Polysilicato-iron coagulant (PSI) is receiving attention in Japan as a substitute for aluminum-based coagulants. In the first part of this article, coagulation, sedimentation and filtration experiments were carried out using kaolin clay particles as the turbidizing material and four types of PSI with various molar ratios of polysilicic acid to ferric chloride (Si/Fe ratio). Results demonstrate that use of a PSI with a high Si/Fe ratio can cause a more dramatic decrease in treated water turbidity but a higher suction time ratio (STR) than when PACl is used. However, optimization by increasing the rapid agitation strength GR is found to greatly improve the STR. In addition, the series of filtration experiments verified that optimization of GR is greatly effective in controlling rapid increases in filter head loss, and also formation of a thin aging layer in the upper part of the filter bed by slow-start filtration is effective in improving filtered water turbidity over the entire filtration process. The second part of this article describes two innovative filtration techniques to increase the particle separation efficiency; (1) coagulant-coated filter medium by enhancing the electrical potential of the surface of the filter medium, and (2) coagulant dosing in influent by controlling the electrical potential of particles entering the filter layer. From the results of the various filtration experiments using a pilot plant, these two techniques were found to be very effective to reduce the effluent water turbidity from the start to the end of a filter run. Moreover, in the filtration experiments using these two methods simultaneously, higher removal efficiency of approximately 3-log (99.7%) was realized, resulting that the finished water turbidity was accordingly reduced to 0.004mg/L.
The effects of hydrogen peroxide treatment on the reduction of waterworks sludge were investigated in this study. Sludge treated by peroxidation $H_2O_2$ oxidation) was dewatered using a pressure filter at 3atm. It was observed that $H_2O_2$ treatment at the acidic condition significantly reduce both cake water content and specific resistance to filtration (SRF), indicating the enhancement of dewaterability and filterability. The filterability by hydrogen peroxide treatment at pH 3.5 was better than acidic treatment and became comparable with polymer conditioning. The sludge filterability evaluated by SRF was optimal at a dose 2ml $H_2O_2$/sludge($0.02g\;H_2O_2/gTS$) after adjusting of pH to 3.5. The $H_2O_2$ oxidation at pH 3.5 also produced even more dewatered cake when compared with polymer conditioning. The reduction rate of sludge mass at an optimal condition showed 34% compared with untreated sludge. The effects of peroxidation on sludge properties including zeta potential, bound water and particle size were also evaluated. Peroxidation at the acidic condition reduced both bound water and zeta potential. By $H_2O_2$ combined with sulfuric acid leached iron caused Fenton's reaction, which showed a potential to significantly reduce the amount of solids mass and to produce more compact cake with higher filterability.
Park, Jeonghoon;Kim, Hyungsoo;Park, Kitae;Park, Jungwoo;Park, Sekeun;Kang, Heeseok;Kim, Jihoon
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.30
no.5
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pp.605-612
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2016
Membrane bioreactors (MBRs) employ a process of biological treatment that is based on a membrane that has the advantages of producing high-quality treated water and possessing a compact footprint. However, despite these advantages, the occurrence of "fouling" during the operation of these reactors causes the difficulty of maintenance. Hence, in this study, three physical cleaning methods, namely, backwashing, air scrubbing, and mechanical cleaning ball was performed to identify optimum operating conditions through laboratory scale experiments, and apply them in a pilot plant. Further, the existing MBR process was compared with these methods, and the field applicability of a combination of these physical cleaning methods was investigated. Consequently, MCB, direct control of cake fouling on the membrane surface was found to be the most effective. Moreover, as a result of operating with combination of the physical cleaning process in a pilot plant, the TMP increasing rate was found to be - 0.00007 MPa/day, which was 185% higher than that obtained using the existing MBR process. Therefore, assuming fouling only by cake filtration, about one year of operation without chemical cleaning is considered to be feasible through the optimization of the physical cleaning methods.
