بررسي كارايي پايلوت مستغرق غشايي (MSR) در حذف كدورت از آب با استفاده از منعقدكننده پلي‌آلومينيوم كلرايد به‌همراه كمك منعقدكننده‌هاي پلي‌الكتروليت و آهك

Investigation of Submerged Membrane Reactor in Removal of Water Turbidity Using Poly-Aluminum Chloride Coagulant with Coagulation Aids of Polyelectrolyte and Lime

در سال‌هاي اخير توسعه سيستم‌هاي غشايي غوطه‌ور منجر به توسعه درخور توجه بازار اولترافيلتراسيون/تصفيه آب شده است. هدف از اين پژوهش بررسي كارايي تصفيه آب‌ها با كدورت‌هاي مختلف با استفاده از پايلوت مستغرق غشايي به‌منظور انعقاد و لخته‌سازي فيلتراسيون هم‌زمان و تعيين مقدار بهينه پارامترهاي عملكردي آن بود. در اين پژوهش براي تصفيه آب با كدورت‌هاي مختلف در ابتدا توسط آزمون جارتست به بررسي منعقدكننده پلي‌آلومينيوم كلرايد به همراه آهك و پلي‌الكتروليت براي انعقاد و لخته‌سازي در هر كدورت پرداخته شد. پارامترهاي pH معادل 5 تا 10، پلي‌آلومينيوم كلرايد 1 تا 50 ميلي‌گرم در ليتر و كمك منعقدكننده‌هاي آهك 0/5 تا 15 ميلي‌گرم در ليتر و پلي‌الكتروليت 0/1 تا 2 ميلي‌گرم در ليتر بررسي شدند. در مرحله بعد پايلوت مستغرق غشايي براي انعقاد و لخته‌سازي و فيلتراسيون غشايي طراحي شد. آزمايش‌هاي پايلوت به‌صورت سيستم بسته بهره‌برداري شد و پارامترهاي شار جريان، ميزان آلومينيوم در آب تصفيه شده، نحوه گرفتگي غشاها در تصفيه آب بررسي شدند. نتايج آزمايش جارتست نشان داد پلي‌آلومينيوم كلرايد عملكرد مطلوبي را در حذف كدورت داشته است. همچنين استفاده از آهك و پلي‌الكتروليت باعث افزايش 3 درصدي در درصدهاي حذف شده‌اند. pH برابر 8 نيز به‌عنوان pH بهينه انتخاب شد. پايلوت مستغرق غشايي در كدورت‌هاي كمتر از NTU 100 بهترين عملكرد از نظر شار جريان را داشت. شار جريان در 8 ساعت زمان بهره‌برداري تنها 5 درصد كاهش يافت در حالي كه در كدورت‌هاي بالاي NTU 200 كاهش شار تا 50 درصد نيز گزارش شده است. درصدهاي حذف كدورت ثابت و بيش از 99/5 درصد، ميزان حذف آلومينيوم كل نيز توسط فرايند غشايي بيش از 99 درصد، نوع گرفتگي غشاها از نوع رسوبات سطحي با قابليت برگشت‌پذيري بود. اين پژوهش نشان داد از پايلوت مستغرق غشايي هم‌زمان با انعقاد و لخته‌سازي مي‌توان به‌عنوان يك روش كارامد و قابل‌انعطاف به‌منظور تصفيه آب‌ با كدورت‌هاي مختلف استفاده شد.

In recent years, the development of submerged membrane systems has led to the significant development of ultrafiltration/water purification markets. The study aimed to investigate the efficiency of Poly-Aluminum Chloride coagulant in removing turbidity using a submerged membrane reactor for simultaneous coagulation and flocculation of filtration and determine the optimal values of its performance parameters. In this study, the Poly-Aluminum Chloride coagulant along with lime and polyelectrolyte for water coagulation and flocculation was firstly evaluated by the Jar test in different turbidities. Also, pH (5-10), Poly-Aluminum Chloride (1-50 mg/L), and coagulant aids of lime (0.5-15 mg/L) and polyelectrolyte (0.1 to 2 mg/L) were examined. Then, a pilot-scale submerged membrane reactor was designed for coagulation, flocculation, and membrane filtration processes. Pilot experiments were used as closed systems, and then different parameters of flux, aluminum concentration in the treated water, and membrane fouling were investigated. Jar test results showed that Poly-Aluminum Chloride had a great performance in removing turbidity. In addition, the use of lime and polyelectrolyte coagulant aids improved the turbidity removal process by 3%. Furthermore, pH=8 was selected as the optimal range, and the best flux performance was obtained at turbidity less than 100NTU in a submerged membrane pilot. The flux reduction in eight hours of operation time was only 5% while this increased to 50% in turbidity above 200NTU. The turbidity removal percentages were reported to be constant and higher than 99.5%. The removal rate of total aluminum by the membrane process has been over 99%, and the type of membrane fouling is surface sediment and is reversible. Results indicated that the submerged membrane reactor along with coagulation and flocculation could be applied as an efficient method in water treatment with different turbidity.