Over the last 20 years, membrane separation processes, such as reverse osmosis, ultrafiltration and microfiltration, have been widely adopted by different industries. Commercial uses of membrane have displaced conventional separation processes, such as distillation, evaporation, precoat filter and so on. Membrane separation processes are often more capital and energy efficient when compared with conventional separation processes. Membrane devices and systems are almost always compact and modular. These are the well-known advantages of membrane separation processes. The disadvantage of the membrane process is that the process does not have scale merit and thus the membrane process is suitable for the small and middle size applications. Energy saving is, of course, the biggest advantage of the membrane process, and in many industries the membrane processes are employed because of this reason. Membrane process has other big advantage. In many applications membrane processes provide much higher quality of product than conventional processes. The example is ultrapure water production by membrane processes in semiconductor industry. Conventional technologies never offer such good quality of pure water. If you can obtain both energy saving and higher quality of product at the same time by membrane processes, this is the best application of membrane processes. One example is the concentration of orange juice by membrane, which has already been commercialized in Japan. Comparing with the conventional vacuum evaporation process, juice concentrated by the membrane process has much better taste and flavor and the energy consumption in the membrane process is much less than the evaporation process. In this paper, first membrane separation technology will be classified and then Japanese membrane manufacturers and new modules and devices under development in Japan will be introduced. Fourth energy saving in membrane process will be discussed and finally practical applications of membrane processes in Japan will be shown.
Pretreatment system of desalination process using seawater reverse osmosis(SWRO) membrane is the most critical step in order to prevent membrane fouling. One of the methods is coagulation-UF membrane process. Coagulation-UF membrane systems have been shown to be very efficient in removing turbidity and non-soluble and colloidal organics contained in the source water for SWRO pretreatment. Ferric salt coagulants are commonly applied in coagulation-UF process for pretreatment of SWRO process. But aluminum salts have not been applied in coagulation-UF pretreatment of SWRO process due to the SWRO membrane fouling by residual aluminum. This study was carried out to see the effect of residual matal salt on SWRO membrane followed by coagulation-UF pretreatment process. Experimental results showed that increased residual aluminum salts by coagulation-UF pretreatment process by using alum lead to the decreased SWRO membrane salt rejection and flux. As the salt rejection and flux of SWRO membrane decreased, the concentration of silica and residual aluminum decreased. However, when adjusting coagulation pH for coagulation-UF pretreatment process, the residual aluminum salt concentration was decreased and SWRO membrane flux was increased.
혐기-호기의 생물반응조 공정과 막분리 공정을 조합한 막-생물반응조 공정을 이용하여 염색폐수 중의 난분해성 물질들을 제거하였다. 염색폐수 원수를 직접 막분리공정에 적용한 결과 심각한 fouling을 초래하였다. 반면 생물반응조로 1차 처리한 후 막분리공정에 적용한 경우 생물반응조가 막의 오염원을 상당부분 제거하여 fouling현상이 현저리 감소하였으며, 막의 수명도 연장시킬 수 있었다. 염색폐수의 처리효율 및 fouling현상은 막의 기공 크기나 구조보다는 막의 재질에 더욱 의존함을 확인하였다. 중공사막 module의 사용 방법 및 중공사막 내부의 유속에 따라서 제거효율 및 투과유량이 변화하였다. 생물반응조나 막분리 단독공정보다 두공정을 조합한 공정이 보다 효과적으로 염색폐수 처리능력을 보였다.
The application of the membrane filtration process has been increased for the drinking water treatment system because of excellent quality of treated water compared with the sand filtration process. The selection of suitable pre-treatment processes and optimum flux according to the characteristics of raw water are important factors for the design of membrane processes. In this study, the most efficient pre-treatment processes for drinking water was selected by investigating the effects of pre-treatment processes on the operational stability of the membrane filtration process. Both lab-scale and pilot-scale experiments were conducted. In the lab-scale test, the effect of pre-treatment processes on the stability of the membrane filtration process was investigated indirectly by comparing the performance of membrane flux for raw water, pre-treated water, and membrane permeated water. In the pilot-scale test, the usefulness of prefiltration processes was assessed by comparing the performance of single membrane process and hybrid coagulation-membrane process. The results indicated that the coagulation process contributed to the stabilization of trans-membrane pressure (TMP) by removing contaminants on membranes, though the pre-filtration process had little effect on the TMP.
Liquid-liquid membrane contactor (LLMC), a device that exchanges dissolved gas molecules between the two sides of a hydrophobic membrane through membrane pores, can be employed to extract ammoniacal nitrogen from a feed solution, which is transported across the membrane and accumulated in a stripping solution. This LLMC process offers the promise of improving the sustainability of the global nitrogen cycle by cost-effectively recovering ammonia from wastewater. Despite recent technological advances in LLMC processes, a comprehensive review of their feasibility for ammonia recovery is rarely found in the literature. Our paper aims to close this knowledge gap, and in addition to analyze the challenges and provide potential solutions for improvement. We begin with discussions on the operational principles of the LLMC process for ammonia recovery and membrane types and membrane configurations commonly used in the process. We then assess the performance of the process by reviewing publications that demonstrate its practical application. Challenges involved in the implementation of the LLMC process, such as membrane fouling, membrane wetting, and chemical requirements, are presented, along with discussions on potential strategies to address each. These strategies, including membrane modification, hybrid process design, and process optimization based on cost-benefit analysis, guide the reader to identify key areas of future research and development.
