In this review article, hybrid water/wastewater treatment processes of membrane and photocatalyst were summarized from papers published in various journals. It included (1) membrane photoreactor (MPR), (2) fouling control of a membrane coupled photocatalytic process, (3) photocatalytic membrane reactors for degradation of organic pollutants, (4) integration of photocatalysis with membrane processes for purification of water, (5) hybrid photocatalysis and ceramic membrane filtration process for humic acid degradation, (6) effect of $TiO_2$ nanoparticles on fouling mitigation of ultrafiltration membranes for activated sludge filtration, (7) hybrid photocatalysis/submerged microfiltration membrane system for drinking water treatment, (8) purification of bilge water by hybrid ultrafiltration and photocatalytic processes, and (9) Hybrid water treatment process of membrane and photocatalyst-coated polypropylene bead.
In recent years, hybrid neural network approaches which combine neural networks and mechanistic models have been gaining considerable interests. These approaches are potentially very efficient to obtain more accurate predictions of process dynamics by combining mechanistic and neural models in such a way that the neural network model properly captures unknown and nonlinear parts of the mechanistic model. In this work, such an approach was applied in the modeling of a full-scale coke wastewater treatment process. First, a simplified mechanistic model was developed based on the Activated Sludge Model No.1 and the specific process knowledge, Then neural network was incorporated with the mechanistic model to compensate the errors between the mechanistic model and the process data. Simulation and actual process data showed that the hybrid modeling approach could predict accurate process dynamics of industrial wastewater treatment plant. The promising results indicated that the hybrid modeling approach could be a useful tool for accurate and cost-effective modeling of biochemical processes.
The roles of polypropylene (PP) beads and pH on membrane fouling and treatment efficiency were investigated in a hybrid advanced water treatment process of tubular carbon fiber membranes (ultrafiltration (UF) or microfiltration (MF)) and PP beads. The synthetic feed including humic acid and kaolin flowed inside the membrane, and the permeated contacted the PP beads fluidized in the space between the membrane and the module with UV irradiation and periodic water back-flushing. In the hybrid process of UF ($0.05{\mu}m$) and PP beads, final resistance of membrane fouling ($R_f$) after 180 min increased as PP beads increased. The turbidity treatment efficiency was the maximum at 30 g/L; however, that of dissolved organic matters (DOM) showed the highest at PP beads 50 g/L. The $R_f$ strengthened as pH of feed increased. It means that the membrane fouling could be inhibited at low alkali condition. The treatment efficiency of turbidity was almost constant independent of pH; however, that of DOM showed the maximum at pH 5. For MF ($0.1{\mu}m$), the final $R_f$ was the minimum at PP beads 40 g/L. The treatment efficiencies of turbidity and DOM were the maximum at PP beads 10 g/L.
Odor control technology include absorption, adsorption, incineration and biological treatments. But, most of processes have some problems such as secondary organic acids discharge at the final odor treatment facility. In order to solve the problems for effective treatment of organic acids in odor, it is necessary to develop a new type advanced odor control technology. Some of the technology are plasma only process and plasma hybrid process as key process of the advanced technology. In this study, odor removal performance was compared DBD(Dielectric Barrier Discharge)plasma process with PCHP(plasma catalysis hybrid process) by gaseous ammonia, formaldehyde and acetic acid. Plasma only process by acetic acid obtained higher treatment efficiency above 90%, and PCHP reached its efficiency up to 96%. Acetic acid is relatively easy pollutant to control its concentration other than sulfur and nitrogen odor compounds, because it has tendency to react with water quickly. To test of the performance of DBD plasma process by applied voltage, the tests were conducted to find the dependence of experimental conditions of the applied voltage at 13 kV and 15 kV separately. With an applied voltage at 15 kV, the treatment efficiency was achieved to more higher than 13 kV from 83% to 99% on ammonia, formaldehyde and acetic acid. It seems to the odor treatment efficiency depends on the applied voltage, temperature, humidity and chemical bonding of odors.
The formation of aldehydes as by-product was investigated in the treatment of humic acid by Ozone/GAC hybrid process. Ozone/GAC hybrid process was operated under varying initial pH (pH 3~pH 11) and temperature ($0^{\circ}C$, $20^{\circ}C$, $40^{\circ}C$) at an ozone dose of 0.08 g $O_3/g$ DOC and GAC amount of 16.5 v/v%. The results were compared with those of GAC adsorption and ozone alone process. The formed aldehydes were derivatized by PFBOA method and quantified by GC/PDECD. Formaldehyde and glyoxal were identified as the substantial aldehydes in the treatment of humic acid by ozone/GAC hybrid process. Quantities of formaldehyde and glyoxal formed in ozone/GAC hybrid process were less than one in ozone alone process. In ozone/GAC hybrid process, formaldehyde was produced with a considerable concentration of 400 ppb at pH 11 and pH 7 at the beginning of the treatment, and then the concentration was decreased with time. And, the concentrations of formaldehyde and glyoxal were increased with an increase of temperature. They were respectively 520 ppb and 120 ppb at the beginning of the treatment at $40^{\circ}C$.
