Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xử lý nước thải công nghiệp phức tạp trong hệ thống khép kín tích hợp màng mới để thu hồi và tái sử dụng
Tóm tắt
Một hệ thống liên tục tích hợp màng đã được thiết kế với phương hướng mới của các mô-đun màng và được nghiên cứu để xử lý nước thải công nghiệp bằng cách sử dụng thẩm thấu xuôi (FO) ở giai đoạn đầu và siêu lọc ở giai đoạn hồi phục. Những ảnh hưởng của áp suất áp dụng, tốc độ dòng chảy chéo của nước cấp, sự thay đổi nồng độ dung dịch hút và thời gian chạy lên hiệu quả của hệ thống trong việc tách biệt và sản lượng dòng nước tinh khiết đã được nghiên cứu theo một phương án liên tục trong ngữ cảnh nước thải dược phẩm, một hệ thống rất phức tạp. Các màng composite polyamide từ một lô nhất định đã được sàng lọc để ứng dụng trong các giai đoạn FO và thu hồi solute hút. Hai dung dịch hút ở nồng độ khác nhau (gồm NaCl và MgSO4) đã được kiểm tra, trong đó dung dịch 0.5 M NaCl được xác định là phù hợp nhất cho giai đoạn FO. Trong quá trình nghiên cứu với nước thải dược phẩm, hơn 97 % sự tinh khiết có thể đạt được về mặt nhu cầu oxy hóa học, trong khi phân tích các hợp chất cụ thể như Nebivolol và Paracetamol cho thấy sự loại bỏ gần như đạt 100 %. Nghiên cứu cho thấy thiết kế mới có thể giảm thiểu đáng kể hiện tượng phân cực nồng độ và khuếch tán muối ngược, dẫn đến sản lượng dịch tinh khiết duy trì quanh 52 L/m2h khi sử dụng NaCl làm solute hút. Mô-đun siêu lọc phía hạ lưu hoạt động với áp suất xuyên màng chỉ 12 bar đảm bảo thu hồi và tái sử dụng liên tục 99 % solute hút trong khi sản xuất nước tái sử dụng an toàn với tỷ lệ 58–60 L/m2h. Nghiên cứu không chỉ tạo ra một thiết kế mới cho môi trường nước sạch mà còn đưa ra những gợi ý chính sách rõ ràng.
Từ khóa
#Hệ thống khép kín #thẩm thấu xuôi #nước thải công nghiệp #màng polyamide #thu hồi nước #phân cực nồng độ.Tài liệu tham khảo
Achilli A, Cath TY, Childress AE (2010) Selection of inorganic based draw solutions for forward osmosis applications. J Membr Sci 364(1–2):233–241
APHA (1995) Standard methods, 19th edn. American Public Health Association, Washington, DC
Altun ML (2002) HPLC method for the analysis of paracetamol, caffeine and dipyrone. Turk J Chem 26:521–528
Bamaga OA, Yokochia A, Zabarab B, Babaqi AS (2011) Hybrid FO/RO desalination system: preliminary assessment of osmotic energy recovery and designs of new FO membrane module configurations. Desalination 268:163–169
Boleda MR, Galceran MT, Ventura F (2009) Monitoring opiates, cannabinoids and their metabolites in wastewater, surface water and finished water in Catalonia, Spain. Water Res 43:1126–1136
Cath TY, Childress AE, Elimelech M (2006) Forward osmosis: principles, applications, and recent developments. J Membr Sci 281(1–2):70–87
Chakrabortty S, Roy M, Pal P (2013) Removal of fluoride from contaminated groundwater by cross flow nanofiltration: transport modeling and economic evaluation. Desalination 313:115–124
Choi Y, Choi J, Oh H, Lee S, Yang DR, Kim JH (2009) Toward a combined system of forward osmosis and reverse osmosis for seawater desalination. Desalination 247:239–246
Cornelissen ER, Harmsen D, Korte KF, Ruiken CJ, Qin JJ, Oo H, Wessels LP (2008) Membrane fouling and process performance of forward osmosis membranes on activated sludge. J Membr Sci 319(1–2):158–168
Fernández C, González-Doncel M, Pro J, Carbonell G, Tarazona JV (2010) Occurrence of pharmaceutically active compounds in surface waters of the Henares–Jarama–Tajo River system (Madrid, Spain) and a potential risk characterization. Sci Total Environ 408:543–551
Gao P, Ding Y, Li H, Xagoraki I (2012) Occurrence of pharmaceuticals in municipal wastewater treatment plant: mass balance and removal processes. Chemosphere 88:17–24
Gebhardt W, Schroder HF (2007) Liquid chromatography–(tandem) mass spectrometry for the follow-up of the elimination of persistent pharmaceuticals during wastewater treatment applying biological wastewater treatment and advanced oxidation. J Chromatogr A 1160:34–43
Gilron J (2014) Water-energy nexus: matching sources and uses. Clean Technol Environ Policy 16(8):1471–1479
Janalizadeh H, KhoshgoftarManesh MH, Amidpour M (2015) Exergoeconomicand exergoenvironmental evaluation of integration of desalinations with a total site utility system. Clean Techn Environ Policy 17(1):103–117
Jin X, Shan J, Wang C, Wei J, Tang CY (2012) Rejection of pharmaceuticals by forward osmosis membranes. J Hazard Mater 227–228:55–61
Kosutic K, Dolar D, Asperger D, Kunst B (2007) Removal of antibiotics from a model wastewater by RO/NF membranes. Sep Sci Technol 53:244–249