한국막학회 1999년도 Energy Saving Membrane Separtion Systems 에너지 절약형 막분리 시스템
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pp.93-116
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1999
MF membrane element was specially designed for water purification and VSA process which can solve the fouling problem. Especially VSA process is developed for the SK Chemicals' asymmetric microfiltration hollow fiber membranes. In case of outside-to-in filtration process, MF membrane element showed the excellent flux stability caused by cleaning ability of VSA process . Simultaneous back-washing with VSA consideratbly enhances cleaning efficiency. From the result the possibility of the replacement of chemical coagulation and sand filtration process with newly developed VSA process was revealed.
한국막학회 1999년도 The 7th Summer Workshop of the Membrane Society of Korea
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pp.63-66
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1999
MF membrane element was specially designed for water purification and VSA process which can solve the fouling problem. Especially VSA process is developed for the SK Chemical's asymmetric microfiltration hollow fiber membranes. In case of outside-to-in filtration process, MF membrane element showed the excellent flux stability caused by cleaning ability of VSA process. Simultaneous back- washing with VSA considerably enhances cleaning efficiency. Form the result, the possibility of the replacement of chemical coagulation and sand filtration process with newly developed VSA process was revealed.
클로알칼리(CA) 멤브레인법은 이온전도성 고분자전해질을 이용한 염수전기분해공정을 의미하며, 전통적으로는 가성소다와 염소 생산을 목적으로 하고 있다. CA 멤브레인법은 기존 클로알칼리 공정으로 사용되어왔던 수은법 및 격막법에 비해 환경적 유해성이 낮으며, 에너지비용을 상당히 감소시킬 수 있다는 장점을 나타낸다. 본 총설에서는 멤브레인법의 기본개념 및 특징, 핵심기술에 관한 내용을 다루고자 한다. 또한 높은 에너지비용을 갖는 염수전기분해에 대한 에너지 절감효과를 달성하기 위한 시스템 집적화기술, 산소탈분극전극 기술과 이종 기술과의 하이브리드를 통한 고도 CA 시스템기술의 예로서의 이산화탄소 직접전환기술에 대해 논할 것이다. 마지막으로, 멤브레인법에 기반한 국내외 CA 기술동향을 소개할 것이다.
본 총설은 다양한 저널 게재 논문으로부터 분리막 및 광촉매의 혼성 정수/하수 처리 공정을 요약하였다. 이 총설에는 (1) 분리막 광촉매 반응기(membrane photoreactor, MPR), (2) 분리막 결합 광촉매 공정에서 막오염 관리, (3) 유기 오염물의 분해를 위한 광촉매 분리막 반응기, (4) 정수처리용 막분리 공정과 광촉매 분해의 결합, (5) 휴믹산 분해를 위한 광촉매 및 세라믹 막여과의 혼성공정, (6) 활성슬러지 여과를 위한 한외여과의 막오염에 이산화티타늄 나노입자의 영향, (7) 정수처리용 광촉매 및 정밀여과의 혼성시스템, (8) 선박 평형수 처리용 한외여과 및 광촉매의 혼성공정 및 (9) 분리막 및 광촉매 코팅 프로필렌 구의 혼성수처리 공정이 포함되어 있다.
In this study, it is estimated that ceramic membrane process which can operate stably in harsh conditions replacing existing organic membrane connected with coagulation, sedimentation etc.. Jar-test was conducted by using artificial raw water containing kaolin and humic acid. It was observed that coagulant (A-PAC, 10.6%) 4mg/l is the optimal dose. As a results of evaluation of membrane single filtration process (A), coagulation-membrane filtration process (B) and coagulation-sedimentation-membrane filtration process (C), TMP variation is stable regardless of in Flux $2m^3/m^2{\cdot}day$. But in Flux $5m^3/m^2{\cdot}day$, it show change of 1-89.3 kpa by process. TMP of process (B) and (C) is increased 11.8, 0.6 kpa each. But, the (A) showed the greatest change of TMP. When evaluate (A) and (C) in Flux $10m^3/m^2{\cdot}day$, TMP of (A) stopped operation being exceeded 120 kpa in 20 minutes. On the other hand, TMP of (C) is increased only 3 kpa in 120 minutes. Through this, membrane filtration process can be operated stably by using the linkage between the pretreatment process and the ceramic membrane filtration process. Turbidity of treated water remained under 0.1 NTU regardless of flux condition and DOC and $UV_{254}$ showed a removal rate of 65-85%, 95% more each at process connected with pretreatment. Physical cleaning was carried out using water and air of 500kpa to show the recovery of pollutants formed on membrane surface by filtration. In (A) process, TMP has increased rapidly and decreased the recovery by physical cleaning as the flux rises. This means that contamination on membrane surface is irreversible fouling difficult to recover by using physical cleaning. Process (B) and (C) are observed high recovery rate of 60% more in high flux and especially recovery rate of process (B) is the highest at 95.8%. This can be judged that the coagulation flocs in the raw water formed cake layer with irreversible fouling and are favorable to physical cleaning. As a result of estimation, observe that ceramic membrane filtration connected with pretreatment improves efficiency of filtration and recovery rate of physical cleaning. And ceramic membrane which is possible to operate in the higher flux than organic membrane can be reduce the area of water purification facilities and secure a stable quantity of water by connecting the ceramic membrane with pretreatment process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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