Effect of periodic backwash in the submerged membrane adsorption hybrid system

The submerged membrane adsorption hybrid system (SMAHS) is an attractive solution in treating wastewater; however it faces membrane fouling although to a less extent. In this study, different adsorbents and resins were investigated in order to find a substitute to the powdered activated carbon (PAC); The effect of new backflush was also studied in further reducing the membrane fouling. The SMAHS led to 72–86% dissolved organic carbon (DOC) removal. A detailed study on the transmembrane pressure development led to a conclusion that there is a critical flux and this value is around 16 l/h.m2 for the wastewater studied

Couplage de procédés physico-chimiques et séparation par membranes pour la rétention de matières organiques dans les eaux.

Les eaux naturelles comme les effluents secondaires produits par les stations d’épuration contiennent des matières organiques qui constituent actuellement l’une des cibles prioritaires des filières de production d’eau potable ou de réutilisation des eaux usées. Les membranes de Microfiltration et d’Ultrafiltration ne retiennent que très partiellement ces composés organiques de faible masse moléculaire qui sont par ailleurs responsables de phénomènes importants de colmatage. Un réacteur à membranes immergées analogue dans son principe aux bio réacteurs à membrane semble constituer un outil adapté pour réaliser simultanément dans le même équipement la réaction physico-chimique et la séparation membranaire. Les résultats présentés concernent les deux aspects : ils ont été obtenus sur des effluents secondaires ou des solutions de matières humiques : · Recherche d’un adsorbant ou d’une résine échangeuse d’ions susceptible de constituer une alternative au charbon actif en poudre utilisé jusqu’ici, en permettant notamment une régénération plus facile. · Essais à l’échelle pilote sur un réacteur à membranes immergées

Hybrid processes combining membrane filtration and adsorption/ion exchange for wastewater treatment for reuse

University of Technology, Sydney. Faculty of Engineering.NO FULL TEXT AVAILABLE. Access is restricted indefinitely. The hardcopy may be available for consultation at the UTS Library.NO FULL TEXT AVAILABLE. Access is restricted indefinitely. ----- This study deals with the development of a hybrid process combining membrane filtration and adsorption or ion exchange for the treatment of secondary effluent for their reuse. The application of this process to the treatment of wastewaters requires looking for the lowest cost and developing a sustainable process (low energy consumption and use of regenerable sorbents). For this purpose, our study contained three main chapters.: • Research of an alternate material to the Powdered Activated Carbon PAC which is effective but non regenerable ; a comparative study of the kinetics and isotherms of adsorption of different materials was then performed. and resulted in the identification of an ion exchange resin. • Study of the hybrid process at lab scale and pilot scale using PAC and the Ion Exchange Resin. • Improvement of a protocol for the determination of the fouling potential of the treated water so as to get a quantitative information concerning its ability to be further treated by either nanofiltration or reverse osmosis for multi usage reuse

Procédés hybrides associant la filtration membranaire\ud et l’adsorption / échange ionique pour le traitement des eaux usées en vue de leur\ud réutilisation

L’objectif de cette étude est de développer un procédé hybride combinant la séparation membranaire\ud et l’adsorption/ échange ionique pour traiter les effluents secondaires en vue leur réutilisation.\ud L’application de ce type de procédé aux eaux usées nécessite une recherche des coûts les plus faibles\ud en tenant compte de la spécifité des matières organiques contenues dans ces effluents.\ud Par ailleurs il parait souhaitable de développer un procédé durable c'est-à-dire de minimiser la\ud consommation énergétique et de faire en sorte que les additifs utilisés soient régénérables. Ceci nous a\ud conduit à privilégier un procédé ou membranes immergées et adsorbant régénérable sont associés dans\ud le même réacteur.\ud Nous nous sommes intéressés principalement au traitement des composés organiques des effluents\ud secondaires, soit en étudiant la fraction hydrophobe composée de substances humiques\ud (majoritairement acides fulviques dans notre étude), soit en en travaillant avec une solution\ud synthétique de composition proche de celle d’un effluent secondaire.\ud Pour ce faire, cette étude à comporté les étapes suivantes :\ud 1. Recherche d’un matériau alternatif au charbon actif en poudre CAP avec une étude comparative\ud des cinétiques et des isothermes d’adsorption;\ud 2. Etude de la réponse du procédé hybride à deux échelles en utilisant le CAP et la résine\ud substitut ;\ud 3. Amélioration d’un protocole qui permette de prédire le potentiel de colmatage des eaux\ud vis à vis des étapes de nanofiltration ou d’osmose inverses qui pourraient compléter le\ud procédé étudié. - This study deals with the development of a hybrid process combining membrane filtration and\ud adsorption or ion exchange for the treatment of secondary effluent for their reuse.\ud The application of this process to the treatment of wastewaters needs to look for the lowest cost by\ud taking into account the specificity of the organic matter of the effluents and by developing a durable\ud process by lowering its energetic consummation and using regenerable adsorbents.\ud This led us to privilege the combination in the same reactor, an immersed membrane and a regenerable\ud adsorbent.\ud We were interested mainly in the treatment of the organic compounds of the secondary effluents,\ud either by studying the hydrophobic fraction “humic substances” (mainly fulvic acid in our study), or a\ud synthetic secondary effluent.\ud For these purposes, our study followed these steps:\ud 1. Research of an alternate material to the Powdered Activated Carbon PAC; a comparative\ud study of the kinetics and isotherms of adsorption was then investigated.\ud 2. Study of the response of the hybrid process at two scales by using PAC and the Ion Exchange\ud Resin.\ud 3. Improvement of a protocol of the determination of the fouling potential of the treated water\ud that could be treated by either nanofiltration or reverse osmosi

