In this study, we have investigated to find optimal pre-treatment flocculation condition by analyzing the floc growth rate with mixing conditions and the membrane permeation flux for pre-treatment step of the membrane process. The higher mixing intensity showed a constant floc size index (FSI) values, and lower mixing intensity increased the degree of dispersion of the FSI values. Results of comparing the distribution characteristics of the FSI value and the permeation flux were more effective in increasing flux when the FSI values were 0.2 or higher. The degree of dispersion of FSI was relatively large in 40 rpm mixing condition compared to 120 rpm. In 40 rpm mixing condition, it decreased the permeation flux compared to 120 rpm because various sizes of flocs were distributed. Coagulation-UF membrane process enhanced 30%~40% of the flux rate compare to UF alone process, and the coagulation-MF process increased up to 5% of the flux rate compare to MF alone process. Pre-treatment, that is, coagulation process, has been found to be less effects on relatively larger pore size for MF membrane. For UF membrane, the flux was a little bit same when applying only the rapid mixing process or rapid mixing with slow mixing processes together. In case of MF membrane, the flux was improved when rapid mixing process applied with slow mixing process together.
The water containing soluble manganese may cause problems such as discolored water, unpleasant taste, fouling or scaling of pipes in water distribution system, and so on. Conventional water treatment processes using sand filtration or sedimentation after oxidation, however, cannot often meet manganese standard for drinking water. Two types of oxidants, potassium permanganate ($KMnO_4$) and sodium hypochlorite (NaOCl), were utilized at the same time for manganese oxidation, and then the precipitated manganese oxides were removed by low pressure membrane filtration in this study. In batch experiments, the multiple injection of both oxidants showed more effective manganese removal than did the single injection using either of them. Moreover, the deterioration of manganese removal at low temperature was less serious for the multiple injection than that for the single injection. Manganese removal by the continuous system of oxidation by multiple injection combined with membrane filtration was higher than those by batch experiments at the same oxidation conditions. In addition, less membrane fouling was observed for membrane filtration with oxidation during continuous membrane filtration than membrane filtration without oxidation. These results indicate that the oxidation by multiple injection coupled with membrane filtration was efficient and applicable to actual water treatment for manganese removal.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.33
no.5
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pp.353-358
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2011
In this study, ammonia removal characteristics in membrane contactor system under various operating conditions were evaluated. The mass transfer coefficient was used to quantitatively compare the effect of various operation conditions on ammonia removal efficiency. Effective removal of ammonia was possible with the tubular PTFE membrane contactor system at all tested conditions. Among the various operation parameters, contact time and solution pH showed significant effect on ammonia removal mechanism. Overall ammonia removal rate was not significantly affected by influent suspended solution concentration unlike other pressure driven membrane filtration processes. Also the osmotic distillation phenomena which deteriorate the mass transfer efficiency can be minimized by preheating of strip solution. Membrane contactor system can be a possible alternative to treat high strength nitrogen wastewater by optimizing operation conditions such as stripping solution flow rate, influent wastewater temperature, and influent pH.
Recently EC-MBR (Elctrocoagulation - Membrane Bio Reactor) has been suggested as one of alternative processes to overcome membrane fouling problems. Most important operational parameters in the EC-MBR are known to current density and contact time. Their effect on membrane filtration performances has been reported well, however, quantitative interrelationship between both parameters not been investigated yet. The purpose of this study is to give a kinetic model suggesting the current density and the contact time required to reduce the membrane fouling. The 4 different set of current densities (2.5, 6, 12 and $24A/m^2$) and contact times (0, 2, 6 and 12 hr) were selected as operational parameters. After each electro-coagulation under the 16 different conditions, a series of membrane filtration was carried out. The membrane fouling decreased as the current density and contact time increased, Total fouling resistances under different conditions, $R_t(=R_c+R_f)$ were calculated and compared to those of the controls ($R_0$), which were calculated from the data of experiments without electro-coagulation. A kinetic approach for the fouling reduction rate ($R_t/R_0$) was carried out and the equation ${\rho}^{0.46}_it=7.0$ was obtained, which means that the product of current density and the contact time needed to reduce the fouling in certain amounts (in this study, 10% of fouling reduction) is always constant.
Secondary energy conversion systems have been briskly developed owing to environmental issue and problems of fossil fuel. They are basically operated based on electro-chemical systems. In addition, ion exchange membranes are one of the significant factors to determine performance in their systems. Therefore, the ion exchange membranes in suitable conditions must be developed to improve the performance for the electro-chemical systems. These ion exchange membranes can be classified into various types such as cation exchange membrane, anion exchange membrane and bipolar membrane. Their membranes have distinct characteristics according to the chemical, physical and morphological structure. In this review, the types of ion exchange membranes and their fabrication processes are described with main characteristics. Moreover, applications of ion exchange membranes in newly developed energy conversion systems such as reverse electrodialysis, redox flow battery and water electrolysis process are described including their roles and requirements.
