Usuwanie naturalnych substancji organicznych z wody w zintegrowanym procesie MIEXŽDOC-ultrafiltracja.

• Autorzy: Kabsch-Korbutowicz M.

Warianty tytułu

EN

Separation of Natural Organic Matter from Water via the Integrated MIEXŽDOC-Ultrafiltration Process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z ograniczeń szerszego zastosowania procesów membranowych do oczyszczania wody jest spadek wydajności hydraulicznej membran, będący wynikiem ich blokowania przez osadzające się drobne cząstki oraz na skutek sorpcji naturalnych substancji organicznych. Obecnie najczęściej stosowaną metodą, pozwalającą na ograniczenie intensywności zjawiska blokowania membran (fouling), jest wstępne oczyszczanie wody przy użyciu konwencjonalnych procesów jednostkowych. Mając to na uwadze założono, że zintegrowanie procesu MIEXŽDOC z ultrafiltracją pozwoli na uzyskanie wysokiej jakości oczyszczonej wody i ograniczy intensywność blokowania membran. W przeprowadzonych badaniach określono wpływ dawki żywicy MIEXŽ, granicznej rozdzielczości membran (cut-off) oraz sposobu realizacji proponowanego procesu na skuteczność usuwania naturalnych substancji organicznych z wody i intensywność blokowania membran. Uzyskane wyniki badań pokazały, że wstępne oczyszczanie wody, nawet przy zastosowaniu małych dawek żywicy MIEXŽ, pozwoliły na znaczącą poprawę jakości wody i zmniejszyły intensywność blokowania membran. Zastosowanie membran o rozdzielczości w przedziale 5÷100 kDa i dawki żywicy 10 cm3/dm3, pozwoliło usunąć ok. 90% substancji organicznych z oczyszczanej wody. Z uwagi na fakt, iż w procesie MIEXŽDOC preferencyjnie usuwane są substancje o małym ciężarze cząsteczkowym, szczególną poprawę wydajności hydraulicznej procesu zaobserwowano dla membran o rozdzielczości 30 kDa i 100 kDa. Realizacja testowanego procesu w układzie zintegrowanym (woda wraz z żywicą MIEXŽ poddawana była ultrafiltracji) pozwoliła w nieznacznie większym stopniu ograniczyć spadek przepuszczalności membran, niż to stwierdzono w procesie zintegrowanym, w którym ultrafiltracja wody była poprzedzona procesem MIEXŽDOC i sedymentacją.

EN

Membrane ultrafiltration is well suited to the production of disinfected clear water for various applications. What imposes limitations on a more widespread use of membrane processes is the decrease in membrane performance that occurs during potable water treatment, as a result of fouling promoted by the accumulation of particles and adsorption of natural organic matter (NOM). Currently, the most common method to prevent fouling is by pretreating the influent to the membrane process via the conventional unit processes. According to literature data, the integration of the MIEXŽDOC process with ultrafiltration may upgrade the quality of the water produced and decrease membrane fouling. The aim of my study was to examine the effectiveness of the MIEXŽDOC process when applied to water pretreatment prior to membrane filtration. NOM removal and flux decline were related to resin dose, membrane cut-off, and the method of carrying out the integrated process. Analysis of the results obtained shows that water pretreatment, even with low MIEXŽ resin doses, significantly improved final water quality and reduced membrane fouling. For ultrafiltration membranes of cut-off 5-100 kDa, and MIEXŽ doses above 10 cm3/dm3, almost 90% of the NOM was removed from the water. As the MIEXŽDOC process yielded a removal of mainly small NOM particles, the highest enhancement of hydraulic efficiency of membranes was obtained with membranes of cut-off 30 and 100 kDa. Water treatment via the hybrid process MIEXŽDOC/ultrafiltration (i.e. water with ion-exchange resin was ultrafiltered) slightly raised membrane performance (lower fouling) as compared to the integrated process, where the water underwent ultrafiltration after the MIEXŽDOC process and sedimentation.

