NL1028484C2 - Treating a wastewater stream from a bioreactor comprises immersing a membrane filtration unit in the wastewater stream - Google Patents
Treating a wastewater stream from a bioreactor comprises immersing a membrane filtration unit in the wastewater stream Download PDFInfo
- Publication number
- NL1028484C2 NL1028484C2 NL1028484A NL1028484A NL1028484C2 NL 1028484 C2 NL1028484 C2 NL 1028484C2 NL 1028484 A NL1028484 A NL 1028484A NL 1028484 A NL1028484 A NL 1028484A NL 1028484 C2 NL1028484 C2 NL 1028484C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- filtration unit
- membrane filtration
- bioreactor
- capillary
- type
- Prior art date
Links
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 20
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 17
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 10
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 5
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 34
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 27
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 10
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
- B01D61/026—Reverse osmosis; Hyperfiltration comprising multiple reverse osmosis steps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
- C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
- C02F3/1273—Submerged membrane bioreactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
««
Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het in een membraan- filtratie-eenheid behandelen van een waterige afvalstroom afkomstig van een bioreactor.Brief description: Method and device for treating an aqueous waste stream from a bioreactor in a membrane filtration unit.
5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het in een membraanfiltratie-eenheid behandelen van een waterige afvalstroom afkomstig van een bioreactor, alsmede op een inrichting voor het in een membraanfiltratie-eenheid behandelen van een waterige afvalstroom afkomstig van een bioreactor.The present invention relates to a method for treating an aqueous waste stream from a bioreactor in a membrane filtration unit, and to a device for treating an aqueous waste stream from a bioreactor in a membrane filtration unit.
10 Een dergelijke werkwijze is op zich bekend uit hetSuch a method is known per se from the
Amerikaans octrooi schrift 6.592.763, waarbij het effluent van de bioreactor aan een ultrafiltratie-eenheid wordt toegevoerd en hierin wordt gescheiden in een permeaatstroom en een concentraatstroom. De bij de ultrafiltratie-eenheid verkregen permeaatstroom wordt toegevoerd aan 15 een membraanfiltratie-eenheid, bijvoorbeeld een nanofiltratie-eenheid of een hyperfiltratie-eenheid, en hierin gescheiden in een productstroom en een afvoerstroom, die opgeloste stoffen bevat, welke afvoerstroom wordt teruggevoerd aan de bioreactor. Dergelijke microfiltratie- of ultrafiltratiemembranen worden gekarakteriseerd door hun poriëngrootten 20 van respectievelijk > 0,1 pm en > 0,01 pm. Dergelijke poriëngrootten hebben tot gevolg dat geen opgeloste stoffen worden tegengehouden. De materialen die wel worden tegengehouden hopen zich op voor de micro- of ultrafiltratiemembranen en kunnen daar leiden tot membraanvervuilling. Ter beheersing van een dergelijke vervuiling worden onder de membranen 25 veelal beluchters toegepast waarbij luchtbellen langs de membranen worden geleid waarmee vervuiling van de membranen wordt beperkt en/of voorkomen. Echter, opgeloste stoffen, zoals natuurlijk organisch materiaal, bestrijdingsmiddelen, zout en dergelijke worden niet of nauwelijks door de micro- en ultrafiltratiemembranen tegengehouden. Uit voornoemd 30 Amerikaans octrooi schrift is het bekend dat de permeaatstroom verder wordt behandeld met een membraanfiltratie-eenheid van het type 1028484 2 nanofiltratie, welke constructie echter met een aantal verschillende soorten vervuiling heeft te maken, namelijk scaling, biofouling en organische vervuiling. Ten gevolge van scaling wordt de opbrengst, te weten de flux door het membraan, beperkt en in de praktijk wordt vaak een 5 anti-scalantdosering toegepast. Biofouling wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door een overmatige groei van biomassa, als gevolg van de in de waterige afvalstroom aanwezige voedingsstoffen. De organische vervuiling is te beschouwen als organische stoffen, die zich in de waterige afvalstroom bevinden, en die aan het membraanoppervlak gaan 10 plakken.U.S. Patent No. 6,592,763, wherein the effluent is fed from the bioreactor to an ultrafiltration unit and separated therein into a permeate stream and a concentrate stream. The permeate stream obtained at the ultrafiltration unit is supplied to a membrane filtration unit, for example a nanofiltration unit or a hyperfiltration unit, and separated therein into a product stream and a drain stream containing dissolved substances, which drain stream is recycled to the bioreactor . Such microfiltration or ultrafiltration membranes are characterized by their pore sizes of> 0.1 µm and> 0.01 µm, respectively. Such pore sizes result in no solutes being retained. The materials that are retained accumulate for the micro or ultra filtration membranes and can lead to membrane contamination there. In order to control such contamination, aerators are often used below the membranes, air bubbles being guided along the membranes, thereby limiting and / or preventing contamination of the membranes. However, dissolved substances, such as natural organic material, pesticides, salt and the like, are hardly or not at all retained by the micro and ultra filtration membranes. It is known from the aforementioned US patent specification that the permeate stream is further treated with a membrane filtration unit of the type 1028484 2 nanofiltration, which construction, however, has to do with a number of different types of pollution, namely scaling, biofouling and organic pollution. As a result of scaling, the yield, namely the flux through the membrane, is limited and in practice an anti-scalant dose is often used. Biofouling is mainly caused by an excessive growth of biomass, as a result of the nutrients present in the aqueous waste stream. The organic contamination can be considered as organic substances which are present in the aqueous waste stream and which will stick to the membrane surface.
Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze en inrichting voor het in een membraanfiltratie-eenheid behandelen van een waterige afvalstroom afkomstig van een bioreactor, waarbij een zeer hoge flux kan worden gehandhaafd en waarbij bovendien 15 geen dosering van anti-scalant nodig is.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for treating an aqueous waste stream from a bioreactor in a membrane filtration unit, wherein a very high flux can be maintained and wherein, moreover, no dosage of anti-scalant is required. is.
Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze en inrichting voor het in een membraanfiltratie-eenheid behandelen van een waterige afvalstroom afkomstig van een bioreactor, waarbij de voornoemde biofoulingproblemen 20 tot een minimum zijn beperkt.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for treating an aqueous waste stream from a bioreactor in a membrane filtration unit, wherein the aforementioned biofouling problems are minimized.
Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze en inrichting voor het in de membraanfiltratie-eenheid behandelen van een waterige afvalstroom afkomstig van een bioreactor waarbij door verminderde fouling-, 25 biofouling- en scalingproblemen, het Chemicaliënverbruik, alsmede de operationele kosten lager zijn.Yet another object of the present invention is to provide a method and apparatus for treating in the membrane filtration unit an aqueous waste stream from a bioreactor wherein due to reduced fouling, biofouling and scaling problems, the chemical consumption, as well as the operational costs are lower.
De werkwijze zoals vermeld in de aanhef wordt gekenmerkt doordat de membraanfiltratie-eenheid ondergedompeld in de waterige afvalstroom wordt gehouden, waarbij in het bijzonder een 30 membraanfiltratie-eenheid van het type capillaire NF/RO wordt toegepast.The method as stated in the preamble is characterized in that the membrane filtration unit is kept immersed in the aqueous waste stream, in particular a capillary NF / RO type capillary filtration unit is used.
Onder toepassing van een dergelijke uitvoering van de 1028484 3 membraanfiltratie-eenheid wordt aan een of meer van de voornoemde doelstellingen voldaan. In de onderhavige werkwijze worden ondergedompelde capillaire nanofiltratie (NF) of Reverse Osmose (RO) membranen volgens het principe outside-in filtratie toegepast.Using such an embodiment of the 1028484 membrane filtration unit, one or more of the aforementioned objectives are met. In the present method, submerged capillary nanofiltration (NF) or Reverse Osmosis (RO) membranes according to the outside-in filtration principle are used.
5 Het is gewenst dat voor de productie van permeaat in de membraanfiltratie-eenheid osmotische druk wordt toegepast, waarbij in het bijzonder de osmotische druk wordt verkregen door langsstroming in de capillairen met een zoutoplossing.It is desirable that osmotic pressure is used for the production of permeate in the membrane filtration unit, the osmotic pressure being obtained in particular by longitudinal flow in the capillaries with a saline solution.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige 10 werkwijze wordt de langsstroming in de capillairen volgens "top-downflow" principe uitgevoerd, hetgeen betekent dat de invoer van zoutoplossing bovenin de membraanmodule geschiedt en in tegenstroom is met de te behandelen waterige afvalstroom. Een dergelijke constructie heeft een gunstige invloed op het scheidingsrendement van de membraanmodule.In a special embodiment of the present method, the longitudinal flow in the capillaries is carried out according to the "top-down flow" principle, which means that the salt solution is introduced at the top of the membrane module and is countercurrent to the aqueous waste stream to be treated. Such a construction has a favorable influence on the separation efficiency of the membrane module.
