than the filtration level. In addition, the results suggest that improving mask design can help mitigate respiratory resistance from increased filtration.
Kim, Kwan Yeop;Lee, Eui Jong;Song, June Sup;Kim, Ji 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.87-92
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2008
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.
The improvement of fouling resistance of porous polymeric membrane is one of the most important targets in membrane preparation for water purification in many process like wastewater treatment. Membranes can be modified by various techniques, including the treatment of polymer material, blending of hydrophilic polymer into polymer solution, and post treatment of fabricated membrane. This research proposed the modifications of morphology and surface property of hydrophobic membrane by blending polyethersulfone (PES) with three polymeric additives, polyvinylpyrrolidone (PVP), Pluronic F127 (Plu), and Tetronic 1307 (Tet). PES hollow fiber membranes were fabricated via dry-wet spinning process by using a spinneret with inner and outer diameter of 0.7 and 1.0 mm, respectively. The morphology changes of PES blend membrane by those additives, as well as the change of performance in ultrafiltration module were comparatively observed. The surface structure of membranes was characterized by atomic force microscopy and Fourier transform infra red spectroscopy. The cross section morphology of PES blend hollow fiber membranes was investigated by scanning electron microscopy. The results showed that all polymeric additives blended in this system affected to improve the performances of PES membrane. The ultra-filtration experiment confirmed that PES-PVP membrane showed the best performance among the three membranes on the basis of filtration stability.
Lee, Dong Geun;Park, Seok Joo;Park, Young Ok;Ryu, Jeong In
Korean Chemical Engineering Research
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v.46
no.2
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pp.397-401
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2008
The nanoparticle-agglomerates are synthesized by laser ablation, which have the morphology of dendrite structure. The filtration performance of a conventional micron-fibrous metal filter was improved by adhering nanoparticle-agglomerates onto the filter surface. The Sintered-Nanoparticle-Agglomerates-adhered Filter (SNAF) adhered with nanostructured material was made by heat treatment after deposition of nanoparticle-agglomerates sintered in aerosol phase onto the micron-fibrous metal filter. As the sintering temperature increases, the pressure drop of the filter increases a little but the filtration efficiency increases remarkably. This is due to increase of surface area of nanoparticle-agglomerates adhered onto the micron-fibrous metal filter.
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.
This study investigated the fouling behavior of $Al_2O_3$ colloids on polyethylene microfiltration membrane. To examine the effect of operation variation on fouling, operating pressure was increased from 0.49 to 1.96 bar along with time elapses and then was reduced to 0.49 bar reversely. A hysteresis behavior was observed in the membrane permeate flux over pressure, revealing different fluxes at the same pressure according to the pressure control type, increasing and decreasing. Permeate resistance and its rate of increase was higher in the decreasing pressure cycle than in the increasing pressure cycle. At the initial period of filtration, fouling mechanism for the both cycles was governed by the cake filtration. The degree of fouling was higher in the decreasing pressure cycle compared with in the increasing pressure cycle.
The purpose of this study is to predict the reflection distance following to the pulsing pressure, total air supplying, filter bag size using numercial analysis techniques and use it as an efficient operation condition and economic data for off-line type pulse air jet bag filter. In this research, filtration area 6 m2 condition, calculate filter resistance coefficient for simulation through the main experiments using coke dust. Ansys fluent V19.0 apply to CFD simulation, and analysis pulsing characteristics about pulsing pressure, filtration velocity and nozzle diameter. The maximum reflecting distance of off-line type pulse air jet bag filter is 1,000 mm regardless of total air supplying at over the 42 L/m2 conditions, that indicates off-line type can extend filter bag length 1,000 mm than on-line type. In order to effective primary and secondary pulsing of off-line type pulse air jet bag filter, over the 5 bar of pulsing pressure and over the 42 L/m2 of total air supplying are needed.
The effect of water back-flushing period (filtration time, FT) was investigated in hybrid process of alumina microfiltration and photocatalyst for advanced drinking water treatment in this study, and compared with the previous studies with carbon microfiltration or alumina ultrafiltration membranes. The FT was changed in the range of 2~10 min with fixed 10 sec of BT. Then, the FT effects on resistance of membrane fouling ($R_f$), permeate flux (J) and total permeate volume ($V_T$) were observed during total filtration time of 180 min. As decreasing FT, $R_f$ decreased and J increased as decreasing FT, which was same with the previous results with carbon microfiltration or alumina ultrafiltration membranes. The treatment efficiency of turbidity was high beyond 98.1%, and the effect of FT was not shown on treatment efficiency of turbidity, which was same with the previous result of carbon microfiltration. The treatment efficiency of organic matters was the highest value of 89.6 % at FT 8 min, which was a little higher than those of the previous results, and the effect of FT was not shown on treatment efficiency of organic matters.
The goal is to compare two different aeration strategies for a pilot scale operation of submerged microfiltration with respect to the minimization of membrane fouling. A constant aeration (65 L/min) was examined parallel with a step-wise increase in airflow rate (40 to 65 L/min). The airflow rate was stepped to a higher rate every 5 min and the step-aeration cycles were repeated at regular intervals of 15 min. The comparative filtration runs were conducted with synthetic water containing powdered activated carbon (~10 g/L) and/or kaolin (~20 g/L) at a constant flux of 80 LMH. The extent and mechanisms of fouling in the microfiltration were identified by determining hydraulic resistance to filtration and the fouling reversibility after cleaning. Results showed that the step-aeration effectively alleviated fouling in the microfiltration of synthetic water compared to when using constant aeration. A substantial decrease in fouling was achieved by combining with coagulation using aluminum salts regardless of the aeration strategies. The constant aeration resulted in increased pore blocking likely due to increased accumulation of particles on the surface of membrane.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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