Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of membranes to treat natural and waste waters: new considerations to reduce fouling and increase recovery Up to 99%

Pervov A., Andrianov A., Gorbunova T.

Inżynieria Ekologiczna

|

2011

|

Nr 24

17-31

EN

Survey shows that high operational costs of membrane facilities and large amounts of effluents are mainly attributed to fouling and scaling. Research of scaling and fouling mechanisms showed that these processes depend not only on hydraulic and hydrodynamic factors, but on membrane type, material and channel configuration as well. Operational parameters of different membrane configurations show that spiral wound modules demonstrate best hydraulic and hydrodynamic characteristics combined with lowest price. Main ways to develop new fouling-free techniques are outlined that require modified "open-chan-nel" spiral wound membranes. Elimination of "deadlocks" as a main cause of scaling and fouling provide new technological approach to develop water treatment techniques without pretreatment facilities and chemicals. Modification of channel provides possibility to reach high recoveries and high supersaturation values due to strong stability of calcium carbonate solutions. Membrane transport is not only purification instrument it is also a reactor to coagulate, concentrate and precipitate water constituents on membrane surface. Several examples of water treatment flow diagrams are presented to demonstrate principles of zero concentrate flow discharge. Coagulated suspended matter after membrane flushes is collected, sedimented and finally dewatered. The dewatered sludge contains averagely 0,8 per cent of initial water. Due to the use of an "open-channel" modules membrane brine flow could be concentrated by many times without a fear of scaling and added to the sludge. Thus the excessive salts and impurities could be withdrawn from water systems together with partially dewatered sludge. Similarly excessive calcium carbonate could be also concentrated in membrane modules and subsequently precipitated, sedimented and dewatered. Solution of fouling problems thus provides a new approach to save operational costs and to increase ecological efficiency of membrane water treatment tools.

PL

Badania wykazują, iż wysokie koszty eksploatacji urządzeń z zastosowaniem membran i duże ilości odcieków są przypisywane zanieczyszczeniom i odkładaniu się kamienia. Procesy te zależą nie tylko od czynników hydraulicznych i hydrodynamicznych, ale także od rodzaju membran i materiałów użytych do ich budowy. Parametry pracy różnych membran wykazały najlepsze właściwości modułów spiralnych przy najniższej cenie. Przepływ przez membrany nie ogranicza się jedynie do oczyszczania, jest to także reaktor do koagulacji, zatężania i strącania. Zawiesina po procesie koagulacji z procesu czyszczenia membran jest poddana sedymentacji i odwadnianiu. Osad z odwadniania zawiera około 8% wody. Zastosowanie modułów o "otwartych kanałach" powoduje zmniejszenie zagrożenia zanieczyszczenia i odkładania się kamienia. Rozwiązanie problemu zmniejszenia zanieczyszczenia membran pozwoli zmniejszyć koszty pracy instalacji i spowoduje wyższy poziom ekologicznej efektywności narzędzi wykorzystujących technikę membranową.

2

Ultradźwiękowe wspomaganie koagulantu WAC HB w usuwaniu mętności i barwy z wody naturalnej

Bień J. B., Stępniak L., Kowalczyk M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2001

|

T. 4, nr 1

17-26

PL

Przedstawiono wyniki badań nad usuwaniem mętności i barwy wody naturalnej przy zastosowaniu zasadowego polichlorosiarczanu glinu (WAC HB) wspomaganego polem ultradźwiękowym. Badania są kontynuacją testowania wybranych koagulantów do skojarzonych metod koagulacji z udziałem pola ultradźwiękowego. Stosując tę metodę, oczekiwano zmniejszenia dawki koagulantu. WAC HB jest nowym modyfikowanym koagulantem, jeszcze nierozpowszechnionym w uzdatnianiu wody. O wyborze tym zdecydowano z uwagi na jego wielkocząsteczkową budowę chemiczną typu polielektrolitu. Współdziałanie WAC HB z ultradźwiękami w procesie koagulacji mogło mieć odmienny charakter w stosunku do wcześniej stosowanego siarczanu glinowego. Ponadto poszukiwano koagulantu, którego działanie intensyfikowane polem ultradźwiękowym będzie lepsze zarówno w klarowaniu, jak i odbarwianiu wody. Połączenie ultradźwięków z siarczanem glinu, jak wykazano, jest korzystne tylko w usuwaniu domieszek wody powodujących mętność. W badaniach stosowano układy skojarzone, tj. ultradźwięki + koagulant, zmieniając kolejność tych czynników. Wykorzystano różne układy technologiczne, uwzględniające sposób prowadzenia operacji związanych z koagulacją. Symulacja obejmowała takie procesy jednostkowe, jak: szybkie mieszanie, wolne mieszanie i sedymentację. Eksperymenty prowadzono metodą statyczną za pomocą "testu naczyniowego". Stosowano pole ultradźwiękowe o amplitudzie A = 8 žm i częstotliwości f = 22 kHz, a czas ekspozycji wynosił t = 1-5 min. W układzie technologicznym, w którym zaobserwowano lepsze efekty koagulacji, dla szeregu prób wody o zróżnicowanej mętności i barwie, przeprowadzono badania zasadnicze przy zmiennym czasie nadźwiękawiania. Skuteczność procesów koagulacyjnych określano na podstawie zmiany trzech wybranych parametrów, tj.: mętności, barwy i potencjału elektrokinetycznego.

