Experimental versus theoretical study of reverse osmosis pilot scaling: The case of Algerian brackish water desalination

• Autorzy: Bouchareb Abderrezak , Metaiche Mehdi , Lounici Hakim

Identyfikatory

DOI

10.2478/jwld-2019-0044

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalne i teoretyczne badania odwróconej osmozy: Przykład odsalania słonawych wód Algierii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In recent years, the increasing threat to ground water quality due to human activities has become a matter of great concern. The ground water quality problems present today are caused by contamination and by over exploitation or by combination of both. Reverse osmosis (RO) desalination is one of the main technologies for producing fresh water from sea water and brackish ground water. Algeria is one of the countries which suffer from the water shortage since many years, so desalination technology becomes inevitable solution to this matter. In this study, a comparison is provided of results of reverse osmosis desalination for three different qualities of brackish water from the central-east region of Algeria (Bouira and Setif Prefectures), wherein they cannot use it as human drinking or in irrigation systems. The main objective of our study is to establish a comparison of the reverse osmosis membrane TW30-2540 performances in the term of (permeate flow, recovery rate, permeate total dissolved solids – TDS and salts rejection) under different operation pressures (each one takes a time of 720 second for pilot scaling). In order to make an overview comparison between the experimental and the simulated results we used ROSA (Reverse Osmosis System Analysis) software. At the end of this study we noted that, the simulated results are lower than the pilot scaling values and the most removed salts are the sodium chlorides with 99.05% of rejection rate.

PL

Rosnące zagrożenie dla jakości wód podziemnych w związku z działalnością człowieka rodzi w ostatnich latach poważne obawy. Obecne problemy z jakością wód gruntowych są spowodowane zanieczyszczeniem i nadmierną eksploatacją albo obiema przyczynami łącznie. Odsalanie metodą odwróconej osmozy jest jedną z głównych technologii, mających na celu produkcję wody słodkiej z wody morskiej lub ze słonawych wód podziemnych. Algieria jest jednym z krajów, które od wielu lat cierpią na niedostatek wody. Odsalanie jest więc nieuniknionym rozwiązaniem. Przedstawione badania ukazują porównanie wyników odsalania trzech wód słonawych o różnej jakości pochodzących ze środkowowschodniego regionu Algierii (prefektury Bouira i Setif), gdzie wód tych nie można stosować ani do zaopatrzenia ludności, ani do nawodnień. Głównym celem badań było porównanie działania membrany TW30-2540 mierzonego przepływem, tempem odzysku, przepuszczalnością rozpuszczonych soli i usuwaniem soli w warunkach stosowania różnego ciśnienia (w pilotowym teście każdy wariant trwał 720 s). Do porównania wyników eksperymentalnych i symulowanych użyto programu ROSA (Reverse Osmosis System Analysis). Wartości symulowane były mniejsze niż eksperymentalne wyniki testu pilotażowego, większość usuwanych soli stanowił chlorek sodu. Efektywność jego usuwania wyniosła 99,05%.

Słowa kluczowe

EN

ions salts rejection; reverse osmosis (RO); ROSA software; salt passage (B); spiral wound membrane (SWM)

PL

membrana spiralna; odwrócona osmoza; program ROSA; stężenie soli; usuwanie soli

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2019
• Tom: no. 42
• Strony: 49--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bouchareb Abderrezak

• Bouira University, Faculty of Sciences and Applied Sciences, Department of Chemistry, 10000 Bouira, Algeria

autor

Metaiche Mehdi

• Bouira University, Faculty of Sciences and Applied Sciences, Department of Chemistry, 10000 Bouira, Algeria

autor

Lounici Hakim

• Bouira University, Faculty of Sciences and Applied Sciences, Department of Chemistry, 10000 Bouira, Algeria