Słowa kluczowe

PL

MIEXŽDOC; ultrafiltracja; naturalne substancje organiczne; blokowanie membran; proces zintegrowany

EN

MIEXŽDOC; ultrafiltration; natural organic matter; fouling; hybrid process

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 28, nr 1
• Strony: 17--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Kabsch-Korbutowicz M.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska,

Bibliografia

• 1. S. BOOGS, G. LIVERMORE, M.G. SEITZ: Humic macromolecules in natural waters. Journal Macromol. Sci. – Rev. Macromol. Chem. Phys., 1985, C25, pp. 599–613.
• 2. J. LAWRENCE: Humic acid and related substances in the environment. In: Analysis of Trace Organics in the Aquatic Environment [Eds. B.K. AFGHAN, A.S.Y. CHAU],CRC Press, Boca Raton 1989, pp. 313–337.
• 3. K. KIMURA, Y. HANE, Y. WATANEBE, G. AMY, N. OHKUMA: Irreversible membrane fouling during ultrafiltration of surface water. Water Res., 2004, 38, pp. 3431–344.
• 4. K.J. HOWE, M.M. CLARK: Fouling of microfiltration and ultrafiltration membranes by natural waters. Environ. Sci. Technol., 2002, 36, pp. 3571–3576.
• 5. N. LEE, G. AMY, J.-P. CROUĖ, H. BUISSON: Identification and understanding of fouling in low-pressure membrane (MF/UF) filtration by natural organic matter (NOM). Water Res., 2004, 38, pp. 4511–4523.
• 6. K.J. HOWE, M.M. CLARK: Coagulation pretreatment for membrane filtration. AWWA Research Foundation Report, Denver 2002.
• 7. V. LAHOUSSINE-TURCAUD, M.R. WIESNER, J.-Y. BOTTERO, J. MALLEVIALLE: Coagulation pretreatment for ultrafiltration of a surface water. JAWWA, 1990, Vol. 82, pp. 76–81.
• 8. T. LEIKNES, H. ØDEGAARD, H. MYKLEBUST: Removal of natural organic matter (NOM) in drinking water treatment by coagulation–microfiltration using metal membranes. Journal Membr. Sci., 2004, 242, pp. 47–55.
• 9. W. TSUJIMOTO, H. KIMURA, T. IZU, T. IRIE: Membrane filtration and pretreatment by GAC. Desalination, 1998, Vol. 119, pp. 323–326.
• 10. M. TOMASZEWSKA, S. MOZIA: Removal of organic matter from water by PAC/UF system. Water Res., 2002, 36, pp. 4137–4143.
• 11. S. MOZIA, M. TOMASZEWSKA, A. MORAWSKI: Studies on the effect of humic acids and phenol on adsorption–ultrafiltration process performance. Water Res., 2005, 39, pp. 501–509.
• 12. Integrated Membrane Systems. AWWA Research Foundation Report, Denver 2004.
• 13. T. CARROLL, S. KING, S.R. GRAY, B.A. BOLTO, N.A. BOOKER: The fouling of microfiltration membranes by NOM after coagulation treatment. Water Res., 2000, Vol. 34, pp. 2861–2868.
• 14. R. BIAN, Y. WATANABE, G. OZAWA, N. TAMBO, Membrane fouling of ultrafiltration: Evaluation of influence of pretreatment with batch test. Journal Jpn. Water Works Assoc., 1998, Vol. 67, pp. 11–19.
• 15. M. SLUNJSKI, K. CADEE, J. TATTERSALL. MIEX® resin water treatment. Proc. Aquatech Amsterdam2000, 26-29.09.2000, Amsterdam. www.miexresin.com
• 16. M. MOŁCZAN, A. BIŁYK, K. CELER: Zastosowanie testów naczyniowych do oceny skuteczności usuwania substancji organicznych z wody w procesie MIEX®DOC. Ochrona Środowiska, 2005, nr 2, ss. 3-7.
• 17. M. MOŁCZAN, A. BIŁYK, M. SLUNJSKI, T. SICIŃSKI, J. STRÓŻ: Badania pilotowe skuteczności oczyszczania wody w procesie MIEX®DOC. Ochrona Środowiska, 2005, nr 4, ss. 19–26.
• 18. M. SLUNJSKI, M. BOURKE, B. O’LEARY: MIEX®DOC process for removal of humics in water treatment. Proc. Int. Humic Substances Society Seminar, Australia 2000, www.miexresin.com
• 19. M.J. SEMMENS, M. BURCKHARDT, D. SCHULER, P. DAVICH, M. SLUNJSKI, M. BOURKE, H. NGUYEN: An evaluation of magnetic ion exchange (MIEX®) for NOM removal. Proc. AWWA Conf., Denver 2000, USA, www.miexresin.com
• 20. S.W. KRESNER, Z.K. CHOWDHURY, M.A. EDWARDS, A.B. KIMBARLY: Use of SUVA in developing revised TOC removal requirements. Membrane Technology Conference Proceedings, AWWA, Long Beach 1999, California.