Journal of Membrane Science 331 (20

Journal of Membrane Science 331 (2009) 31–39
Contents lists available at ScienceDirect
Journal of Membrane Science
journal homepage: www.elsevier.com/locate/memsci
High recovery of concentrated RO brines using forward
osmosis and membrane distillation
C. Riziero Martinetti a, Amy E. Childress a, Tzahi Y. Cathb,∗
a University of Nevada, Reno, Department of Civil and Environmental Engineering, Reno, NV 89557, United States
b Colorado School of Mines, Division of Environmental Science and Engineering, Golden, CO 80401, United States
article info
Article history:
Received 3 September 2008
Received in revised form 21 December 2008
Accepted 2 January 2009
Available online 8 January 2009
Keywords:
Desalination
Forward osmosis
Membrane distillation
Brackish water
Zero liquid discharge
Brine disposal
abstract
Vacuum-enhanced direct contact membrane distillation (VEDCMD) and forward osmosis (FO) were investigated
for water recovery enhancement in desalination of brackish water. Past studies have demonstrated
that both VEDCMD and FO can be effectively utilized in the treatment of a wide range of highly concentrated
feed solutions. In the current study, two reverse osmosis (RO) brine streams with total dissolved
solids concentrations averaging 7500 and 17,500 mg/L were further desalinated by VEDCMD and by FO. In
both processes, high water recoveries were achieved; however, recoveries were limited by precipitation
of inorganic salts on the membrane surface. Various cleaning techniques were able to remove the scale
layer from the membrane and restore water flux to almost initial levels. FO achieved water recoveries up
to 90% from the brines and VEDCMD achieved water recoveries up to 81% from the brines. Addition of
a scale inhibitor during both processes was effective at maintaining high water flux for extended time.
When considering the total water recovery (the recovery from the RO processes combined with the batch
recovery from the VEDCMD or FO process), greater than 96 and 98% total recoveries were achieved for
the two different brine streams.
© 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
1. Introduction
Brackish water desalination is increasingly being practiced by
inland communities to augment their limited fresh water resources
[1]. Brackish water salinities range from 1000 to 8000 mg/L total
dissolved solids (TDS) compared to approximately 35,000 mg/L
TDS for ocean water. Eastern Municipal Water District (EMWD)
in Southern California has implemented the Perris Basin Desalination
Program to reduce its dependence on a costly and potentially
limited supply of imported water. In order to utilize high-TDS
groundwater from its basins, EMWD is operating two reverse
osmosis (RO) desalination facilities and designing a third. The
groundwater is blended with RO product water from the facilities
to achieve product water with less than 500 mg/L TDS in
the distribution system. The RO brine stream is discharged into
the 22-mile-long Temescal Valley Regional Interceptor, which
Abbreviations: CF, concentration factor; CP, concentration polarization; CTA, cellulose
triacetate; ED, electrodialysis; EDR, electrodialysis reversal; EMWD, Eastern
Municipal Water District; FO, forward osmosis; MD, membrane distillation; OCSD,
Orange County Sanitation District; PP, polypropylene; PTFE, polytetrafluoroethylene
(Teflon®); RO, reverse osmosis; SARI, Santa Ana Regional Interceptor; TDS, total dissolved
solids; VEDCMD, vacuum enhanced direct contact membrane distillation;
ZLD, zero liquid discharge.
∗ Corresponding author. Tel.: [phone]; fax: [phone].
E-mail address: [e-mail] (T.Y. Cath).
is a non-reclaimable waste pipeline that connects EMWD to
the Santa Ana Regional Interceptor (SARI). The brine is then
transported by the SARI to Orange County Sanitation District
(OCSD) for treatment and discharge. Operation of all three RO
facilities will ultimately produce brine quantities in excess of
EMWD’s capacity in the SARI system, and additional capacity
is not available. Furthermore, the cost of treatment and disposal
by OCSD is expected to increase. Therefore, like many
other inland water utilities, EMWD must improve water recovery.
Additional brine treatment to approach zero liquid discharge
(ZLD) would not only enable EMWD to produce more water, but
also to reduce their reliance on existing brine disposal methods.
