Fouling of membranes during ultrafiltration of surface water (NOM)

The results of studies focused on membrane fouling during surface water treatment by use, of ultrafiltration, coagulation/sedimentation/ultrafiltration and in-line coagulation/ultrafiltration processes were presented. Medium- and low-molecular organic compounds (NOM) that are not rejecting in UF/MF process tan be remove by use of pre-coagulation. The surface water used in the tests coming from Smieszek Lake located in Zory (Silesia province, Poland) contained organic matter of about 14 mg/dm3 TOC. Aluminum su1fate was used in both coagula-tions (4.9 mg Al/dm3, pH = 7.0). Molecular mass distribution in feed water and permeates was determined by use of high performance size exclusion (HPSEC). Applications of coagulation/sedimentation/ultrafiltration and in-line coagulation/ultrafiltration processes in water treatment allowed to get better quality of permeate than in ultrafiltration process alone. The smallest flux decline and the highest membrane capacity were observed in in-line coagulation/ultrafiltration process. Molecular weight distribution showed that integrated/hybrid processes allow rejecting molecules > 10 kDa in the highest degree. These molecules were responsible for membrane blocking as they deposit on surface and/or in membrane pores. The paper also presents impact hydrophobicity/hydrophilicity of NOM on UF membrane fouling. From isolated fractions the hydrophobic fraction of NOM caused the largest flux decline, while hydrophilic fraction - the smallest. Transphilic fraction pollutants were removed in highest grade. They might have a significant influence on membrane fouling.

Przedstawiono wyniki badania intensywności foulingu membran podczas oczyszczania wody naturalnej w procesie jednostkowym ultrafiltracji, zintegrowanym koagulacji klasycznej/ultrafiltracji oraz hybrydowym koagulacji in-line/ultrafiltracji zawierającej naturalne substancje organiczne (NOM). Wstępna koagulacja umożliwia usunięcie średnio- i małomolekularnych związków organicznych, które w samodzielnym procesie UF/MF nie są usuwane. W badaniach stosowano wodę powierzchniową z jeziora Śmieszek, zlokalizowanego na terenie miasta Żory, charakteryzującą się zawartością związków organicznych na poziomie ok. 14 mg TOC/dm3. W procesie koagula-cji zastosowano siarczan glinu (4,9 mg Al/dm3, pH = 7,0). W strumieniach powstających podczas procesu oczyszczania wyznaczono rozkład mas molekularnych za pomocą HPSEC. Zastosowanie układu hybrydowego/zintegrowanego do oczyszczania wody zawierającej substancje organiczne pozwoliło na uzyskanie permeatu lepszej jakości niż w bezpośredniej UF. Ponadto proces koagulacji in-line/UF w największym stopniu zmniejszył fouling membrany UF i w konsekwencji polepszył jej wydajność. Rozkład mas molekularnych wykazał, iż w procesach zintegrowanych/hybrydowych w największym stopniu zostały zatrzymane molekuły o rozmiarach> 10kDa. Molekuły te są odpowiedzialne za zjawisko blokowania membran, osadzając się na powierzchni i/lub w porach. Określano również wpływ hydrofilowości/hydrofobowości substancji organicznej na zjawisko blokowania membran ultrafiltracyjnych. Spośród wyizolowanych trakcji NOM trakcja hydrofobowa NOM spowodowała największy spadek strumienia permeatu, podczas gdy hydrofilowa najmniejszy. W największym stopniu zatrzymane zostały zanieczyszczenia trakcji transfilowej, które mogą znacząco przyczynić się do zjawiska foulingu.