Zero concentrate flow discharge membrane techniques for natural water treatment

• Autorzy: Andrianov A. , Gorbunova T.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main problem of modern RO and NF membrane techniques is the existence of concentrate flow that creates a problem of its utilization. Large amounts of RO/NF effluents are mainly attributed to fouling and scaling protection. Research of scaling and fouling mechanisms showed that these processes depend not only on hydraulic and hydrodynamic factors, but on membrane channel configuration as well. The novel concept of spiral wound module with the modified membrane channel (called “open channel”) is developed, fieldtested and introduced into practice. Fouling control is achieved due to the elimination of spacer and the implementation of an optimum hydraulic mode. Modification of channel provides the possibility to reach high recoveries and high supersaturation values due to strong stability of calcium carbonate solutions. The main principles of high recoveries and zero discharge are ensured by concentration of brine through re-circulation by 50-100 times by volume. Coagulated suspended matter after membrane flushes is collected, sedimented and finally dewatered. In case of hard water treatment the excessive calcium carbonate could be concentrated in membrane modules and subsequently precipitated, sedimented and dewatered. Several examples of water treatment flow diagrams are presented to demonstrate the principles of zero concentrate flow discharge.

PL

Podstawowym problemem współczesnych instalacji odwróconej osmozy i nanofiltracji jest powstawanie dużych ilości trudnego do zagospodarowania koncentratu. Problem ten nasila się w przypadku wystąpienia zjawisk fouling’u i scaling’u. Badania mechanizmu procesów fouling’u i scaling’u wykazały, że obok warunków hydraulicznych i hydrodynamicznych ma na nie wpływ konfiguracja kanałów ukierunkowujących przepływ przez membranę. Opracowano nową koncepcję modułu spiralnego z ukierunkowanym przepływem (nazywaną “open channel”) dzięki zastosowaniu odpowiednich przekładek w konstrukcji modułu membrany. Dobranie optymalnych parametrów hydraulicznych i eliminacja stref martwych pomogło w kontroli zjawiska foulingu i scalingu. Zastosowane rozwiązanie budowy modułów membranowych zapewnia możliwość uzyskania recurkulatu o dużym stężeniu dzięki silnej stabilności roztworu węglanu wapnia. Wysoki odzysk zapewnia 50-100-krotna recyrkulacja stężonej solanki. Zawiesina wypłukiwana z membran po koagulacji jest poddawana sedymentacji i odwadnianiu. Zaprezentowano kilka przykładowych schematów uzdatniania wody wykorzystujących przyjęte rozwiązania.

Słowa kluczowe

EN

reverse osmosis; spiral wound module; water treatment; discharge

PL

osmoza odwrócona; moduł spiralny; oczyszczanie ścieków; wyładowanie

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 6, no. 1
• Strony: 73--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Andrianov A.

• Departure of water supply, Moscow State University of Civil Engineering, Jaroslavskoye shosse, 26, 129337, Moscow, Russia

autor

Gorbunova T.

• Departure of water supply, Moscow State University of Civil Engineering, Jaroslavskoye shosse, 26, 129337, Moscow, Russia

Bibliografia

• [1] Riddle R.A.; Open channel ultrafiltration for reverse osmosis pretreatment. IDA world conference on Desalination and Water reuse. August 25-29, 1991, Washington. Pretreatment and fouling
• [2] Pervov A.G., Melnikov A.G'.; The determination of the reuired foulant removal degree in RO feed pretreatment. IDA world conference on Desalination and Water reuse. August 25-29, 1991, Washington. Pretreatment and fouling
• [3] Schwinge ]., Neal P.R., WUey D.E., Fletcher D.F., Fane A.G.; Spiral wound modules and spacers: Review and analysis, J. of Membane Sci., Vol.242, No. 1-2, 2004; p.129-153
• [4] Geraldes V, Semiao V, Norberta de Pinho M.; Flow management in nanofiltration spiral wound modules with ladder-type spacers, J. of Membane Sci., Vol.203, 2002; p.87-102
• [5] Subramani A., Kim S., .; Pressure, flow, and concentration profiles in open and spacer-filled membrane channels, J. of Membane Sci., Vol.277, No.1-2, 2006; p.7-17
• [6] Futselaar H., Schonewille H., Meer W.; Direct capillary nanofiltration for surface water, Desalination, Vol.l57, 2003; p.135-136
• [7] Bniggen ., Hawrijk /., Cornelissen E., Vandecasteele C; Direct nanofiltration of surface water using capillary membranes: comparison with fiat sheet membranes, Sep. and Pur. Tech., Vol.31, No.2, 2003; p. 193-201
• [8] PervovA.G.; Asimplified RO process design basedon understanding of fouling mechanisms, Desalination, Vol.l26, 1999; p.227-247
• [9] Herron ].; Open-channeled spiral-wound membrane module. US Patent #6673242. Issued: January 6,2004
• [10] Lien L.A.; Spiral-wound membrane cartridge with ribbed and spaced carrier layer, US Patent, #4902417, Fil.: 14.06.1988, Iss.: 20.02.1990
• [11] Maples PD.; Spacerless feed channel membrane filter element, US Patent, #4944877, Fil.: 10.10.1989, Iss.: 31.06.1990
• [12] Schwinge J., Wiley D.E., Fane A.G.; Novel spacer design improves observed flux, Journal of Membrane Science, 2004, Vol. 229, Iss. 1-2; p.53-61.
• [13] Pervov A.G.; Membrane spiral wound module, RU Patent, #2108142, Iss.: 10.04.1998
• [14] Pervov A.G., Andrianov ..; Pretreatment or membrane modification: new tendencies in RO and NF process development, Conference proceedings of the ADST2008 International Conference Desalination Technologies and Water Reuse, May 10-12, 2008 Sharm-El-Sheikh, Egypt; p.25
• [15] Pervov A.G., Andrianov A.P.; Application of mem¬branes to treat wastewater for its recycling and reuse: new considerations to reduce fouling and increase recovery up to 99 per cent, Desalination and water treatment, 2011, Vol.35; p.2-