In 2005, the California Department of Water Resources and the
United States Bureau of Reclamation sponsored a study at EMWD
with the objectives of increasing water recovery and decreasing
brine volume [2,3]. Two RO brines were generated during the
investigation. The first brine was concentrate from the primary RO
process. Water recovery in the primary RO system was limited to
70% to avoid precipitation of sparingly soluble salts on the membranes.
As part of the effort to achieve higher recovery, the primary
RO brine was softened and further treated in an electrodialysis
reversal (EDR) system or a secondary RO system, thus generating
the second brine. In further studies, the brines from the primary and
secondary RO systems were used to evaluate potential ZLD systems
as part of the Perris Basin Desalination Program; this includes the
0376-7388/$ – see front matter © 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
doi:10.1016/j.memsci.2009.01.003
32 C.R. Martinetti et al. / Journal of Membrane Science 331 (2009) 31–39
current investigation of membrane distillation (MD) and forward
osmosis (FO).
Current technologies for brine treatment comprise wellestablished
processes such as pressure-driven membrane processes
(e.g., RO and nanofiltration (NF)) and current-driven membrane
processes (e.g., electrodialysis (ED) and EDR) [4]. Although wellestablished,
these processes are limited in their ability to achieve
high water recovery. Total water recovery in these processes is
limited in order to prevent scale formation and fouling of the membranes
and to prolong membrane life [5]. Energy costs of ED and EDR
are directly proportional to the feed water salinity and the rate of
salt removal, and therefore, desalination of high salinity solutions
(e.g., RO brines) is not economical [6].
More recently, ZLD or near-ZLD systems are being considered for
recovery of clean water and minimization of brine streams. ZLD or
near-ZLD systems consist mainly of thermal methods such as brine
concentrators, crystallizers, thermal evaporators, and spray driers
that reduce concentrate to a slurry or solid product that can be
disposed of in landfills. These processes are capable of recovering
high purity distillate (95–99% recovery from waste streams) [7,8]
and revenue-generating mineral salts. Although these processes are
proven effective for volume minimization, the capital and operating
costs often exceed the cost of the desalting facility [9–12] and thus,
they are not typically used.
Advanced processes are sought that can enhance water recovery
without the limitations associated with the current processes.
Previous studies have demonstrated that membrane contactor processes
such as MD and FO can potentially minimize brine volume at
lower energy expenditure and with less complexity [13,14]. In the
current study, direct contact MD (DCMD) and FO are investigated
as potential processes to enhance water recovery in brackish water
desalination—or more specifically, to enhance water recovery from
brines generated during RO desalination of brackish water.
DCMD is a thermally driven separation process involving the
evaporation of water through the pores of a hydrophobic, microporous
membrane and direct condensation of that water vapor into
a cold water stream flowing on the support side of the membrane
[15]. In DCMD, warmer feed water is in contact with the active side
of the membrane and a cooler water stream is in direct contact
with the support side. The driving force for mass transfer in DCMD
is the vapor pressure difference across the membrane induced by
the temperature difference across the membrane. Because the partial
vapor pressure of water is only minimally affected by increased
concentrations of dissolved salts, DCMD has the potential to be an
ideal treatment method for highly saline feeds. In a previous study
[14], it was shown that water flux in DCMD was nearly constant
when feed concentrations of highly soluble NaCl or seawater salts
were increased from 0.6 to 73 g/L.
The performance of DCMD can be improved in different ways.
High-temperature DCMD (e.g., DCMD with the same temperature
difference, but at higher temperatures) can achieve higher water
fluxes than low-temperature DCMD [14]. This is because vapor pressure
increases exponentially with increasing water temperature.
In another configuration, vacuum-enhanced DCMD (VEDCMD), the
cooler water stream flows under negative pressure (vacuum). Under
specific operating conditions, VEDCMD has been shown to increase
flux by up to 85% compared to the conventional DCMD configuration
[14].
FO is an osmotically driven membrane separation process
involving the diffusion of water through a semipermeable membrane.
The driving force for mass transport is the difference in
osmotic pressure between the feed solution and a draw solution;
water diffuses from the feed solution of higher chemical potential
(lower osmotic pressure) to a draw solution of lower chemical
potential (higher osmotic pressure). As water diffuses through the
membrane, the feed solution becomes concentrated and the draw
solution is diluted; and thus, the draw solution must be reconcentrated
in order to maintain the osmotic pressure driving force. FO
has been shown to effectively concentrate a variety of feed streams,
including municipal wastewater, landfill leachate, and grey water
in life support systems [13,16–22].
