Arhin, Samuel Gyebi;Banadda, Noble;Komakech, Allan John;Kabenge, Isa;Wanyama, Joshua
Environmental Engineering Research
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v.21
no.2
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pp.109-120
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2016
Conventional treatment techniques cannot meet the stringent modern water quality regulations emanating from the need to provide high quality drinking water. Therefore, a number of studies have suggested low pressure membrane filtration as a worthwhile alternative. However, a major constraint to the extensive use of this technology in low and middle income countries is the high operating and maintenance costs caused by the inherent predisposition to membrane fouling. Notwithstanding, pretreatment of feed water using techniques such as coagulation, adsorption, oxidation and bio-filtration is believed to control fouling. In this review paper, the existing scientific knowledge on membrane fouling and pretreatment techniques for controlling fouling in low pressure membranes is analyzed with the aim of providing new and valuable insights into such techniques, as well as unveiling crucial issues noteworthy for further studies. Among the techniques reviewed, coagulation was observed to be the most cost-effective and will remain the most dominant in the coming years. Although oxidants and magnetic ion exchange resins can also control fouling, the propensity of oxidants to form health treating precursors and the high economic implications of magnetic ion exchange resins will hinder their adoption in developing countries.
Purposes of this study were to examine closely the extracellular polymeric substances (EPS) which was a membrane fouling contaminant, to control detected EPS by powdered activated carbon (PAC) dosage etc. and to evaluate the possibility of practical reuse facility. With high removal efficiency of general pollutants, when the PAC is added to MBR, improvement of removal efficiency of $COD_{cr}$, and color was expected and treated wastewater can be reused. It was judged that the correlation between EPS and membrane fouling was very high. Carbohydrate and DNA in the EPS were judged to be cause of membrane fouling. If EPS could be controled, not only membrane fouling would be decreased but also operation time would be extended. In experiment of powdered activated carbon (PAC), characteristics of the best PAC for membrane fouling control were the particle size of $7{\mu}m$, lodine Number of 1,050, surface area of peat of $1,150m^2/g$. In lab test, operation time of MBR by PAC dosage of 200mg/gVSS was longer than one of MBR by without PAC dosage. Because EPS, especially carbohydrate and DNA, was controled successfully by PAC, membrane fouling in MBR could be decreased.
Park, Kitae;Park, Jeonghoon;Choi, Eunhye;Kim, Hyungsoo;Kim, Jihoon
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.31
no.5
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pp.389-395
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2017
In this paper, we investigate the characteristics of membrane fouling caused by water temperature in the Membrane bioreactor(MBR) process and try to derive the membrane fouling control by chemical enhanced backwashing(CEB). The extracellular polymeric substances(EPS) concentration was analyzed according to the water temperature in the MBR, and the membrane fouling characteristics were investigated according to the conditions, with sludge & without sludge, through a lab-scale reactor. As shown in the existing literature the fouling resistance rate was increased within sludge with the water temperature was lowered. However, in the lab-scale test using the synthetic wastewater, the fouling resistance increased with the water temperature. This is because that the protein of the EPS was more easily adsorbed on the membrane surface due to the increase of entropy due to the structural rearrangement of the protein inside the protein as the water temperature increases. In order to control membrane fouling, we tried to derive the cleaning characteristics of CEB by using sodium hypochlorite(NaOCl). We selected the condition with the chemicals and the retention time, and the higher the water temperature and the chemical concentration are the higher the efficiencies. It is considered that the increasing temperature accelerated the chemical reaction such as protein peptide binding and hydrolysis, so that the attached proteinaceous structure was dissolved and the frequency of the reaction collision with the protein with the chemical agent becomes higher. These results suggest that the MBRs operation focus on the fouling control of cake layer on membrane surface in low temperatures. On the other hand, the higher the water temperature is the more the operation strategies of fouling control by soluble EPS adsorption are needed.
A study on the fouling control by periodical ozone-scrubbing was conducted in a membrane filtration process for drinking water treatment. Hydrophilic hollow fiber polyethylene membrane with pore size of $0.1{\mu}m$ and its surface area of $0.42m^2$ was used. Dead-End filtration method was selected to obtain high efficiency of energy. Laboratory prepared synthetic raw water with kaolin was used and the membranes were scrubbed by ozone once in an hour and once in two hours. When the duration of ozone scrubbing was increased from 10 seconds to 20 seconds, the rate of membrane fouling was significantly decreased. Although the frequency of ozone-scrubbing was reduced from once in an hour to once in two hours. the effect of fouling control was unchanged. However, ozone-scrubbing was not effective after a membrane was fouled and washed with detergent for reuse. Among several possible working effects of ozone, bactericidal effect was confirmed to be the primary reason of fouling control.