15 Door de toepassing van de osmotische druk als drijvende kracht wordt de retentie van de membraanfiltratie-eenheid van het type capillaire NF/RO voor zouten veel hoger, hetgeen met name gunstig is bij de toepassing van de onderhavige werkwijze voor het bereiden van zeer zuiver water. Via langsstroming in de capillairen met daarin de 20 zoutoplossing wordt via het aldus tot stand gebrachte osmotische drukverschil water door het membraan gezogen. Omdat een hoge osmotische druk aldus kan worden aangelegd, kan een hoge flux van de capillaire NF/NO worden verkregen.The use of the osmotic pressure as the driving force increases the retention of the membrane filtration unit of the capillary NF / RO type for salts, which is particularly advantageous in the application of the present method for the preparation of very pure water . Water is drawn through the membrane via longitudinal flow in the capillaries containing the saline solution via the osmotic pressure difference thus created. Because a high osmotic pressure can thus be applied, a high flux of the capillary NF / NO can be obtained.
Als een geschikte zoutoplossing kunnen zouten van 25 tweewaardige anionen en kationen, welke niet door een membraan van het type nanofiltratie heengaan, worden genoemd, zoals zeewater, MgS04, Al S04, ZnS04 een concentraatstroom afkomstig van een ontzoutings-installatie, bijvoorbeeld een installatie waarin verdampingstechnieken of RO-membranen worden toegepast. Met name MgS04 is een geschikt zout omdat 30 het in een hoge concentratie oplosbaar is en derhalve voor een hoge osmotische druk zorgt waarbij een gew.% MgS04 van 0,1-5, met name 0,5- 1028484 > 4 1,5, de voorkeur verdient. Een waarde lager dan 0,1 gew.% zorgt voor een te lage osmotische druk, terwijl een waarde hoger dan 5 gew.% voor oplosbaarheidsproblemen zorgt.As a suitable saline solution, salts of divalent anions and cations that do not pass through a nanofiltration type membrane can be mentioned, such as seawater, MgSO 4, AlSO 4, ZnSO 4, a concentrate stream originating from a desalination plant, for example an installation in which evaporation techniques or RO membranes are used. MgSO4 in particular is a suitable salt because it is soluble in a high concentration and therefore provides a high osmotic pressure whereby a wt% MgSO4 of 0.1-5, in particular 0.5-1028484> 4 1.5, is preferred. A value lower than 0.1% by weight causes a too low osmotic pressure, while a value higher than 5% by weight causes solubility problems.
In een bijzondere uitvoeringsvorm is het met name gewenst 5 dat de permeaatstroom van de capillaire NF/RO wordt toegevoerd aan een membraanfiltratie-eenheid van het type spiraal gewonden NF/RO, waarbij in het bijzonder de concentraatstroom verkregen in de spiraal gewonden NF/RO wordt teruggevoerd naar de membraanfiltratie-eenheid van het type capillaire NF/RO voor het aanleggen van osmotische druk.In a particular embodiment it is in particular desirable that the permeate flow from the capillary NF / RO is supplied to a membrane filtration unit of the spiral wound NF / RO type, in particular the concentrate flow obtained in the spiral wound NF / RO being returned to the capillary NF / RO capillary filtration unit for applying osmotic pressure.