EN

In the article, there are presented results of research on removing turbidity and colour out of natural water by applying alkaline polychlorinesulfate of aluminium (WAC HB) supported by ultrasound field. The research is continuation of chosen coagulants testing to associated coagulation methods with presence of ultrasound field. By using this method the decrease of coagulant dose was expected. WAC HB is the new modified coagulant, not so widespread in water processing as yet. The choice was made owing to its megamolecular chemical structure of polyelectrolyte type. Co-operation of WAC HB with ultrasounds in coagulation process could have different character comparatively to the sulfate of aluminium earlier applied. Moreover, a coagulant was researched, whose operation intensified by ultrasound field will be of better quality in water clarification and discolouring. Combination of ultrasound with sulfate of aluminium, as proved, is profitable just in removing water admixtures causing turbidity. Associated systems i.e. ultrasound+coagulant were applied in researches, changing the order of these factors. Advantages were taken from various technological systems, respecting the way of conducting operations associated with coagulation. The simulation included such single processes as: fast mixing, slow mixing, sedimentation. The experiments were led by the application of static method using ,,vessel test". Ultrasound field with amplitude A = 8 žm and frequency f = 22 kHz was applied and the time exposition was t = 1-5 min. In the technological system, where better coagulation effects were observed for series of water samples with diverse turbidity and colour, fundamental examinations were conducted with changing sounding time. Efficiency of coagulation processes was described basing on change of the three chosen parameters, i.e.: turbidity, colour and electrokinetic potential. Comparative analysis of results achieved in associated coagulation methods relatively to the system with application of coagulant only, allowed to evaluate purposefulness of ultrasound application in those experiments. For the examination there was selected an associated system, giving better coagulation effects, i.e. technological system with earlier sounding. This solution was accepted as more efficient in earlier experiments with the sulfate of aluminium. Quoted results confirm intensifying influence of ultrasounds with applied parameters, on the operation of modified coagulant, which was taken into examination. In chosen associated method (UD + WAC HB), maximal increase of efficiency of decreasing turbidity in examined natural water [delta][epsilon]M = 18,9% and colour [delta][epsilon]C = 14,2% (t = 5 min) relatively to coagulant only was observed. Comparing the efficiency of examined associated method to remove turbidity and colour of water, it must be stated, that this value for turbidity is in small extent higher than for the colour, in examined range of raw water parameters and sounding time. Examination results have proved then, that tested coagulant in co-operation with ultrasound shows effectiveness in removing colour, what has not been observed in earlier examinations with watered sulfate of aluminium. The observed effect can be in various levels related with changes of physical nature (accumulation zone) as well as chemical, developed in the water after sounding it over. Taking earlier researches into account, which didn't show significant influence ultrasounds themselves on the coagulation process, it should be assumed that it is mainly the effect of sonochemical reactions (e.g. oxidizing). Additionally, accumulation of colloidal molecules can give better influence of the coagulant on water admixtures causing its turbidity and colour.

3

Ultradźwiękowe wspomaganie chlorku żelazowego w koagulacji domieszek wody

Bień J., Stępniak L., Szparkowska I.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2001

