Korea is presently the leading country in global desalination industry and has been investing a large amount of money and human resources in development of new core technologies to increase its' share of global market. In this paper, we reviewed world-wide trends of the advanced water industry and outlined various seawater desalination technologies developed so far. We also made some analysis on the directions and results of the government-lead R&D sponsorship in the field of seawater-freshening technology. Present studies showed that we need an institutional strategy to help domestic companies guarantee the credibility of the technologies developed by themselves based upon their experience of plant operation. Futhermore, strategic R&D programs to develope original technologies and localization of key components for desalination plants should be preceded in the near future.
The anionic exchange polymer, poly(vinyl amine)(PVAm), was coated onto polyamide (PA) reverse osmosis (RO) membranes by using 'salting-out' method. The effects of the fouling phenomena for these PVAm coated membranes were investigated using the model foulants, bovine serum albumin (BSA), humic acid (HA), and sodium alginate (SA). The surface coating and the fouling phenomena were observed by the scanning electron microscopy. And the flux was measured for each 100 ppm of above foulant aqueous solution at the operating pressure, 2, 4, 8 bar. The PVAm-coated PA membranes showed somewhat fouling improvements and the fouling reduction was shown in the order of HA > SA > BSA, particularly HA case was distinct.
Jun, Byung-Moon;Lee, Hyung Kae;Kim, Woo Jeong;Park, Jihun;Kim, Jong Hyeok;Kwon, Young-Nam
Membrane Journal
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v.28
no.1
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pp.1-20
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2018
Fresh water is an important resource for humans, and pressure-driven membrane technology has been widely known as an energy-efficient method to obtain water resource. However, membrane fouling phenomenon, which is one of the major issue during operation, deteriorates membrane permeability. These fouling is usually affected by interaction between surface of membrane and various foulants, therefore, modification of membrane's surface is one of the methods to improve fouling-resistance. This review focuses on the method to modify surface of pressure-driven membranes such as microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF), and reverse osmosis (RO). Specifically, there are two different surface modification methods: (1) adsorption and coating as the physical modification methods, (2) cross-linker, free radical polymerization (FRP), atom transfer radical polymerization (ATRP), plasma/UV-induced polymerization as the chemical modification methods. This review introduces the physico - chemical surface modification methods reported in recent papers and suggests research directions for membrane separation which can increase membrane fouling resistance.
Concentrated water discharged from seawater desalination process contains a high concentration of $Na^+$ ion. Electrolysis was applied to synthesize NaOH solution from the highly concentrated NaCl solution. The effect of various operating parameters of composited laboratory-scale chlor-alkali (CA) membrane cell was investigated. The operating parameters such as membrane types (CIMS and Nafion membranes), pretreatment of the membrane, flow rate (73 mL/min~200 mL/min), initial $Na^+$ ion concentration (1.5 M, 3M and 5 M) and current (1.5A and 2A) were evaluated. It was observed that synthesis efficiency of NaOH solution with CIMS membrane was higher than that with Nafion membrane, but the durability of CIMS membrane on $Cl_2$ gas was poor. The synthesis efficiency of NaOH solution increased with increasing initial $Na^+$ ion concentration and current, while the efficiency decreased with increasing flow rate using Nafion membrane.
Acyl homoserine lactone (AHL) lactonase has been proved to be the AHL-degrading enzyme with the highest substrate specificity for AHL molecules and has shown a considerable potential as low-cost and efficient quorum quenching (QQ) technique. However, few studies focused on its inhibitory effect on biofilm formation which is also a quorum sensing (QS)-regulated phenomenon. In this study, QQ activity of six isolates from biofouled reverse osmosis membranes was studied using Chromobacterium violaceum CV026 and Agrobacterium tumefaciens NTL4 as biosensors under various conditions. All of the isolates belonged to the genus Bacillus and showed QQ activity regardless of the acyl chain length or substitution of AHL molecule. The isolates were capable of significantly inhibiting biofilm formation (46.7-58.3%) by Pseudomonas aeruginosa PAO1 and produced heat-sensitive extracellular QQ substances. The LC-MS analysis of the QQ activity of a selected isolate, RO1S-5, revealed the degradation of N-(3-oxododecanoyl)-L-homoserine lactone (3-oxo-C12 AHL) and the production of corresponding acyl homoserine (3-oxo-C12-HS), which indicated the activity of AHL lactonase. The broad AHL substrate range and high substrate specificity suggested that the isolate would be useful for the control of biofilm-related pathogenesis and biofouling in industrial processes.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.39
no.4
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pp.169-179
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2017
This study was conducted to supply information that can be utilized as data for desalination plant construction in the future by estimating unit cost of water production in the potential site of Incheon, Daesan, Yeosu, Busan, Ulsan and Sokcho in Korea. The production costs in Sokcho and Ulsan were similar to those of Busan and Yeosu. Those four sites showed better economic range due to low construction cost for intake facility compared to Incheon and Daesan. Although the salinity measured in the above 6 sites did not show perceptible effect on the production cost, the difference of seasonal seawater temperature needs to be considered due to the change of flux in reverse osmosis (RO) membrane. It turned out that the most critical parameters are the amortization in a year by the analysis of life cycle and the capacity of plant. Incheon and Daesan showed the difference of production cost up to 29% at the condition of amortization in 25 year, and up to 22% depending on plant capacity. However, the production cost in this study did not take into account of other indirect costs, therefore, this should be considered as the minimum cost.