This paper presents the findings of a bench-scale study evaluating
VEDCMD and FO as potential processes for the concentration
of brackish water RO brines. The importance of specific operating
conditions, membrane clean

Kết quả (Việt) 1:

Tạp chí khoa học màng 331 (2009) 31-39 Nội dung danh sách builtin tại ScienceDirect Tạp chí khoa học màng tạp chí trang chủ: www.elsevier.com/locate/memsci Nước muối làm dưa phục hồi cao of file trung RO bằng cách sử dụng chuyển tiếp thẩm thấu and màng chưng cất C. Riziero Martinetti một, Amy E. Childress một, Tzahi Y. Cathb, * one bộ phận of đại học Nevada, Reno, xây dựng dân dụng and môi trường, Reno, NV 89.557, Hoa Kỳ b Colorado trường of Mines, bộ phận of khoa học môi trường and điện lạnh, vàng, CO 80.401, Vương Quốc Anh Bài viết thông tin Bài viết lịch sử: received 3 tháng 3 năm 2009 received trong hình thức sửa đổi ngày 21 tháng 3 năm 2009 Được chấp nhận ngày 2 tháng 1 năm 2009 Có sẵn luôn trực tuyến 8 tháng 1 năm 2009 Từ khoá: Khử muối Phía trước thẩm thấu Màng chưng cất Nước Lơ Không xả chất lỏng Xử lý nước muối tóm tắt Nâng cao chân không trực tiếp liên hệ with the màng chưng cất ( VEDCMD) and Phía trước thẩm thấu (FO) was điều tra nâng cao phục hồi nước out khử muối nước Lỗ. Qua nghiên cứu have chứng Minh that both VEDCMD and FO be hiệu quả used in điều trị an loat the tập trung cao độ giải pháp nguồn cấp dữ liệu. Trong nghiên cứu, hai đảo ngược dòng nước muối thẩm thấu (RO) với tổng cộng hòa tan nồng độ chất rắn trung bình 7500 and 17.500 mg / L added have VEDCMD and FO. Ở both quá trình, phục hồi nước cao have been đạt; Tuy nhiên, phục hồi was hạn chế bởi mưa Các muối vô cơ trên bề mặt màng. Kỹ thuật làm sạch khác nhau existing thể loại bỏ quy mô lớp from màng tế bào and khôi phục lại nước tuôn ra to hầu such as ban đầu cấp. FO đạt been nước phục hồi lên to 90% từ nước muối làm dưa and VEDCMD đạt be phục hồi nước to 81% from nước muối làm dưa. Bổ sung one chất ức chế quy mô in both quá trình been hiệu quả in việc duy trì thông lượng nước cao cho thời gian dài. Khi xem xét việc thu hồi tất cả nước (phục hồi from quá trình RO combined with lô phục hồi từ quá trình VEDCMD hay FO), than lớn 96 and 98% phục hồi tất cả has been đạt cho dòng nước muối khác nhau hai. © 2009 Elsevier BV Tất all quyền. 1. giới thiệu Khử muối nước Lỗ ngày as implemented bởi Các cộng đồng nội địa to tăng cường nguồn lực the limit tươi nước [1]. độ mặn lọ nước behind trong khoảng từ 1000 to 8000 mg / L tất cả hòa tan chất rắn (TDS) against between 35.000 mg / L TDS cho nước biển. Đông thành phố nước huyện (EMWD) tại miền Nam California have thực hiện khử muối Basin Perris Các chương trình to reduce sự depend on a tốn kém and be able hạn chế cung cấp of nước nhập khẩu. Để sử dụng cao-TDS nước ngầm từ lưu vực of it, EMWD hoạt động hai đảo ngược thẩm thấu ( RO) khử muối Tiện nghi and thiết kế one phần ba. Các nước ngầm be trộn Lan with the RO sản phẩm nước from cơ sở to be đạt sản phẩm nước with less than 500 mg / L TDS in Hệ thống phân phối. Dòng nước muối RO thải RA Các 22 dặm dài Temescal Valley Regional tiêm kích đánh chặn, mà Chữ viết tắt: CF, yếu tố tập trung; CP, nồng độ phân cực; Cố vấn trưởng, cellulose triacetate; ED, mặn lọc điện; EDR, đảo ngược mặn lọc điện; EMWD, đông Quận Municipal nước; FO, Phía trước thẩm thấu; MD, chưng cất màng; OCSD, Quận