|

T. 4, nr 3-4

393-402

PL

Skuteczność ultradźwięków we wspomaganiu koagulacji domieszek badanej wody naturalnej analizowano na podstawie zmiany trzech wskaźników fizyczno-chemicznych, tj.: mętności, barwy i dodatkowo utlenialności. Oznaczenia te wykonywano przed i po procesie koagulacji, w układach z nadźwiękawianiem i dla porównania bez udziału ultradźwięków. W badaniach wykorzystano naturalną wodę rzeczną, co dało możliwość prowadzenia doświadczeń przy zróżnicowanej mętności (M0 = 34-49 mgSiO2/dm3) oraz barwie (B0 = 32-38 mgPt/dm3). Przed każdym badaniem wodę poddawano odstaniu w celu sedymentacji cząstek łatwo opadających. W procesie koagulacji stosowano techniczny chlorek żelazowy w postaci uwodnionej FeCl3 * 6H2O. Do uzdatnianej wody dodawane były zróżnicowane dawki koagulantu. Dawki te były zmniejszane w stosunku do optymalnych dla badanej wody, tak aby możliwa była ocena działania ultradźwięków. Proces koagulacji odbywał się przy dobranych na podstawie wstępnych badań wartościach pH. Badania te obejmowały optymalny zakres wskaźnika pH dla koagulacji chlorkiem żelazowym. Eksperymenty związane z badaną skojarzoną metodą koagulacji, tj. ultradźwięki w połączeniu z chlorkiem żelazowym, realizowano według wybranego układu technologicznego. Zgodnie z nim, po zastosowaniu ultradźwięków do próbek wody dodawano koagulantu, po czym następowały operacje szybkiego i wolnego mieszania (1 i 30 minut) oraz sedymentacja (60 minut). Nadźwiękawianie prowadzono w czasie t = 5 min i przy amplitudzie A = 8 žm (stała częstotliwość drgań f = 22 kHz). Przedstawione w pracy wyniki badań wskazują, iż istnieje możliwość ultradźwiękowego wspomagania procesu koagulacji prowadzonego chlorkiem żelazowym. Najlepsze efekty uzyskano dla dawki 40 mg/dm3 i przy pH = 6,0, kiedy wzrost skuteczności zmniejszania mętności wody wynosił 33,4%, a barwy 13,1%, w stosunku do układu bez ultradźwięków. Wiązało się to z jednoczesnym obniżeniem utlenialności o 11,9%. Zbadano również, że niezależnie od wartości wskaźnika pH, przy którym prowadzono proces koagulacji, ultradźwięki z chlorkiem żelazowym zasadniczo lepiej współdziałały w obniżaniu mętności niż barwy wody.

EN

The subject of the paper is evaluation of possibility of application of ultrasonic field to support the classical coagulation process conducted with selected coagulant - ferric chloride. Up to now this effect was investigated for aluminium sulfate and for modified (polimerized) coagulant WAC HB. In the both cases the intensive influence of ultrasounds was confirmed. Beneficial action of this agent is connected with decrease of investigated coagulants doses, which are used in the water treatment. However, it was observed that ultrasound effect on chemical coagulation could be various. For example, ultrasounds didn't aid aluminium sulfate action in the water colour decrease. To the further investigations the ferric chloride was chosen as the one of ferric coagulant quite often applied in the water treatment technology. In the experiments the natural river water was used. The tests were led for different turbidity (M0 = 34-49 mgSiO2/dm3) and colour (B0 = 32-38 mgPt/dm3). Before each experiment the samples of water were clarified for the sedimentation of free settling particles. In the coagulation process the technical ferric chloride in the hydrated form FeCl3 * 6H2O was used. To the treated water different doses of coagulant were added. These doses were reduced in comparison to the optimal doses for tested water, so the evaluation of ultrasound action was possible. Coagulation process was conducted for the values of pH exactly determined, after preliminary investigations. The experimental part connected with associated coagulation method (that means ultrasounds with ferric chloride) was realized by using selected technological system. In this system, after sonification of water samples, the coagulant was dosed and the next operations of fast and slow mixing (1 and 30 minutes) and sedimentation (60 minutes) for clarification were followed. Sonification was conducted for 5-minutes' exposure time, with vibration amplitude 8 žm and the constant frequency of acoustic vibration 22 kHz. Efficiency of ultrasounds in aided coagulation of water additions in the samples of natural water was analysed on the base of three physico-chemical indicators changes: turbidity, colour and additionally chemical oxygen demand. These determinations before and after coagulation were carried out in the both systems with sonification and without sonification for comparison. Results presented in the paper indicate that ultrasounds may aid coagulation process conducted with ferric chloride. The best results were obtained for the dose of 40 mg/dm3 and pH equal 6.0, when the increase of efficiency of turbidity removal was 33.4% and for water colour 13.1%, in relation to the system without sonification. It was connected with simultaneous oxygen consumption decrease of 11.9%. It was also stated that ultrasounds better co-operated with ferric chloride in turbidity elimination from water than colour. Considering the theoretical basis of ultrasounds action, the coagulation efficiency increase may result from both ultrasonic field coagulation and sonochemical reactions. Water oxygen consumption decrease after coagulation indicates that sonochemical reactions of oxydation predominate in the observed effect.