Ammonia nitrogen can be effectively recovered from livestock manure waste, etc. by using the gas permeable membrane technology. In this case, ammonia gas in the waste passes through the pores in one-side of membrane, impregnated in waste, and then reach the opposite side of the membrane. The permeated ammonia gas molecules are captured and recovered by acid (such as sulfuric acid) in the solution existing on the opposite side of the membrane. In order to improve ammonia nitrogen removals in the inlet part, high pH should be maintained in the feed waste including ammonia nitrogen to recover, which requires the cost of the chemical. To resolve this issue, previous studies tested various methods, for example, utilization of cheap calcium hydroxide or aeration together with inhibition of unwanted nitrification. The gas permeable membranes used for the recovery of ammonia nitrogen may be characterized, not only by proper heat and chemical resistance, but also by hydrophobicity, allowing selective ammonia gas permeation through the hydrophobic membrane pores. Future research should consider the relevant pilot or upscale processes using on-site wastes with various properties, and identify the optimal design/operation conditions as well as economic feasibility improvement plans.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.27
no.7
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pp.753-761
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2005
In this study, pretreatment of organic matters with $MIEX^{(R)}$ was evaluated using bench-scale experimental procedures on four organic matters to determine its effect on subsequent UF membrane filtration. For comparison, coagulation process was also used as a pretreatment of UF membrane filtration. Moreover, the membrane fouling potential was identified using different fractions and molecular weights of organic matters. From the removal property of MW organic matters by coagulation process for the sample water NOM and AOM, the removal efficiency of high MW organic matters were much higher than those of low MW organic matters. It was shown that the removal efficiency of high MW organic matter more than 10 kDa was lower than that of low MW organic matter for $MIEX^{(R)}$ process. For the change of permeate flux by the pretreatment process, $MIEX^{(R)}$+UF process showed high removal efficiency of organic matter as compared with coagulation-UF processes, but high reduction rate of permeate flux was presented through the reduction of removal efficiency of high MW organic matter. From sequential filtration test results in order to examine the effect of MW of organic matter on membrane fouling, it was found that the membrane foulant was occurred by high MW organic matter, and the DOC of organic matter less than 0.5 mg/L was working as the membrane foulant. In the case of sample water composed of low MW organic matter less than 10 kDa, since the low MW organic matter less than 10 kDa has high removal efficiency by $MIEX^{(R)}$, low reduction rate of permeate flux is obtained as compared with coagulation-UF processes. In summary, it is required to conduct the research on physical/chemical characteristic of original water before pretreatment process of membrane process is selected, and a pertinent pre-treatment process should be employed based on the physical/chemical characteristic of original water.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.8
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pp.105-114
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2018
Membrane fouling in EC-MBR (Electro-Coagulation aided Membrane Bio-Reactor) processes was evaluated according to the operating parameters, such as current density and contact time. In addition, the fouling mechanism was investigated. Compared to the control (i.e., no electro-coagulation), membrane fouling for filtration of the activated sludge suspension after electro-coagulation was reduced significantly. Membrane fouling was improved further when the contact time was doubled under a low current density of $2.5A/m^2$. On the other hand, membrane fouling was not mitigated further, as expected, even though the contact time was doubled from 12 to 24 hr. at a current density of $10A/m^2$. This indicates that the overall decrease in membrane fouling is a function of the product of the current density and contact time. The particle size of the activated sludge flocs after electro-coagulation was changed slightly, which means that the membrane fouling reduction was not attributed to a larger particle size resulting from electro-coagulation. The experimental confirmed that the dynamic membrane made from aluminum hydroxide, Al(OH)3, and/or aluminum phosphate, Al(PO4), which had been formed during the electro-coagulation, played a key role on the reduction of membrane fouling. The dynamic membrane prevents the particles in the feed solution from deposition to the membrane pores and cake layers. Dynamic membrane formation as a result of electro-coagulation plays a critical role in the mitigation of membrane fouling in EC-MBR.
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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1996.04a
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pp.20-29
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1996
한외여과를 비롯한 막분리 기술은 의약 및 식품산업 등의 화학공학분야, 각종 제조업에서의 배수처리 및 물질회수 등에 널리 이용되는 실용기술로서 앞으로 활용이 기대되고 있다. 최근에 막분리 기술은 상.하수 및 배수 등의 수처리 분야에 있어서도 이용되고 있으며, 역침투에 의한 해수담수화, 정밀여과에 의한 탁질제거 등의 상수처리, 한외여과와 역침투에 의한 초순수제조, 한외여과와 RO등에 의한 잡용수도의 정화처리, 한외여과와 정밀여과를 고액분리장치로서 분뇨 및 하수처리 등과 같은 처리에 광범위하게 이용되고 있다. 또한 한외여과 등으로 유용미생물을 고농도로 유지하여 특정물질의 제거와 유용물질 등을 회수하는 Process도 개발되고 있다. 본 논문에서는 일본에 있어서 분리막을 도입한 배수처리 및 분뇨처리의 기술개발과 혐기성소화의 기능향상에 관한 연구의 현황에 관하여 소개하고, 분리막에 관한 한.일의 연구자간의 정보교환이 되었으면 한다.
Deionized water and wastewater flux were discussed using module set 1-7 composed of ultrafiltration hollow fiber type modules and reverse osmosis spiral wound type modules. The separation characteristics of ultrafiltration and reverse osmosis membranes were discussed with the variation of applied pressure and temperature. Turbidity and SS were removed effectively from ultrafiltration mem¬brane, and removal efficiency of COD, T-N, and TDS using reverse osmosis membrane was very efficient. Permeate flux increased linearly with the increase of applied pressures and temperature. It was shown that ultrafiltration and reverse osmosis membranes were suitable Lo the advanced treatment and reuse of oil refinery process effluent.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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