علوم و مهندسی آب و فاضلاب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب

ارزیابی عملکرد غشای سرامیکی در پیش‎تصفیه اسمز معکوس برای حذف ذرات معلق و مواد آلی از آب چاه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش‎آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه گلستان، علی‎آباد کتول، ایران.
2 استادیار گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه گلستان، علی آباد کتول، ایران.
چکیده
در این مقاله عملکرد غشای سرامیکی مورد استفاده در پیش‎تصفیه اسمز معکوس (RO)1 برای حذف ذرات معلق و مواد آلی موجود در آب چاه بررسی شد. در ابتدا به‎منظور ارزیابی کیفیت آب خام ورودی به RO، شاخص گرفتگی فیلتر‎های اسمز معکوس "شاخص چگالی سیلت (SDI)‌2"، بدون تزریق هیچ‎گونه ماده شیمیایی و فقط با عبور از فیلتر چند‎بستری حاوی کربن فعال محاسبه شد که مقدار 9/4 به‎دست آمد. بیشتر بودن این شاخص از 3 به‎منزله نا‎مناسب بودن شرایط آب ورودی و افزایش پتانسیل ایجاد رسوب و کاهش طول عمر واحد اسمز معکوس است. استفاده از پیش‎تصفیه چند مرحله‎ای شامل هوادهی، تزریق کلرید فریک، افزایش زمان ماند در حوضچه‎ی ته‎نشینی و درنهایت عبور از غشای سرامیکی با اندازه منافذ 1/0 میکرون میزان SDI را به 1/0 کاهش داد. با استفاده از این روش میزان آهن موجود در آب از 11/0 به 05/0، مقدار اکسیژن‎خواهی شیمیایی (COD)3 از 35 به 78/29، میزان اکسیژن‎خواهی بیولوژیکی (BOD)4 از 8/15 به 58/10، مقدار کل مواد معلق (TSS)5 از 117 به ppm و میزان کدورت از 15 به 5/0 NTU6 کاهش یافت.
کلیدواژه‌ها