Natural organic matter (NOM) is a primary component of fouling in low-pressure membrane filtration, either solely, or in concert with colloidal particles. Various preventive measures to interfere with NOM fouling have been developed and extensively tested, such as coagulation, oxidation, ion exchange, carbon adsorption, and mineral oxide adsorption. Therefore, this article aims to conduct a literature review covering the topics of low-pressure membrane processes, NOM characteristics and fouling behaviors, and diverse fouling control strategies. In-depth explanations and discussion are made regarding why some treatment options are able to remove NOM from source water, but do not reduce fouling. This review provides insight for hybridized membrane processes with respect to NOM removal and fouling mitigation in water treatment.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.20
no.11
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pp.3695-3705
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1996
We designed the hot wind tunnel to reproduce the conditions of utility boiler and carried out its performance test, in order to investigate the particulate two-phase flow behaviour, the fouling and heat transfer characteristics to the heat exchanger. The hot wind tunnel introduces the control system to control the temperature in the test section. The particle is injected into the hot gas stream. The fouling probe (cylindrical tube) is positioned normal to the particulate gas-particle two-phase flow and cooled by the air. The temperature of gas and cooling air, and temperature in the fouling probe are measured as a function of time, giving the local and averaged heat transfer and fouling factor. The shape of particulate deposition adhered to the fouling probe is also observed.
A membrane module including grid was designed and introduced to MBR (membrane bio-reactor) for the purpose of better control of membrane fouling. It could be anticipated that the grid enhances the shear force of fluid-air mixture into the membrane surface by even-distributing the fluid-air to the membrane module. As MLSS concentration, packing density which is expressed in the ratio of the housing and the cross-sectional area of membrane fibers ($A_m/A_t$) and air-flow rate were changed, membrane foulings were checked by monitoring fouling resistances. The total fouling resistance ($R_c+R_f$) without grid installation (i.e., control) was $2.13{\times}10^{12}m^{-1}$, whereas it was reduced to $1.69{\times}10^{12}m^{-1}$ after the grid was installed. Regardless of the grid installation, the $R_c+R_f$ increased as the packing density increased from 0.09 to 0.28, however, the increment of resistance for the grid installation was less than that of the control. Increase in the air flow rate did not always guarantee the reduction of fouling resistance, indicating that the higher air flow rate can partially de-flocculate the activated sludge flocs, which led to severer membrane fouling. Consequently, installation of grids inside the housing have brought a beneficial effect on membrane fouling and optimum air flow rate is important to keep the membrane lowering fouling.
High quality drinking water can be produced by membrane separation process. A major problem in the current system is a membrane fouling control. In order to investigate membrane fouling due to E.coll removal, lab scale experiment using MF and UF and semi pilot plant experiment using UV radiation or not was performed. AS a result, the possibility of membrane fouling control by repressing of micro-organism on the membrane surface was clearly verified. But it was not clearly verified in this experiment the combined effect with other factors such as Turbidity, organic and inorganic matters.
Fouling of heat exchangers is generated by water-borne deposits, commonly known as foulants including particulate matter from the air, migrated corrosion produces; silt, clays, and sand suspended in water; organic contaminants; and boron based deposits in plants. This fouling is known to interfere with normal flow characteristics and reduce thermal efficiencies of heat exchangers. This paper focuses on fouling analyses for six heat exchangers of two primary systems in two nuclear power plants; the regenerative heat exchangers of the chemical and volume control system and the component cooling water heat exchangers of the component cooling water system. To analyze the fouling for heat exchangers, fouling factor was introduced based on the ASME O&M codes and TEMA standards. Based on the results of the fouling analyses, the present thermal performances and fouling levels for the six heat exchangers were predicted.
Membrane bioreactor (MBR) provides the benefits on high effluent quality and construction cost without the secondary clarification. Despite of these advantages, fouling, which clogs the pore in membrane modules, affects the membrane life span and effluent quality. Studies on the laboratory scale MBR were focused on the control of particulate fouling, organic fouling and inorganic fouling. However, less studies were focused on the control of biofouling and microbial aspect of membrane. In the full scale operation, most MBR produces high effluent quality to meet the national permit of discharge regulation. In this study, the performance and microbial community analysis were investigated in two MBRs. As the results, the performance of organic removal, nitrogen removal, and phosphorus removal was similar both MBRs. Microbial community analysis, however, showed that Azonexus sp. and Propionivibrio sp. contributed to indirect fouling to cause the chemical cleaning in the DX MBR.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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