Scale formation is inevitable problem when seawater is treated by vacuum membrane distillation. The reason is the high concentration of calcium ion($Ca^{2+}$), sulfate ion(${SO_4}^{2-}$) and bicarbonate ion(${HCO_3}^-$). These ions form calcium sulfate($CaSO_4$) and calcium carbonate($CaCO_3$) on the membrane. The scale formed on membrane has to be removed, because the flux can be severely reduced and membrane wetting can be incurred. This study was carried out to investigate scale formation and effectiveness of acid cleaning in vacuum membrane distillation for SWRO brine treatment. It was found that permeate flux gradually declined until volume concentration factor(VCF) reached around 1.55 and membrane wetting started over VCF over 1.6 in the formation of precipitates containing $CaSO_4$ during VMD operation. In contrast, when calcium carbonate formed on membrane, permeate flux was gradually reduced until VCF 3.0. The precipitates containing both $CaSO_4$ and $CaCO_3$ were formed on the membrane surface and in the membrane pore.
Arsenic is one of the most abundant contaminant found in waste mine tailings, because of it's carcinogenic property, the countries like United states of America and Europe have made stringent regulations which govern the concentration of arsenic in drinking water. The current study focuses on different treatment methods for removal of arsenic from waste water. Treatment method the high strength arsenic waste water is treated with Fe(III)-ettringite by co-precipitation method. Number of experiments were carried out to decide the optimal dosage of Fe(III)-ettringite to treat arsenic waste water. The Fe(III)-ettringite was synthesized by taking appropriate equivalent ratios of calcium oxide and ferric chloride in proportion to the arsenic. The best removal efficiencies of 94% were observed at a As/(Ca: Fe) ratio of 1:3. The maximum removal of arsenic was observed in pH range of 12. But as the pH increases the arsenic removal efficiency decreases as portlandite is formed in the pH above 12. The analysis of surface of precipitate conform the needle like structure of ettringite. This treatment technique has promising features such as, the chemicals required in the treatment as well as the sludge generated can be reduced. The operating pH range is in alkaline region which is advantageous over traditional treatment process which has lower pH. Also the co-precipitation not only helps in removal of arsenic but also heavy metals.
Even though MBR processes have many advantages such as high quality effluents, a small footprint and convenience for operation compared to conventional activated sludge processes, there are some shortcomings in terms of the cost and potential fouling incident that keeps MBR (Membrane bioreactor) processes from being widely applied. To reduce these problems, PTFE (Polytetrafluoroethylene) flat sheet membranes that have excellent permeability and durability were tested instead of PVDF (Polyvinylidene fluoride) membrane which is being used widely in water treatment. Low concentration of sodium hydroxide (NaOH) was also added into the membrane modules in order to prevent the membrane fouling as well as to provide the alkalinity. With conditions mentioned above, a pilot-scale MBR system based on the MLE (Modified Ludzack Ettinger) process was operated at flux of 40 $L/m^{2}/hr$ and over 15,000 mg/L MLSS concentration for about 8 months. And coagulant(alum) was added into the membrane tank to remove phosphorus. Although the more coagulant is added the more effectively phosphorus is removed, that can lead to fouling for a long operation(Ronseca et al.,2009). By the way there is a research that fouling grow up after stopping injection of coagulant(Holbrook, 2004). Stable operation of MBR systems was achieved without major chemical cleaning and the effluent quality was found to be good enough to comply with the treated waste water quality regulations of the Korea.
This study investigated the degradation characteristics and biodegradability of phenol, refractory organic matters, by injecting MgO and CaO-known to be catalyst materials for the ozonation process-into a Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma. MgO and CaO were injected at 0, 0.5, 1.0, and 2 g/L, and the pH was not adjusted separately to examine the optimal injection amounts of MgO and CaO. When MgO and CaO were injected, the phenol decomposition rate was increased, and the reaction time was found to decrease by 2.1 to 2.6 times. In addition, during CaO injection, intermediate products combined with Ca2+ to cause precipitation, which increased the COD (chemical oxygen demand) removal rate by approximately 2.4 times. The biodegradability of plasma treated water increased with increase in the phenol decomposition rate and increased as the amount of the generated intermediate products increased. The biodegradability was the highest in the plasma reaction with MgO injection as compared to when the DBD plasma pH was adjusted. Thus, it was found that a DBD plasma can degrade non-biodegradable phenols and increase biodegradability.