Improving the measurement of the Modified Fouling Index by using nanofiltration membrane ( NF-MFI)

One of the main problems when using membrane for water treatment is fouling. Several parameters have been proposed for measuring the fouling potential. Up to now, the SDI (Silt Density Index) and the MFI0,45 (Modified Fouling Index) are used but they did not reflect the real potential of fouling. In fact particles smaller than 0,45 µm responsible of fouling are not taken in consideration. In this work, an improvement of the determination of fouling index is proposed by using NF membrane and strictly defined working conditions (constant transmembrane Pressure)

Procédés hybrides associant la filtration membranaire et l'adsorption/échange ionique pour le traitement des eaux usées en vue de leur réutilisation

L'objectif de cette étude est de développer un procédé hybride combinant la séparation membranaire et l'adsorption/ échange ionique pour traiter les effluents secondaires en vue leur réutilisation. L'application de ce type de procédé aux eaux usées nécessite une recherche des coûts les plus faibles en tenant compte de la spécifité des matières organiques contenues dans ces effluents. Par ailleurs il parait souhaitable de développer un procédé durable c'est-à-dire de minimiser la consommation énergétique et de faire en sorte que les additifs utilisés soient régénérables. Ceci nous a conduit à privilégier un procédé ou membranes immergées et adsorbant régénérable sont associés dans le même réacteur. Nous nous sommes intéressés principalement au traitement des composés organiques des effluents secondaires, soit en étudiant la fraction hydrophobe composée de substances humiques (majoritairement acides fulviques dans notre étude), soit en en travaillant avec une solution synthétique de composition proche de celle d'un effluent secondaire. Pour ce faire, cette étude à comporté les étapes suivantes : 1 Recherche d'un matériau alternatif au charbon actif en poudre CAP avec une étude comparative des cinétiques et des isothermes d adsorption; 2. Etude de la réponse du procédé hybride à deux échelles en utilisant le CAP et la résine substitut ; 3. Amélioration d un protocole qui permette de prédire le potentiel de colmatage des eaux vis à vis des étapes de nanofiltration ou d'osmose inverses qui pourraient compléter le procédé étudiéThis study deals with the development of a hybrid process combining membrane filtration and adsorption or ion exchange for the treatment of secondary effluent for their reuse. The application of this process to the treatment of wastewaters needs to look for the lowest cost by taking into account the specificity of the organic matter of the effluents and by developing a durable process by lowering its energetic consummation and using regenerable adsorbents. This led us to privilege the combination in the same reactor, an immersed membrane and a regenerable adsorbent. We were interested mainly in the treatment of the organic compounds of the secondary effluents, either by studying the hydrophobic fraction humic substances (mainly fulvic acid in our study), or a synthetic secondary effluent.For these purposes, our study followed these steps:1. Research of an alternate material to the Powdered Activated Carbon PAC; a comparative study of the kinetics and isotherms of adsorption was then investigated. 2. Study of the response of the hybrid process at two scales by using PAC and the Ion Exchange Resin. 3. Improvement of a protocol of the determination of the fouling potential of the treated water that could be treated by either nanofiltration or reverse osmosisTOULOUSE-INSA (315552106) / SudocSudocFranceF

Microbubble Generation through Porous Membrane under Aqueous or Organic Liquid Shear Flow

Gas-liquid reactors involving the production of bubbles are very useful in various industrial fields, such as chemistry, oil refining, or water treatment. Generating microbubbles at the inlet of gas-liquid reactors could improve both hydrodynamics and mass transfer. In this paper, the generation of microbubbles using commercial porous filtration membranes is studied, in aqueous or organic liquid under a liquid cross-flow. Different combinations of dispersed phase (air or nitrogen) and continuous phase (water or heptane) are studied. Since the size of the microbubbles may be correlated with physicochemical properties of both phases and the membrane surface, several tubular ceramic membranes were tested (made of alumina or zirconium oxides) with mean pore diameters d(p) varying from 20 to 800 nm. It was observed that these membranes were able to generate bubbles which became microbubbles under the application of a liquid cross-flow. Microbubbles with bimodal distribution (microbubble diameters d(b) in the range of 100-200 and 500-550 mu m) were obtained in heptane when using zirconium oxide membranes (d(p) varying from 20 to 100 nm) under a shear stress tau varying from 27 to 39 Pa with a gas fraction of nearly 3%. The present study shows that microbubbles can be generated in heptane using commercial porous filtration membranes under a liquid cross-flow. This is a promising way to provide microbubbles that could be used to improve the usual gas/liquid mass transfer operation

Effect of Periodic Backwash in the Submerged Membrane Adsorption Hybrid system (SMAHS) for wastewater treatment

The Submerged Membrane Adsorption Hybrid system (SMAHS) is an attractive solution in treating wastewater; however it faces membrane fouling although to a less extent. In this study, different adsorbents and resins were investigated in order to find a substitute to the Powdered Activated Carbon (PAC); The effect of new backflush was also studied in further reducing the membrane fouling. The SMAHS led to 72 to 86% dissolved organic carbon (DOC) removal. A detailed study on the transmembrane pressure development led to a conclusion that there is a critical flux and this value is around 16l/h.m2 for the wastewater studied