10 Volgens een dergelijke uitvoeringsvorm wordt een dubbele membraanpassage tot stand gebracht, hetgeen aldus een dubbele desinfectie betekent. Een dergelijke constructie is met name gunstig bij hergebruik als drinkwater of proceswater in de voedingsindustrie, waarbij in het bijzonder aan veiligheidsaspecten moet worden gedacht. Bovendien is een 15 zeer hoge flux in de nageschakelde NF/RO mogelijk waardoor geen anti-scalant nodig is. Daarnaast is er sprake van afwezigheid van biofouling in de nageschakelde spiraal gewonden NF/RO, waarbij ook geen organische fouling in de nageschakelde spiraal gewonden NF/RO zal optreden. Tevens is er sprake van een verlaging van de totale kosten omdat de gehele 20 installatie met een hoge opbrengst kan worden bedreven.According to such an embodiment a double membrane passage is established, which thus means a double disinfection. Such a construction is particularly advantageous in the case of reuse as drinking water or process water in the food industry, with particular attention to safety aspects. Moreover, a very high flux in the downstream NF / RO is possible, so that no anti-scalant is required. In addition, there is a lack of biofouling in the downstream spiral wound NF / RO, whereby no organic fouling will occur in the downstream spiral wound NF / RO. There is also a reduction in the total costs because the entire installation can be operated with a high yield.
In een bijzondere uitvoeringsvorm is het gewenst dat een bioreactor van het anaërobe type wordt toegepast. Onder anaërobe omstandigheden vindt de vorming van methaangas plaats, dat eventueel kan worden toegepast als een inert gas voor de begassing van het 25 membraanoppervlak. Bovendien kan methaangas worden gebruikt voor energieterugwinning middels verbranding.In a special embodiment, it is desirable that an anaerobic type bioreactor is used. Under anaerobic conditions, methane gas is formed, which may optionally be used as an inert gas for gassing the membrane surface. In addition, methane gas can be used for energy recovery through incineration.
Een dergelijke anaërobe bioreactor is met name gewenst wanneer de bedrijfsvoering van de behandeling van de waterige afvalstroom is gebaseerd op overdruk of een osmotisch drukverschil. Bij voornoemde 30 overdruk is er veelal sprake van vervuiling van de membranen waarvoor, zoals hiervoor besproken, beluchters worden toegepast die een hogere 1028484 0 5 luchtdosering onder hogere druk moeten toepassen om de membranen schoon te houden. Bij een dergelijke anaërobe bioreactor worden voor de begassing van het membraanoppervlak inerte gassen, zoals methaan, kooldioxide en stikstof toegepast.Such an anaerobic bioreactor is particularly desirable when the operation of treating the aqueous waste stream is based on excess pressure or an osmotic pressure difference. With the above-mentioned overpressure there is often talk of fouling of the membranes for which, as discussed above, aerators are used which have to use a higher air dosage under a higher pressure to keep the membranes clean. In such an anaerobic bioreactor, inert gases such as methane, carbon dioxide and nitrogen are used for gassing the membrane surface.
5 Andere voordelen van de onderhavige uitvinding zijn de hoge flux in de membraanfiltratie-eenheid van het type capillaire NF/RO. Deze hoge flux wordt met name veroorzaakt doordat een veel hogere zuigkracht kan worden aangelegd met behulp van osmotische druk verkregen door bijvoorbeeld een MgS04-oplossing, dan met een fysieke onderdruk die in 10 theorie is beperkt tot een waarde van 1 bar. De onderhavige werkwijze is derhalve goedkoper dan een capillaire nanofiltratie-eenheid met fysieke onderdruk en vergelijkbaar in prijs met een membraanbioreactor met ultrafiltratie zoals bekend uit het Amerikaans octrooi 5.592.763. Een ander voordeel is dat voor de in de onderhavige werkwijze toegepaste 15 beluchting sprake zal zijn van een veel lager energieverbruik in vergelijking met een membraanbioreactor die onder overdruk wordt bedreven. Bovendien zal bij de membraanfiltratie-eenheid van type capillaire NF/RO, zoals toegepast in de onderhavige uitvinding, sprake zijn van een geringere vervuiling dan bij een methode waarbij 20 membraanfiltratie-eenheden van het type capillaire NF/RO met overdruk worden toegepast. Dergelijke, met overdruk bedreven installaties hebben met name last van vervuiling van de membranen, in het bijzonder door samendrukking van de op de membraanoppervlakken aanwezige vervuilingskoek.Other advantages of the present invention are the high flux in the membrane filtration unit of the capillary NF / RO type. This high flux is mainly caused by the fact that a much higher suction force can be applied with the aid of osmotic pressure obtained by, for example, a MgSO 4 solution, than with a physical underpressure which in theory is limited to a value of 1 bar. The present process is therefore cheaper than a capillary nanofiltration unit with physical underpressure and comparable in price to a membrane bioreactor with ultrafiltration as known from US patent 5,592,763. Another advantage is that for the aeration used in the present method there will be a much lower energy consumption in comparison with a membrane bioreactor that is operated under excess pressure. Moreover, in the case of the membrane filtration unit of the capillary NF / RO type as used in the present invention, there will be less contamination than in a method in which membrane filtration units of the capillary NF / RO type with overpressure are used. Such installations operated with overpressure are particularly troubled by contamination of the membranes, in particular by compression of the contamination cake present on the membrane surfaces.
