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2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 1 Ultrafiltration fouling control Demineralized water backwashing Sheng Li Sanitary Engineering, Delft University.

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1 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 1 Ultrafiltration fouling control Demineralized water backwashing Sheng Li Sanitary Engineering, Delft University of Technology The Netherlands

2 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2 Content Introduction Hypotheses Results Conclusion

3 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 3 Demi water is better than UF permeate for backwashing No pre-treatment! No in-line coagulation!

4 Difference between UF permeate and demineralized water for backwashing 1.Divalent ions 2.Monovalent ions 3.Organic matter 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 4

5 5 Hypotheses of NOM fouling Ca-bridging effect and/or Ca complexation Charge screening effect (DLVO theory) NOM molecule adsorption

6 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 6 Ca-bridging effect (filtration)

7 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 7 Ca-bridging effect (Backwash with permeate) Ca

8 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 8 Ca-bridging effect (Backwash with demi water)

9 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 9 Charge screening effect (filtration)

10 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 10 Charge screening effect (Backwash with permeate)

11 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 11 Charge screening effect (Backwash with demi water)

12 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 12 Results (Impact of calcium, flux: 85 lmh) No pre-treatment! No in-line coagulation!

13 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 13 Results (Impact of sodium, flux: 85 lmh) No pre-treatment! No in-line coagulation!

14 Experiment set-up and Material UF set-up: “MFI-UF” (Kiwa Water Research, NL) Membrane: Capillary membrane, 0.8 UFC M5 (X- Flow), with a surface area of 0.07 m 年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 14

15 Backwash solutions Demineralized water UF permeate UF permeate after dialysis (organic matter is isolated)

16 Permeate after dialysis MWCO of Dialysis bags:3.5K Da

17 Feed water: Schie canal water (Delft, NL) Water quality parameterFeed Ca 2+ ( mg/l)101 Na + ( mg/l)58.57 Conductivity ( µs/cm)836 Turbidity (NTU) 4.5 DOC ( mg/l) 年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 17

18 Composition of backwash solutions Ca 2+ (mg/l) Na + (mg/l) DOC (mg/l) UF permeate UF permeate after dialysis Demineralized water <1 0.5

19 Impact of organic matter (flux:120 lmh) 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 19 No pre-treatment! No in-line coagulation!

20 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 20 Effect of backwash solution on membrane surface charge Two types of backwash solution were used in this study 1.Milli Q water 2.UF permeate

21 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 21 Measurement set-up Through pore Along fiber Wilbert van der Ven et al. 2008

22 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 22 Measurement method 1 mM KCl solution was used in this study as background electrolyte solution

23 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 23 Streaming potential of membrane Backwash with permeate Streaming potential were measured before and after 14 filtration cycles. One cycle consists of 15-minute filtration at a flux of 120 lmh and 1-minute backwash at a flux of 240 lmh

24 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 24 Streaming potential of membrane Backwash with Milli Q water

25 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 2015年4月21日星期二 25 Conclusions Backwashing with demineralized water is more efficient than UF permeate on fouling control Both Ca and Na in backwash water contribute to the fouling of UF, probably by maintaining the bridge effect or decreasing the zeta potential of the membrane and the foulant Organic matter in backwash water does not influence the fouling control of the UF membranes Backwashing with pure water can maintain the negative charge of membrane


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