Microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) processes for removal of particulate materials (i.e., turbidity, microorganisms and viruses) have been used to produce drinking water with higher quality. As membrane filtration technique has become widely applied for drinking water treatment, the importance of membrane integrity test (MIT) has also been increasingly emphasized. The results of pressure decay test (PDT) were presented in the paper to monitor membrane integrity. In this paper the PDT was carried out with deliberately-defected membrane fibers to evaluate the sensitivity of PDT on membrane fiber damage. Variation of pressure decay rate and removal rate were investigated to evaluate the impact of defection (defection ratio) and pore size of membrane. The membrane integrity could be successfully monitored by the PDT. The pressure decay rate varied from $0.002{\sim}0.189kg_f/cm^2hr$ with the initial pressure ranged from 0.2 to $1.0kg_f/cm^2hr$. Higher initial pressure which provided with higher pressure decay rate was preferred to evaluate the defection of membrane fiber. As for the particle removal rate, the Log Removal Rate (LRV) of kaolin solution decreased significantly from 3.78 to 2.31 when one fiber out of 3,200 fibers was cut. The membranes with different pore size were tested to evaluate virus removal efficiency. The virus removal rate of the MF membrane ($0.1{\mu}m$) was about 30% although the poliovirus was smaller than the pore size of the MF membrane, indicating that the removal rate was much lower than Korea Water Works Association (KWWA) certificate LRV of 1.5.
Park, Se-Ho;Choi, Sang-il;Kim, Hyung-Soo;Hwang, Yong-Woo
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.12
no.1
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pp.102-107
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1998
This study was conducted to investigate how the pore sizes of MF and UF membranes affected the removal efficiencies. The experimental results were compared with those obtained from the existing sand filter to select the optimum membrane. Turbidity of the raw water was adjusted to 10, 30, 50, 100, and 200NTU. The removal efficiencies of the turbidity and SS were nearly 100% for all membranes applied. Not membrane differences in the removal efficiencies of dissolved organics were also found. Thus, MF membrane with pore size $0.1{\mu}m$ was selected to obtain satisfactory removal efficiencies of turbidity and bacteria. Permeable flux was also considered. The $0.1{\mu}m$ MF membrane system was operated in the treatment plant to compare the results with those obtained from the existing sand filter. Turbidity, SS, $KMnO_4$ consumption, and number of coliform were chosen to be compared. Because there were not much differencies in the quality of the treated water, the existing coagulation-sedimentation-filtration process might be replaced and upgraded by simpler membrane process.
The wastewater discharged from a paper plant was filtrated by 3 kinds of tubular carbon ceramic UF and MF membranes with $N_2$-backflushing. The filtration time (FT) was fixed at 8 min or 16 min, and $N_2$-backflushing time (BT) was changed in 0${\~}$60 sec. The optimal condition was discussed in the viewpoints of total permeate volume ($V_T$), dimensionless permeate flux (J/Jo) and resistance of membrane fouling ($R_f$). In the viewpoints of $V_T$, J/Jo and $R_f$, the optimal $N_2$-BT was 40 sec at both FT for M9 (MWCO: 300,000 Daltons) and C005 ($0.05{\mu}m$) membranes. However, for C010 ($0.1{\mu}m$) it was 10 sec at FT=8 min, and 20 sec at FT=16 min in the viewpoints of J/Jo and $R_f$, and 5 sec at both FT in the viewpoints of $V_T$. It means that the short $N_2$-BT could reduce the membrane fouling and recover the permeate flux sufficiently for MF membrane having a large pore size as C010. Average rejection rates of pollutants were higher than $99.0\%$ for turbidity and $22.8{\~}59.6\%$ for $COD_{cr}$, but rejection rates of total dissolved solid (TDS) were lower than $8.9\%$. Therefore, the low turbidity water purified in our system could be reused for paper process.