Orange County vệ sinh môi trường; PP, polypropylene, PTFE, polytetrafluoroethylene (Teflon ®); RO, thẩm thấu ngược; SARI, Santa Ana khu vực tiêm kích đánh chặn; TDS, tất cả giải tán chất rắn; VEDCMD, Máy hút nâng cao chưng cất trực tiếp liên hệ with the màng; . ZLD, can xả chất lỏng * Tương ứng với tác giả . Điện thoại: + 1 303 273 3402; Fax: + 1 303 273 3413. . E-mail address: [e-mail] (TY Cath) is one đường ống dẫn chất thải phòng can có thể khai phá EMWD to connect máy bay đánh chan Santa Ana Regional (SARI). Nước biển is then vận chuyển bằng SARI for vệ sinh môi trường Quận Orange County (OCSD) cho điều trị and xả. Hoạt động của tất cả ba RO Tiện nghi cuối cùng would sản xuất one lượng nước muối dư thừa của Năng lực of EMWD in your system SARI, and capabilities bổ sung is not available. Hơn nữa, chi phí điều trị and handle bởi OCSD dự kiến would tăng. Do that, as many Các tiện ích another of nước nội địa, EMWD must cải thiện nước phục hồi. Thêm nước muối điều trị to tiếp cận can xả chất lỏng (ZLD) will not only allowed to EMWD sản xuất thêm nước, but also để làm reduce sự phụ thuộc of them to nước biển sử dụng phương pháp current. Năm 2005, the nguồn tài nguyên nước California fields and other Cục khai hoang Hoa Kỳ tài trợ an nghiên cứu tại EMWD for mục tiêu tăng nước phục hồi and shrink nước muối khối lượng [2 , 3]. RO hai nước muối làm dưa successfully created in the điều tra. Nước biển đầu tiên là tập trung từ RO chính quá trình. Nước phục hồi in hệ thống RO chính is giới hạn 70% to avoid mưa ít hòa tan muối into màng. Như one part of the NO lực to đạt be phục hồi cao, chính RO nước muối been làm mềm và tiếp tục điều trị in one mặn lọc điện đảo ngược (EDR) systems or one hệ thống RO thứ cấp , làm then tạo ra nước muối thứ hai. Trong cách học thêm, nước muối làm dưa từ chính and Trung học RO hệ thống already in use for đánh giá tiềm năng ZLD hệ thống Perris lưu vực chương trình khử muối; This bao including the 0376-7388 / $ - xem trước vấn đề © 2009 Elsevier BV Tất all quyền. Doi: 10,1016 / j.memsci.2009.01.003 32 CR Martinetti et al. / Tạp chí khoa học màng 331 (2009) 31-39 Các điều tra hiện tại of màng chưng cất (MD) and transitions thẩm thấu (FO). Include the công nghệ hiện tại cho điều trị nước muối wellestablished quá trình like màng áp lực thúc đẩy quá trình (ví dụ như, RO and lọc nano (NF)) and thúc đẩy dòng màng quy trình (ví dụ như, mặn lọc điện (ED) and EDR) [4]. Mặc du wellestablished, its too trình this is the limit in capabilities for their đạt be phục hồi nước cao. Phục hồi tất cả nước in the quá trình this is the limit for ngăn chặn hình thành quy mô and bẩn of the màng and to kéo dài cuộc sống màng [5]. Chi phí năng lượng of ED and EDR is tỷ lệ thuận for độ mặn nước nguồn cấp dữ liệu and speeds loại bỏ muối, and then làm, khử muối of giải pháp cao độ mặn (ví dụ như, nước RO muối làm dưa) does not kinh tế [6]. Gần đây, ZLD or Recent ZLD hệ thống currently xem xét cho phục hồi of nước sạch and shrink thiểu lines nước muối. ZLD or Recent ZLD hệ thống bao gồm chủ yếu is of the phương pháp nhiệt such as nước muối Các bộ tập trung, crystallizers, thiết bị bay hơi nhiệt and phun máy sấy mà làm reduce tập trung for one bùn or sản phẩm rắn be treated tại bãi chôn lấp. Các quá trình this be able phục hồi tinh khiết sản phẩm chưng cất (95-99% phục hồi từ dòng