Ham, Sangwoo;Kim, Youngjin;Kim, Chunghwan;Shon, Hokyong;Hong, Seungkwan
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.29
no.4
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pp.559-567
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2013
In recent years, NF (nanofiltration) membrane has been receiving great attention for hardness removal and has begun to replace traditional lime soda ash softening process, particularly in Florida, USA, mainly due to less sludge production and easy operation. This study aimed to provide detailed surface characteristics of various commercial NF membranes by performing sophisticated surface analysis, which would help more fundamentally understand the performance of NF membranes. More specifically, a total of 7 NF membranes from top NF/RO manufacturers in the world were examined for basic performance tests, surface analysis, and fouling potential assessment. The results demonstrated that NF membranes are classified into two groups in terms of surface zeta potential; they are highly negatively charged ones, and neutral and/or less negatively charged ones. Their hydrophobicities, measured by contact angle, varied from hydrophilic to slightly hydrophobic ones. The AFM measurements showed various surface roughness, ranging from 23 nm (smooth) to 162 nm (rough) of average peak height. Lab-scale fouling experiments were performed using feedwater obtained from conventional water treatment plants in the province of Korea, and their results attempted to correlate to surface characteristics of NF membranes. However, unlike typical RO membranes, no clear correlation was found in this study, indicating that fouling mechanisms of NF membrane may be different from those of typical RO membranes, and both cake deposition and pore blocking mechanisms should be considered simultaneously.
Transactions of the KSME C: Technology and Education
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v.1
no.1
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pp.69-73
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2013
This study is about the secondary concentration technology using electrodialysis process for minimum discharge and maximize recovery ratio from seawater desalination by reverse osmosis process. The experimental method adopted the constant voltage driving method and, concentrated/desalination volume capacity ratio changes, voltage changes and electrolyte types. Multi-ion membrane is used, aiming to derive conditions to minimize the TDS concentration of desalination water, to minimize the volumes of secnodary concentraion water and minimizing the power efficiency. The results of this study are as follows. The optimal ratio of concentraion/desalination volume is 1:5, the final TDS concentration of desalinated water is 5.32g/l, the final secnodary concentrated water salinity is 17.07% and electric energy demands of desalinated water is $16.74kWh/m^3$.
Lee, Jin-Wook;Kim, Sung-Min;Jung, Ji-Yeon;Oh, Byung-Soo;Kim, In S.;Hong, Soon-Kang
Environmental Engineering Research
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v.14
no.1
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pp.19-25
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2009
In this study, total bacteria, enteric members of the $\gamma$-proteobacteria, and microbial communities in seawater were analyzed as indirect indicators for quantifying biofouling. Biomass in seawater can significantly affect feed water pretreatment and membrane biofouling of reverse osmosis desalination processes. The purpose of this paper is to investigate microbiological quantity and quality of seawater at the potential intake of a desalination plant. For this analysis, the total direct cell count (TDC) using 4'-6-diamidino-2-phenylindole (DAPI)-staining and DNA-based real-time PCR were used to quantify the total bacteria and relative content of enteric members of $\gamma$-proteobacteria in seawater, respectively. In addition, microbial communities were examined using 16S rRNA gene cloning and bacterial isolation to identify the most abundant bacteria for a further biofouling study. The experimental results of this study identified about $10^6$ cells/mL of (total) bacteria, $10^5$ 16S rRNA gene copies/mL of enteric $\gamma$-proteobacteria, and the presence of more than 20 groups of bacteria.
The concentration of silica is required to meet a certain level because silica affects fuel and materials integrity by forming a zeolite layer on fuel cladding surfaces. When the established Feed and Bleed method is employed, nuclear waste increase and the corresponding amount of boric acid is constantly consumed. This study concentrates on minimizing the amount of nuclear waste and consumption of boric acid. Using five different membranes, operating conditions such as temperatur, feed water flow rate, boric acid recovery and silica removal rate were examined. A silica-selective removal system was designed based on the above optimization procedures. Three-stage system was designed with two characteristically different membranes so that it could correspond with the different situation easily. Compared to the pevious results of the Feed and Bleed method, the current method showed that the amount of nuclear waste was reduced to 7%, and the consumption of boric acid to 15.7%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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