This study demonstrates that low pressure membranes are the ideal choice for industrial and/or municipal wastewater treatment by showing some promising experimental results, understanding different membrane filtration models, studying the potential of membrane bioreactors (MBRs), considering ceramic membranes fabrication and illustrating the role of nanotechnology in membranes. Cost study calculations are included to determine the treatment cost as well as the initial cost of various membrane types. Results showed that integrated membranes are preferred over MBR in case of average capacities. However, higher capacity situations are the most economical choice for MBR. It is shown that the least treatment cost in MBR was about $0.13/m^3$. However, the $0.13/m^3$ is the theoretical cost which is very small compared to the actual average MBR treatment cost of $0.5/m^3$.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.34
no.2
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pp.277-284
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2005
Micro-filtration (MF) or ultra-filtration (UF) system with hollow-fiber cartridge was introduced in order to improve the Quality level of commercial foxtail millet Yakju, which has an off-flavour and/or undesired colour after the thermal treatment. The filtration effects of cartridges such as MF (0.65, 0.45, 0.2, 0.1 $\mu$m) and UF (500 K dalton) were investigated. The physicochemical and sensory characteristics of the Yakju were then evaluated during the 6 months storage at room temperature. The exclusion ability of microorganism in samples was confirmed in all cartridges, but 0.45 pm MF-cartridge was suitable in the Yakju manufacture due to its superior filtration rate and efficiency. Changes in reducing sugar and colour difference of foxtail millet Yakju untreated or treated by heat ($65^{\circ}C$${\times}$10 min) were observed during the storage; after 6 months the L-value of thermal-treatment sample was decreased and its b-value, however, significantly increased so that its color became dark, in comparison to non-thermal treatment sample. This decrease of reducing sugar is assumed that color change is associated with non-enzymatic browning reaction. Sensory Quality of foxtail millet Yakju produced by non-thermal treatment was better than that of thermal treatment.
The objectives of this paper are the characterization of the pretreatment of wastewater by microfiltration (MF) membranes for river maintenance and water recycling. This is done by investigation of the proper coagulation conditions, such as the types and doses of coagulants, mixing conditions (velocity gradients and mixing periods), pH, etc., using jar tests. The effluent water from a pore control fiber (PCF) filter located after the secondary clarifier at Kang-byeon Sewage Treatment Plant (K-STP) was used in these experiments. Two established coagulants, aluminum sulfate (Alum) and poly aluminum chloride (PAC), which are commonly used in sewage treatment plants to treat drinking water, were used in this research. The results indicate that the optimal coagulation velocity gradients (G) and agitation period (T) for both Alum and PAC were 200-250 $s^{-1}$ and 5 min respectively, but the coagulation efficiencies for both Alum and PAC were lower at low values of G and T. For a 60 min filtration period on the MF, the flux efficiencies ($J/J_0$ (%)) at the K-STP effluent that were coagulated by PAC and Alum were 92.9 % and 79.9 %, respectively, under the same coagulation conditions. It is concluded that an enhanced membrane process is possible by effective filtration of effluent at the K-STP using the coagulation-membrane separation process.
A process diagnosis method for membrane water treatment plant was developed using a constant flux membrane fouling model. This diagnosis method can be applied to a real-field membrane-based water treatment plant as an early alarming system for membrane fouling. The constant flux membrane fouling model was based on the simplest equation form to describe change in trans-membrane pressure (TMP) during the filtration cycle from a literature. The model was verified using a pilot-scale microfiltraton (MF) plant with two commercial MF membrane modules (72 m2 of membrane area). The predicted TMP data were produced using the model, where the modeling parameters were obtained by the least square method using the early plant data and modeling equations. The diagnosis was carried out by comparing the predicted TMP data (as baseline) and real plant data. As a result of the case study, the diagnsis method worked pretty well to predict the early points where fouling started to occur.
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.
The object of study were the development of membrane process and the optimization of operation condition for membrane system, which was used the pre-treatment system of tap water treatment in steady of conventional process such as coagulation, sedimentation. The higher steady flux is very important factor, by a suitable pre-treatment and optimization of operating condition such as fouling control, crossflow and backwashing method, in membrane system. So, we were observed the effect of flux decline for membrane used by 4 type ultrafiltration(UF) membrane pre-treatment process, and optimized the operation condition of filtration system under various MWCO(Molecular weight cut-off), operation pressure, linear velocity and temperature to maintain higher flux. From these experiment, we were identified that UF process showed a slower flux decline rate and a higher flux recovery than microfiltration(MF) membrane. The water quality of UF permeate was better than that of MF, and was not effected pre-treatment process. In the operation condition, the rate of flux decline was diminished by a higher linear velocity and operation temperature, lower pressure.
The industrial development of large scale deep bed filters has been a very important step in the process of drinking water production and more recently in the tertiary treatment of wastewater. The target of deep bed filtration is the retention is the retention of small particles generally smaller than 30 microns at relatively small concentration, generally less than 30 mg/l from natural water (surface water or aquifers) or secondary treated wastewater. The relation between the retention efficiency and the characteristics of the particles has been extensively studied experimentally and through different models of retention. During the last years the development of new technologies (fiber filter, membrane modules) lead to more intensive processes compared to conventional sand filtration. Fiber filters can combine intensification with a decrease in specific energy needed however they cannot be operated under gravity like sand filters. Membrane filters (UF or MF) are much more intensive and efficient than sand filters. The specific energy needed is not so high (about $0.1Kwh/M^3$) but is higher than sand or fiber filter. A Life Cycle Analysis (LCA) has to be made for a complete comparison between these technologies taking in account that the efficiency of particle retention obtained by membrane filters is unique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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