thải) [7,8] and doanh thu tạo ra the muối khoáng. Mặc though the quá trình chứng minh hieu quả cho reduce thiểu khối lượng, Cap and điều hành chi phí thường exceeds chi phí of the device '-khử muối [9-12] và làm that, they do not thường dùng. Nâng cao quy trình đang tìm kiếm mà possible tăng cường phục hồi nước If you do not have the following hạn chế liên related to the quy trình hiện tại. Nghiên cứu trước đây chứng have Minh that contactor màng xử lý chẳng hạn such as MD and FO able to be reduce thiểu khối lượng nước muối out reduce chi phí năng lượng and for ít phức tạp [13 , 14]. Trọng the nghiên cứu, tiếp xúc trực tiếp MD (DCMD) and FO đang điều tra such as the quy trình tiềm năng to nâng cao nước phục hồi in the nước Lỗ khử muối - or cụ thể than, để nâng cao nước phục hồi từ nước muối làm dưa been made ​​in RO khử muối nước Lỗ. DCMD is one quá trình ly thân nhiệt hướng related to the bốc hơi nước thông through lỗ chân lông of a kỵ nước, lụa màng and direct suspend tụ then hơi nước vào a line nước lạnh chảy bên support of màng tế bào [15]. in DCMD, nguồn cấp dữ liệu nước ấm rather than tiếp xúc for mặt hoạt động Các màng tế bào and one nước mát lines is tiếp xúc trực tiếp for Phía hỗ trợ. Động lực to chuyển khối lượng tại DCMD is sự khác biệt áp suất hơi trên màng tế bào cause bởi sự khác biệt nhiệt độ trên màng tế bào. Bởi vì phần áp suất hơi nước chỉ minimum bị ảnh hưởng bởi tăng lên nồng độ of the muối hòa tan, the DCMD has tiềm năng as a phương pháp điều trị lý tưởng cho nguồn cấp dữ liệu cao mặn. Trọng one nghiên cứu trước then [14], it was displayed as nước tuôn ra in DCMD liên tục Recent while nguồn cấp dữ liệu nồng độ hòa tan cao NaCl hay nước biển muối have tăng lên từ 0,6 to 73 g / L. Hiệu suất of DCMD be cải thiện in nhiều cách khác nhau. Nhiệt độ cao DCMD (ví dụ như, DCMD for nhiệt độ cùng sự khác biệt, but at nhiệt độ cao newer) possible đạt been nước cao chất than nhiệt độ thấp DCMD [14]. This is làm áp suất hơi tăng theo cấp số nhân as sự gia tăng nhiệt độ nước. Trọng one cấu hình, nâng cao chân không DCMD ( VEDCMD), the lines nước lạnh chảy below áp lực tiêu cực (máy hút). Dưới điều kiện hoạt động cụ thể, VEDCMD have been shown to increase thông lên to 85% vs cấu hình DCMD thông thường [14]. FO be a quá trình tách màng osmotically hướng related sự khuếch tán nước thông qua màng bán thấm one. Động lực về khối lượng vận chuyển is sự khác biệt in áp lực thẩm thấu between giải pháp nguồn cấp dữ liệu and giải pháp vẽ; nước khuếch tán from giải pháp nguồn cấp dữ liệu của cao tiềm năng hóa học (áp suất thẩm thấu thấp than) to one giải pháp hòa its hóa chất thấp tiềm năng (áp suất thẩm thấu cao than). Như nước khuếch tán thông through màng tế bào, the giải pháp nguồn cấp dữ liệu trở thành tập trung and bốc thăm giải pháp pha loãng; and such, giải pháp vẽ to be reconcentrated . for duy trì áp lực thẩm thấu lái xe lực lượng FO was Chứng minh to take effect quả tập trung nhiều suối nguồn cấp dữ liệu, bao gồm xử lý nước thải thành phố, bãi rác nước rỉ rác and xám nước in hệ thống hỗ trợ cuộc sống [13,16-22]. Bài báo trình bày this those detection of a nghiên cứu cuốn-quy mô đánh giá VEDCMD and FO such as the quá trình tiềm năng cho nồng độ of nước LO RO nước muối làm dưa. Tầm quan trọng of hoạt động cụ thể điều kiện, măng sạch

Kết quả (Việt) 2:

Tạp chí Khoa học Membrane 331 (2009) 31-39