Kumar R, Pal P (2012) Response surface-optimized Fenton’s pre-treatment for chemical precipitation of struvite and recycling of water through downstream nanofiltration. Chem Eng J 210:33–44
Kumar R, Pal P (2013a) A membrane-integrated advanced scheme for treatment of industrial wastewater: dynamic modelling towards scale up. Chemosphere 92:1375–1382
Kumar R, Pal P (2013b) Membrane-integrated hybrid bioremediation of industrial wastewater: a continuous treatment and recycling approach. Desalin Water Reuse 1(3):26–38
Kumar R, Pal P (2013c) Removal of phenol from coke-oven wastewater by cross-flow nanofiltration membranes. Water Environ Res 85:447–455
Kumar R, Pal P (2013d) Turning hazardous waste into value-added products: production and characterization of struvite from ammoniacal waste with new approaches. J Clean Prod 43:59–70
Kumar A, Xagoraraki I (2010) Human health risk assessment of pharmaceuticals in water: an uncertainty analysis for meprobamate, carbamazepine and phenytoin. Regul Toxicol Pharmacol 57(2–3):146–156
Kumar R, Bhakta P, Chakraborty S, Pal P (2011) Separating cyanide from coke wastewater by cross flow nanofiltration. Sep Sci Technol 46:2119–2127
Liu P, Zhang H, Feng Y, Yang F, Zhang J (2014) Removal of trace antibiotics from wastewater: a systematic study of nanofiltration combined with ozone-based advanced oxidation processes. Chem Eng J 240:211–220
Lutchmiah K, Verliefde ARD, Roest K, Rietveld LC, Cornelissen ER (2014) Forward osmosis for application in wastewater treatment: a review. Water Res 58:179–197
McCutcheon JR, Elimelech M (2006) Influence of concentrative and dilutive internal concentration polarization on flux behaviour in forward osmosis. J Membr Sci 284:237–247
Nasr P, Sewilam H (2015a) Forward osmosis: an alternative sustainable technology and potential applications in water industry. Clean Technol Environ Policy. doi:10.1007/s10098-015-0927-8
Nasr P, Sewilam H (2015b) The potential of groundwater desalination using forward osmosis for irrigation in Egypt. Clean Technol Environ Policy. doi:10.1007/s10098-015-0902-4
Pal P, Kumar R (2014) Treatment of coke wastewater: a critical review for evolving a sustainable management strategy. Sep Purif Rev 43:89–123
Pal P, Chakraborty S, Roy M (2012) Arsenic separation by a membrane-integrated hybrid treatment system: modeling, simulation and techno-economic evaluation. Sep Sci Technol 47(8):1091–1101
Pal P, Chakrabortty S, Linnanen L (2014a) A nanofiltration–coagulation integrated system for separation and stabilization of arsenic from groundwater. Sci Total Environ 476–477:601–610
Pal P, Bhakta P, Kumar R (2014b) Cyanide removal from industrial wastewater by cross-flow nanofiltration: transport modeling and economic evaluation. Water Environ Res 86(8):698–709
Roy M, Chakrabortty S (2014) Developing a sustainable water resource management strategy for a fluoride-affected area: a contingent valuation approach. J Clean Technol Environ Policy 16(2):341–349
SantAnna V, Damasceno L, Marczak F, Isabel CT (2012) Membrane concentration of liquid foods by forward osmosis: process and quality view. J Food Eng 111:483–489
Satyamoorthy S, Andrew C (2013) Assessment of quantitative structural property relationship for prediction of pharmaceutical sorption during biological wastewater treatment. Chemosphere 92:639–646
Shukla SK (2015) Membrane filtration of chlorination and extraction stage bleach plant effluent in Indian paper Industry. Clean Technol Environ Policy 15(2):235–243
Stackelberg PE, Gibs J, Furlong ET, Meyer MT, Zaugg SD, Lippincott R (2007) Efficiency of conventional drinking-water-treatment processes in removal of pharmaceuticals and other organic compounds. Sci Total Environ 377:255–272
Tang W, Ng HY (2008) Concentration of brine by forward osmosis: performance and influence of membrane structure. Desalination 224:143–153
Wang KY, Ong RC, Chung TS (2010) Double–skinned forward osmosis membranes for reducing internal concentration polarization within the porous sublayer. Indus Eng Chem Res 49:4824–4831
Xie M, Price WE, Nghiem LD (2012) Rejection of pharmaceutically active compounds by forward osmosis: role of solution pH and membrane orientation. Sep Purif Technol 93:107–114
Yang Q, Wang KY, Chung TS (2009) A novel dual-layer forward osmosis membrane for protein enrichment and concentration. Sep Sci Technol 69:269–274
Zupanc M, Kosjek T, Petkovšek M, Dular M, Kompare B, Širok B, Blazeka Z (2013) Ester Heath, removal of pharmaceuticals from wastewater by biological processes, hydrodynamic cavitation and UV treatment. Ultrason Sonochem 20:1104–1112