Bibliografia

• BONGCHUL K., SANGYOUP L., SEUNGKWAN H. 2014. A novel analysis of reverse draw and feed solute fluxes in forward osmosis membrane process. Desalination. Vol. 352 p. 128–135.
• BOUROUNI K. 2012. Optimization of renewable energy systems: The case of desalination. Modeling and Optimization of Renewable Energy Systems. Vol. 298 p. 90–116.
• CHAPMANE M. 2013. Evaluation of high productivity brackish desalination membrane. Desalination. Vol. 308 p. 41–46.
• Dow undated. DOW FILMTEC™ Membranes. DOW FILMTEC tape-wrapped 2540 elements for commercial applications. Product data sheet. Dow Chemical Company pp. 3.
• Dow undated. DOW FILMTECTM MEMBRANES. Dow Water and Process Solutions. Technical Manual. Dow Chemical Company pp. 181.
• ELAZHAR F., ELHARRAK N., ELAZHARM., HAFSI M., ELMIDAOUI A. 2013. Feasibility of nanofiltration process in dual stage in desalination of the seawater. Journal of Applied Chemistry IOSR. Vol. 5 p. 35–42.
• ELIMELECHM M., PHILLIP W.A. 2011. The future of sea water desalination: Energy, technology and environment. Science. Vol. 333 p. 712–717.
• ELKHARAZ J., ELSADEK A., GHAFFOUR N., MINO E. 2012. Water scarcity and drought in WANA contries. Procedia Engineering. Vol. 33 p. 14–29.
• GERALDES V., PEREIRA N.E., DEPINHO M.N. 2005. Simulation and optimization of medium-sized seawater reverse osmosis processes with spiral-wound modules. Industrial and Engineering Chemistry Research. Vol. 44 p. 1897–1905.
• HCHAICHI H., SIWAR S., ELFIL H., HANNACHI A. 2014. Scaling prediction in sea water reverse osmosis desalination. Membrane Water Treatment. Vol. 5 p. 221–233. DOI 10.12989/mwt.2014.5.3.221.
• JOHNSON J., BUSH M. 2010. Engineering aspect of reverse osmosis module design. Desalination and Water Treatment. Vol. 15 p. 236–248.
• KARAGIANNIS I.C., SOLDATOS P.G. 2008. Water desalination cost literature: Review and assessment. Desalination. Vol. 22 p. 448–456.
• KARABELAS A.J., KOSTOLOGOU M., KOUTSOU C.P. 2015. Modeling of spiral wound membrane desalination modules and plants-review and research priorities. Desalination. Vol. 356 p. 165–185.
• KURIHARA M., HANAKAWA M. 2013. Mega-Ton Water System: Japanese National research and development project on sea water desalination and west water reclamation. Desalination. Vol. 308 p. 131–137.
• LALIA B.S., KOCHKODAN V., HASHAIKEH R., HILAL N. 2013. A review on membrane fabrication: Structure, properties and performance relationship. Desalination. Vol. 326 p. 77–95.
• MALCZEWSKA B. 2016. Evaluation of effectiveness of natural organic compounds removal from water in hybrid processes. Journal of Water and Land Development. Vol. 30 (VII–IX) p. 81–85. DOI 10.1515/jwld-2016-0024.
• MICHAELS A.S. 1968. New separation technique for the chemical process industries. Chemical Engineering Progress. Vol. 64 p. 31–43.
• SUBRAMANI S., PANDA R.C. 2014. Statistical regression and modeling analysis for reverse osmosis desalination process. Desalination. Vol. 351 p. 120–147.
• TAHERIFAR H., REZVANTALAB S., BAHADORI F., SADRWADEK KHOEI O. 2015. Treatments of reverse osmosis concentrate using natural zeolites. Journal of Water and Land Development. No. 25 (IV–VI) p. 41–46. DOI 10.1515/jwld-2015-0012.
• VAN DER MEER W.G.J., VAN DIJK J.C. 1997. Theoretical optimization of spiral-wound and capillary nanofiltration modules. Desalination. Vol. 113 p. 129–146.
• World Bank 2004. Seawater and brackish water desalination in the Middle East, North Africa and Central Asia: A review of key issues and experience in six countries. Vol. 2. Annex 1 – Algeria pp. 38 [online]. [Access 10.10.2018]. Available at: http://documents.worldbank.org/curated/en/421161468191927352/Annex-1-Algeria

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).