Nội dung danh sách builtin tại ScienceDirect
Tạp chí Khoa học Membrane
tạp chí trang chủ: www.elsevier.com/locate/memsci
phục hồi cao of nước mặn RO tập trung sử dụng tiếp
thẩm thấu and chưng cất màng
C. Riziero Martinetti một, Amy E. Childress một, Tzahi Y. Cathb, *
one trường Đại học Nevada, Reno, Sở ​​Xây dựng and Kỹ thuật Môi trường, Reno, NV 89,557, Hòa Kỳ
b Colorado School of Mines, Phòng Khoa học Môi trường and Kỹ thuật, Golden, CO 80,401, Hoa Kỳ
thông tin bài viết
Điều lịch sử:
Nhận 03 tháng 9 năm 2008
Nhận dạng sửa đổi ngày 21 tháng 12 năm 2008
been accepted ngày 02 tháng 1 năm 2009
builtin trực tuyến ngày 08 Tháng 1 năm 2009
Từ khóa:
khử muối
thẩm thấu Forward
màng chưng cất
nước Lỗ
Zero, xả chất lỏng
xử lý nước muối
trừu tượng
chân không nâng cao trực tiếp liên hệ chưng cất màng (VEDCMD) and transitions thẩm thấu (FO) was nghiên cứu
for nâng cao thu hồi nước khử muối nước in LO. Các nghiên cứu trước đây chứng have Minh
that both VEDCMD and FO you can be used hiệu quả in việc điều trị an loat files trung cao
its giải pháp nguồn cấp dữ liệu. Trong nghiên cứu hiện tại, hai thẩm thấu ngược (RO) suối nước muối with the tổng giải
nồng độ chất rắn trung bình 7500 and 17.500 mg / L be continued khử muối bằng VEDCMD and FO. Trọng
cả quá trình, phục hồi nước cao have been đạt; Tuy nhiên, sự phục hồi was giới hạn bởi lượng mưa
. of the muối vô cơ trên bề mặt màng Kỹ thuật làm sạch khác nhau has thể loại bỏ the quy mô
lớp từ màng tế bào and khôi phục thông lượng nước to level Recent such as ban đầu. FO đạt been sự phục hồi nước lên
to 90% từ nước mặn and VEDCMD đạt been sự phục hồi nước lên to 81% từ nước mặn. Bổ sung
one chất ức chế quy mô in both quá trình this has hiệu quả in việc duy trì thông lượng nước cao in thời gian dài.
Khi xem xét tổng thu hồi nước (sự hồi phục from quá trình RO combined with đợt
phục hồi từ VEDCMD or quá trình FO), than lớn 96 and 98% tổng số thu hồi have been đạt cho
hai dòng nước muối khác nhau.
© 2009 Elsevier BV Tất all quyền.
1. Giới thiệu
khử mặn nước Lỗ ngày as implemented bởi
cộng đồng nội địa for bổ sung nguồn nước ngọt hạn chế their
[1]. Độ mặn nước Lỗ between 1,000-8,000 tổng mg / L
chất rắn hòa tan (TDS) against between 35.000 mg / L
TDS cho nước biển. Quận Đông thành phố nước (EMWD)
out miền Nam California have thực hiện khử muối Basin Perris
Chương trình to reduce sự depend on a tốn kém and capabilities
nguồn cung hạn chế of nước nhập khẩu. Để sử dụng cao-TDS
nước ngầm from lưu vực of it, EMWD đang hoạt động hai ngược
thẩm thấu (RO) Thiết bị khử muối and thiết kế one phần ba. Các
nước ngầm be pha trộn for nước RO sản phẩm from cơ sở
to be đạt sản phẩm nước with less than 500 mg / L TDS in
hệ thống phân phối. Các dòng nước muối RO be thải ra
22-dặm dài Temescal Valley Regional Interceptor, mà
chữ viết tắt: CF, yếu tố tập trung ; CP, phân tán tập trung; CTA, cellulose
triacetate; ED, electrodialysis; EDR, electrodialysis đảo ngược; EMWD, Đông
Quận nước thành phố; FO, transitions thẩm thấu; MD, chưng cất màng; OCSD,
Quận Vệ sinh môi trường Quận Cam; PP, polypropylene, PTFE, polytetrafluoroethylene
(Teflon); RO, thẩm thấu ngược; SARI, Santa Ana Regional Interceptor; TDS, tổng hòa tan
chất rắn; VEDCMD, chân không tăng cường tiếp xúc trực tiếp màng chưng cất;
. ZLD, can xả chất lỏng
* Tác giả. Tel: [phone];. fax: [phone].