Kim, Jeong-Hyun;Bae, Chul-Ho;Kim, Chung-Hwan;Park, No-Suk;Lee, Sun-Ju;Anh, Hyo-Won;Huh, Hyun-Chul
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.19
no.2
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pp.135-143
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2005
It was evaluated that the effect of turbidity removal by Pore Controllable Fiber Filter(PCF) installed in NS(Naksang) small water treatmant plant(system) using under flow water as raw water in the study. The results of the study are as the followings. Firstly, the removal efficiency of turbidity by PCF without coagulation(in operation mode not using coagulants) was mostly below 20 percent. On the other hand, when operation using proper coagulants, that of turbidity was mostly over 80 percent. Secondly, slow sand filtration after PCF, total turbidity removal efficiency of final treated water was 84.3 percent, and the contribution by PCF was 57.1 percent and that of slow sand filtration was 27.7 percent. Therefore the introduction of PCF as pre-treatment process would be helpful to reduce the loading of high turbidity of slow sand filtration. Thirdly, the results of particle counter measurements showed that when operated PCF with coagulants, fine flocs captured or adsorbed at the pore of PCF were flow out into the effluents from 120 minutes after backwashing because of the increase of headloss of PCF. Therefore the decision of backwashing time should made consideration into the outflow of fine flocs from PCF. Fourth, coagulant dosages on PCF at the same turbidity was largely variable because of the effect of the raw water characteristics and the turbidity increase velocity at rainy days, therefore flexible coagulant dosages should be considered rather than fixed coagulant dosage by the influent jar-test result.
Recently, various researches have been studied, such as water treatment, water reuse, and seawater desalination using CDI (Capacitive deionization) technology. Also, applications like MCDI (Membrane capacitive deionization), FCDI (Flow-capacitive deionization), and hybrid CDI have been actively studied. This study tried to investigate various factors by an experiment on the TDS (Total dissolved solids) removal characteristics using MCDI module in aqueous solution. As a result of the TDS concentration of feed water from 500 to 2,000 mg/L, the MCDI cell broke through faster when the higher TDS concentration. In the case of TDS concentration according to the various flow rate, 100 mL/min was stable. In addition, there was no significant difference in the desorption efficiency according to the TDS concentration and method of backwash water used for desorption. As a result of using concentrated water for desorption, stable adsorption efficiency was shown. In the case of the MCDI module, the ions of the bulk solution which is escaped from the MCDI cell to the spacer during the desorption process are more important than the concentration of ions during desorption. Therefore, the MCDI process can get a larger amount of treated water than the CDI process. Also, prepare a plan that can be operated insensitive to the TDS concentration of backwash water for desorption.
Ammonia nitrogen is well known as a substance that causes the eutrophication with a phosphorus in the water, because it is contained in the industrial wastewater, agricultural and the stockbreeding wastewater. In addition, manganese (Mn) and arsenic (As) are included in the mine treated water, etc., and are known as a source of water pollution. Natural zeolites are used to remove ammonia nitrogen in water but it have a low adsorption capacity. In order to improve the low adsorption capacity of the natural zeolite, ion substitution was carried out with $Na^+$, $Ca^{2+}$, $K^+$ and $Mg^{2+}$. The adsorption capacity and removal rate of ammonia nitrogen ($NH_4-N$) were the highest at 0.66 mg/g and 89.8% in $Na^+$ ion exchanged zeolite. Adsorption experiments of Mn and As were performed using ion exchanged zeolites. Ion exchanged zeolite with $Mg^{2+}$ showed high adsorption capacity and removal rates of Mn and As.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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