There are many water treatment plants built over couple of decade ago in Korea. For most of those plants, they are required a countermeasure to cope with the deterioration caused from the superannuated facilities and the objective materials change of water treatment from inorganic particles like clay to algae particles due to eutrophication of lake and reservoir. A series of field and laboratory experiments was performed to investigate the feasibility of DAF hybrid process and the variation of particle characteristics by applying the additional DAF unit in conventional water treatment processes. On the basis of this experiments, the DAF was effective as an additive process in filtration basin (DAF-CSF combination processes). Using DAF-CSF combination process, the efficiency of stable particle removal can be achieved to produce the safe drinking water.
Maimoun, Bakhta;Djafer, Abderrahmane;Djafer, Lahcene;Marin-Ayral, Rose-Marie;Ayral, Andre
Membrane and Water Treatment
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v.11
no.4
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pp.275-282
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2020
Hranfa's marl, a local natural mineral, is selected for the decontamination by adsorption of aqueous effluents in textile industry. Its physicochemical characterization is first performed. It is composed mainly of Calcite, Quartz, Ankerite and Muscovite. Its specific surface area is 40 ㎡ g-1. Its adsorption performance is then tested in batch conditions using an industrial organic dye, Bemacid Red E-TL, as a model pollutant. The measured adsorption capacity of Hranfa's marl is 16 mg g-1 which is comparable to that of other types of natural adsorbents. A hybrid process is tested coupling adsorption of the dye on marl in suspension and microfiltration. An adsorption reactor is inserted into the circulation loop of a microfiltration pilot using ceramic membranes. This makes possible a continuous extraction of the treated water provided that a periodic replacement of the saturated adsorbent is done. The breakthrough curve obtained by analyzing the dye concentration in the permeate is close to the ideal one considering that no dye will cross the membrane as long as the adsorbent load is not saturated. These first experimental data provide proof of concept for such a hybrid process.
Min, Kwang-Joon;Cho, Habin;Kim, Jin-Kuk;Kang, Sang Wook
Membrane Journal
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v.28
no.2
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pp.90-95
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2018
A process design was performed for a removal of acid gases using membrane-absorption hybrid system in LNG-FPSO. Commercial process simulator Promax version 4.0 was utilized for comparing acid gases removal capabilities of amine absorption process and hybrid process. Simulation results show hybrid process could be small amine solvent circulate rate, energy consumption, equipment sizing compared to typical amine absorption process. As a result, hybrid process which is small footprint and energy saving process may be a good solution for the pre-treatment of natural gas in LNG-FPSO.
In this study, GAC adsorption, ozonation and $O_3/GAC$ hybrid processes were investigated for treatment of humic acid. The degradation characteristics and efficiencies of humic acid in each process were evaluated through pH variation, $UV_{254}$ decrease, DOC removal, change of molecular size distribution and by-products formation. DOC removal rate in $O_3/GAC$ hybrid process (80%) was higher than arithmetic sum of ozonation (38%) and GAC adsorption process (19%) by synergism. $UV_{254}$ decrease rate of humic acid was also the highest than any other processes when treated in $O_3/GAC$ hybrid process. Molecular size distribution was not significantly changed in the GAC adsorption process. Main distribution of molecular size of humic acid was converted from 3 k~30 kDa into 0.5 k~3 kDa in ozonation. But the most of large molecular sizes of humic acid converted into small molecules(smaller than 0.5 kDa) in $O_3/GAC$ hybrid process. Quantities of formaldehyde and glyoxal formed in $O_3/GAC$ hybrid process were less than the ones in ozonation.
Hongsik Yoon;Taijin Min;Minkyu Jeon;Sungil Lim;Sechul Oh;Kyungha Ryu;Chungsung Lee;Bosik Kang
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.6_2
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pp.1171-1181
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2023
In this study, a sweep gas - vacuum hybrid type membrane degassing process was proposed for ammonia wastewater treatment. In addition, the ammonia selective recovery of the hybrid type membrane degassing process was also investigated. As a result, the hybrid type membrane degassing process showed better degassing performance (54.9 mg NH3/m2min for 360 min) than the sweep gas type (32.3 mg NH3/m2min) or vacuum type (22 mg NH3/m2min). Additionally, the hybrid type membrane degassing process showed an excellent ammonia selectivity (103 times compared to Na+ Na+, 133 times compared to Ca2+). The ammonia selectivity was appeared to be due to the conversion characteristics of ammonium ion / dissolved ammonia depending on pH. The results in this study are expected to be used in the development of ammonia wastewater treatment and ammonia recovery in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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