Địa chỉ E-mail :. [e-mail] (TY Cath)
is one đường ống dẫn chất thải unable to connect cải EMWD to
Santa Ana Regional Interceptor (SARI). Các nước muối then be
vận chuyển bằng the SARI to Orange County District Vệ sinh
(OCSD) for điều trị and xuất viện. Hoạt động của cả ba RO
cơ sở cuối cùng will be created an lượng nước muối exceeds
công suất EMWD in your system SARI, and capabilities bổ sung
is not available. Hơn nữa, chi phí điều trị and handle
bởi OCSD dự kiến would tăng. Do that, also like nhiều
tiện ích nước nội địa khác, EMWD must cải thiện phục hồi nước.
xử lý nước muối bổ sung for tiếp cận can xả chất lỏng
(ZLD) will not only allowed to EMWD sản xuất nước more, but
also to reduce bớt sự phụ thuộc vào phương pháp xử lý nước muối current.
Năm 2005, Sở tài nguyên nước California and
Cục Hoa Kỳ khai hoang be tài trợ nghiên cứu one tại EMWD
for mục tiêu tăng thu hồi nước and shrink
lượng nước muối [2,3]. Hai nước mặn RO have been made ​​in quá trình
điều tra. Các nước muối đầu tiên là tập trung từ RO chính
quá trình. Thu hồi nước in hệ thống RO chính been giới hạn
70% to avoid kết Tua of the muối ít tan trên màng.
Như one part of the NO lực to đạt been hồi phục cao than, chính
RO mặn been làm mềm và tiếp tục điều trị tại one electrodialysis
đảo ngược hệ thống (EDR) or a hệ thống RO thứ cấp, làm which generate
the muối thứ hai. Trọng the nghiên cứu sâu than, nước mặn từ tiểu học và
các hệ thống RO thứ cấp already in use to đánh giá các hệ thống ZLD tiềm năng
as a part of Chương trình khử muối Perris Basin; this includes the
0376-7388 / $ - xem vấn đề trước © 2009 Elsevier BV Tất cả quyền been bảo lưu.
doi: 10,1016 / j.memsci.2009.01.003
32 CR Martinetti et al. / Tạp chí Khoa học Membrane 331 (2009) 31-39
tra hiện tại of chưng cất màng (MD) and transitions
thẩm thấu (FO).
Các công nghệ hiện to xử lý nước muối gồm wellestablished
quá trình such as quy trình màng áp lực điều khiển
(ví dụ, RO and lọc nano (NF)) and màng controls
quá trình (ví dụ điện (ED) and EDR) [4]. Mặc though wellestablished,
the quá trình this is the limit in capabilities for their đạt be
thu hơi nước cao. Tổng số thu hồi nước in the quá trình this is
the limit for ngăn chặn sự hình thành quy mô and tắc nghẽn of màng
and kéo dài tuổi thọ màng [5]. Chi phí năng lượng of ED and EDR
is tỷ lệ thuận for độ mặn nước cấp và tỷ lệ
loại bỏ muối, and làm then, the giải pháp khử muối has độ mặn cao
(ví dụ, RO nước mặn) is not kinh tế [6].