 
پسندیده‎پور، ف.، غلامی، ف.، و اسدی، آ.، (1402)، "مروری بر عملکرد غشاهای نانوفیلتراسیون اصلاح شده با نانومواد معدنی، کربنی و ترکیبی از آن‎ها"، علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 8 (1)، 15-28،
https://doi.org/10.22112/jwwse.2022.316060.1297.
حسین‎زاده، م.، نبی‎بیدهندی، غ.، ترابیان، ع.، علیمرادی، م.س.، و نایب، ح.، (1395)، "مطالعه پایلوتی برای بررسی کارایی بیوراکتور غشایی در تصفیه پیشرفته پساب صنعتی برای پیش‎تصفیه اسمز معکوس"، محیطشناسی، 42(2)، 387-396، https://doi.org/10.22059/jes.2016.58740.
طهماسبی، ع.، صراف‎زاده، م.ح.، و غفاری، س.ب.، (1402)، "بهینه‎سازی فرآیند اکسیداسیون پیشرفته رادیکال سولفاتی برای کاهش مواد آلی فاضلاب کارخانه خمیر و کاغذ با استفاده از روش سطح پاسخ"، علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 8(3)، 47-58، https://doi.org/10.22112/JWWSE.2023.370878.1334
مرادی، آ.، نکوئی، ع.ر.، و قلی‎پور، م.، (1402)، "بررسی کارایی منعقد‎کننده‎های شیمیایی متفاوت در کاهش کدورت، سولفات و آمونیاک در پساب شرکت پتروشیمی زاگرس"، مجله آب و فاضلاب، 34(1)، 78-95،
https://doi.org/10.22093/wwj.2022.357704.3283.
موسوی‎نسب، ز.، اسمعیل زاده، ش.، و حقیقی، ا.، (1402)، "مروری بر حذف بور از آب دریا با استفاده از فناوری اسمز معکوس"، علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 8(1)، 3-14، https://doi.org/10.22112/JWWSE.2022.314769.1296
Ahmad, A.L. and Mariadas, A., (2004), “Baffled microfiltration membrane and its fouling control for feed water of desalination”, Desalination, 168, 223-230, https://doi.org/10.1016/j.desal.2004.07.002.
American Public Health Association (APHA), (2017), Standard methods for the examination of water and wastewater, 23th Edition, University of California, USA, 1268 p.
Anis, S.F., Hashaikeh, R. and Hilal, N., (2019), “Reverse osmosis pretreatment technologies and future trends: A comprehensive review”, Desalination, 452, 159-195,       https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.11.006.
Asif, M.B., and Zhang, Z., (2021), “Ceramic membrane technology for water and wastewater treatment: A critical review of performance, full-scale applications, membrane fouling and prospects”, Chemical Engineering Journal, 418, 129481, https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129481.
Chauhan, N., Sharma, R., and Singh, S.P., (2023), “Synthesis of ceramic membranes and their application in wastewater treatment and emerging contaminants removal”, In: A. Sinha, S.P. Singh and A.B. Gupta (eds.), Persistent Pollutants in Water and Advanced Treatment Technology, (pp. 413-446), Springer Nature, Singapore, https://doi.org/10.1007/978-981-99-2062-4_17.
Cozzolino, D., (2014), “An overview of the use of infrared spectroscopy and chemometrics in authenticity and traceability of cereals”, Food Research International, 60, 262-265, https://doi.org/10.1016/j.foodres.2013.08.034.
Cui, Z., Xing, W., Fan, Y. and Xu, N., (2011), “Pilot study on the ceramic membrane pre-treatment for seawater desalination with reverse osmosis in Tianjin Bohai Bay”, Desalination, 279(1-3), 190-194, https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.06.008. 
Deborde, M., and Von Gunten, U.R.S., (2008), “Reactions of chlorine with inorganic and organic compounds during water treatment—kinetics and mechanisms: A critical review”, Water Research, 42(1-2), 13-51, https://doi.org/10.1016/j.watres.2007.07.025.
Dey, T., Sahoo, G.C., Roy, S.N. , and Bandyopadhyay, S., (2013), “Studies on pre-treatment of seawater using tubular ceramic MF membrane of 19-channel configuration”, International Journal of Scientific and Research Publications, 3(10), 1-5.
Dutta, A., (2017), “Fourier transform infrared spectroscopy”, In: S. Thomas, R. Thomas, A.K. Zachariah and R.K., Mishra (eds.), Spectroscopic Methods for Nanomaterials Characterization, (pp. 73-93), Elsevier, Amsterdam, https://doi.org/10.1016/B978-0-323-46140-5.00004-2.
Fayaz, S.M.H., Mafigholami, R., Razavian, F., and Ghasemipanah, K., (2019), “Correlations between silt density index, turbidity and oxidation-reduction potential parameters in seawater reverse osmosis desalination”, Water Science and Engineering, 12(2), 115-120, https://doi.org/10.1016/j.wse.2019.05.006.
Gao, Q., Duan, L., Liu, J., Zhang, H. and Zhao, Y., (2023), “Evaluation and optimization of reverse osmosis pretreatment technology using the modified intermediate blocking model”, Journal of Cleaner Production, 417, 138029, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138029.
Greenlee, L.F., Lawler, D.F., Freeman, B.D., Marrot, B., and Moulin, P., (2009), “Reverse osmosis desalination: water sources, technology, and today's challenges”, Water Research, 43(9), 2317-2348, https://doi.org/10.1016/j.watres.2009.03.010.
Hamad, J.Z., Ha, C., Kennedy, M.D., and Amy, G.L., (2013), “Application of ceramic membranes for seawater reverse osmosis (SWRO) pre-treatment”, Desalination and Water Treatment, 51(25-27), 4881-4891, https://doi.org/10.1080/19443994.2013.795211.
Jarrar, R., Abbas, M.K.G., and Al-Ejji, M., (2024), “Environmental remediation and the efficacy of ceramic membranes in wastewater treatment, A review”, Emergent Materials, 7, 1295-1327, https://doi.org/10.1007/s42247-024-00687-0.
Kang, J.S., Sung, S.C., Lee, J.J., and Kim, H.S., (2016), “Application of ceramic membrane for seawater desalination pretreatment”, Desalination and Water Treatment, 57(55), 26700-26705, https://doi.org/10.1080/19443994.2016.1189702.
Majidi, M., (2000), “Optimization of flocculation process and continuous filtration for sea water primary treatment filtration to reduce SDI for entree to reverse osmosis system”, Ph.D. Thesis, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran.
Malayeri, H.Z., Twardowski, M., Sullivan, J., Moore, T., and Choi, H., (2018), “Correlation of cyanobacterial harmful bloom monitoring parameters: A case study on western Lake Erie”, AIMS Environmental Science, 5(1), 24-34, https://doi.org/10.3934/environsci.2018.1.24.
Mukherjee, D., and Ghosh, S., (2022), “Ceramic membranes in water treatment: Potential and challenges for technology development”, In: S. Moulik, A. Mullick and A. Roy (eds.), Sustainable Water Treatment: Advances and Technological Interventions, (pp. 325-381), John Wiley & Sons, New Jersey, https://doi.org/10.1002/9781119480075.ch8.
Pan, Y., Li, H., Zhang, X., and Li, A., (2016), “Characterization of natural organic matter in drinking water: Sample preparation and analytical approaches”, Trends in Environmental Analytical Chemistry, 12, 23-30, https://doi.org/10.1016/j.teac.2016.11.002.
Qasim, M., Badrelzaman, M., Darwish, N.N., Darwish, N.A., and Hilal, N., (2019), “Reverse osmosis desalination: A state-of-the-art review”, Desalination, 459, 59-104, https://doi.org/10.1016/j.desal.2019.02.008.
Ramanathan, M., Cohn, A., Hake, J., Abraham, K., and Veerapaneni, S., (2006), “Producing high-purity recycled water for industrial applications with microfiltration and reverse osmosis: Lessons learned”, Proceeding Conference on the Water Environment Federation, Washington, USA, (pp. 6067-6086), https://doi.org/10.2175/193864706783775829.
Rice, E.W., Baird, R.B., and Eaton, A.D., (2012), Standard methods for the examination of water and wastewater, American Public Health Association, Washington, USA.
Xu, P., and Drewes, J. E., (2006), “Viability of nanofiltration and ultra-low pressure reverse osmosis membranes for multi-beneficial use of methane produced water”, Separation and Purification Technology, 52(1), 67-76, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2006.03.019.
Xu, J., Chang, C.Y., and Gao, C., (2010), “Performance of a ceramic ultrafiltration membrane system in pretreatment to seawater desalination”, Separation and Purification Technology, 75(2), 165-173, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2010.07.020.
دوره 9، شماره 4
زمستان 1403
صفحه 37-56

  • تاریخ دریافت 04 تیر 1403
  • تاریخ بازنگری 17 مرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 31 مرداد 1403