Gần đây than, ZLD or Recent ZLD hệ thống currently xem xét to
thu hồi nước sạch and shrink thiểu the suối nước muối. ZLD or
hệ thống Recent ZLD bao gồm chủ yếu is the phương pháp nhiệt such as nước muối
đậm đặc, crystallizers, thiết bị bay hơi nhiệt, and sấy phun
làm reduce tập trung vào sản phẩm bùn one or rắn be
treated tại bãi chôn lấp the. Các quá trình this be able phục hồi
sản phẩm chưng cất tinh khiết cao (95-99% phục hồi từ lines thải) [7,8]
and muối khoáng has thu. Mặc though the quá trình this is
chứng Minh hiệu quả to reduce thiểu khối lượng, Cap and
chi phí thường exceeds chi phí cơ sở of -khử muối [9-12] và làm that,
they do not usually in use.
quá trình nâng cao found you can tăng cường thu hồi nước
without sự hạn chế liên quan with the quy trình hiện tại.
Các nghiên cứu trước đây chứng have Minh that quá trình contactor màng
such as MD and FO able to reduce thiểu lượng nước muối tại
tiêu hao năng lượng thấp than and ít phức tạp [13,14]. Trọng
nghiên cứu, tiếp xúc trực tiếp MD (DCMD) and FO been điều tra
is too trình tiềm năng to tăng cường thu hồi nước out nước Lỗ
khử muối-hay cụ thể than, để tăng cường thu hồi nước từ
nước mặn tạo ra in quá RO khử mặn nước Lỗ.
DCMD is one controls nhiệt quá trình tách related
sự bay hơi nước through the lỗ chân lông of a kỵ nước, xốp
màng and suspend tụ trực tiếp of hơi nước vào
a line nước lạnh chảy Phía to support of màng tế bào
[15]. Trọng DCMD, nước cấp ấm rather than tiếp xúc for mặt tích cực
of màng tế bào and one line nước mát is tiếp xúc trực tiếp
for bên support. Động lực cho khối lượng chuyển nhượng in DCMD
is sự khác biệt áp suất hơi qua màng cause bởi
sự chênh lệch nhiệt độ qua màng. Bởi vì one phần
áp suất hơi nước is the only tối thiểu ảnh hưởng bởi sự gia tăng
nồng độ of the muối hòa tan, DCMD has tiềm năng trở thành one
phương pháp điều trị lý tưởng cho thức ăn mặn much. Trọng one nghiên cứu trước đây
[14], it specified that dòng nước in DCMD is near such as is not changed
when the nồng độ thức ăn of NaCl hòa tan cao or nước biển muối
have tăng 0,6-73 g / L.
Hiệu suất of DCMD be cải thiện in the cách khác nhau.
Nhiệt độ cao DCMD (ví dụ, DCMD with the same nhiệt độ
khác nhau, but at nhiệt độ cao) possible đạt been nước cao than
vậy with luồng nhiệt độ thấp DCMD [14]. This is làm áp suất hơi
tăng theo cấp số nhân as sự gia tăng nhiệt độ nước.
Trong cấu hình khác, chân không tăng cường DCMD (VEDCMD), the
lines nước mát chảy below áp suất âm (chân không). Dưới
điều kiện hoạt động cụ thể, VEDCMD have been shown to tăng
thông lượng lên to 85% vs DCMD cấu hình thông thường
[14].
FO is one quá trình tách màng osmotically hướng
related sự khuếch tán qua màng of nước bán thấm one.
Động lực cho hàng loat giao thông vận tải is sự khác biệt in
áp suất thẩm thấu between giải pháp nguồn cấp dữ liệu and a giải pháp hòa;
nước khuếch tán from giải pháp nguồn cấp dữ liệu của hóa năng cao
(áp suất thẩm thấu thấp than) to one giải pháp hòa of hóa học thấp than
tiềm năng (áp suất thẩm thấu cao than). Khi nước khuếch tán qua
màng tế bào, the giải pháp nguồn cấp dữ liệu trở be tập trung and bốc thăm
giải pháp be pha loãng; and làm then, the giải pháp hòa be reconcentrated
for duy trì áp suất động lực thẩm thấu. FO
was chứng minh la no hiệu quả tập trung nhiều suối nguồn cấp dữ liệu,
bao gồm cả nước thải, bãi rác, and nước xám
in các hệ thống hỗ trợ cuộc sống [13,16-22 ].
Bài viết trình bày this those detection of a nghiên cứu quy mô băng ghế dự bị đánh giá
VEDCMD and FO such as quy trình tiềm năng cho sự tập trung
of nước mặn RO nước Lỗ. Tầm quan trọng of hoạt động cụ thể
điều kiện, màng sạch