25 De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het in een membraanfiltratie-eenheid behandelen van een waterige afvoerstroom afkomstig van een bioreactor, omvattende de noodzakelijke toe- en afvoerlei dingen, alsmede gebruikelijke pompen, afsluiters en kleppen, waarbij de membraanfiltratie-eenheid zich 30 ondergedompeld in de bioreactor bevindt, in het bijzonder onder het in de bioreactor aanwezige vloeistofniveau.The present invention further relates to a device for treating in an membrane filtration unit an aqueous discharge stream from a bioreactor, comprising the necessary supply and discharge lines, as well as conventional pumps, valves and valves, wherein the membrane filtration unit 30 is immersed in the bioreactor, in particular below the liquid level present in the bioreactor.
1078484 r 61078484 r 6
De in de onderhavige inrichting toegepaste membraan-filtratie-eenheid is van het type capillaire NF/RO, waarbij de capillaire NF/RO van type outside-in, is voorzien van middelen voor het aanbrengen van een onderdruk aan de permeaatzijde van de membranen. Dergelijke 5 middelen voor het aanbrengen van onderdruk aan de permeaatzijde van de membranen omvatten in het bijzonder een inlaatleiding voor de toevoer van een zoutoplossing.The membrane filtration unit used in the present device is of the capillary NF / RO type, the capillary NF / RO of the outside-in type being provided with means for applying an underpressure to the permeate side of the membranes. Such means for applying underpressure to the permeate side of the membranes in particular comprise an inlet line for the supply of a saline solution.
In een bijzondere uitvoeringsvorm is het met name gewenst dat de permeaatleiding van de membraanfiltratie-eenheid van het type 10 capillaire NF/RO is verbonden met de inlaatleiding van een membraanfiltratie-eenheid van het type spiraal gewonden NF/RO, waarbij in het bijzonder de concentraatleiding van de membraanfiltratie-eenheid van het type spiraal gewonden NF/RO is verbonden met de inlaatleiding voor het aan de capillaire NF/RO toevoeren van een zoutoplossing.In a particular embodiment, it is particularly desirable for the permeate line of the membrane filtration unit of the type 10 capillary NF / RO to be connected to the inlet line of a membrane filtration unit of the spiral-wound NF / RO, in particular the concentrate line of the spiral wound NF / RO membrane filtration unit is connected to the inlet conduit for feeding a saline solution to the capillary NF / RO.
15 Door de voorbehandeling met een membraanfiltratie-eenheid van het type capillaire NF/RO kan de nageschakelde spiraal gewonden NF/RO worden bedreven bij een hoge flux, in het bijzonder tot een waarde van 40-80 lmh. Omdat de capillaire NF/RO alle tweewaardige zouten tegenhoudt, is er geen sprake van scaling. In bepaalde gebieden bij zee, waarbij de 20 in de capillaire NF/RO verkregen permeaatstroom niet verder wordt verwerkt in een nageschakelde membraanfiltratie-eenheid, kan zeewater direct worden toegepast voor het aanbrengen van de vereiste osmotische druk. De permeaatstroom van de capillaire NF/RO kan direct op het zeewater worden geloosd of eventueel worden toegevoerd aan een aanwezige 25 zeewater-ontzoutingsinstallatie. Een dergelijke constructie is met name gewenst in gevoelige zeemilieu's omdat aldus minder lozing van milieuverstorende stoffen plaatsvindt.By pretreatment with a membrane filtration unit of the capillary NF / RO type, the downstream spiral wound NF / RO can be operated at a high flux, in particular up to a value of 40-80 lmh. Because the capillary NF / RO blocks all divalent salts, there is no question of scaling. In certain areas near the sea, where the permeate stream obtained in the capillary NF / RO is not further processed in a downstream membrane filtration unit, seawater can be used directly for applying the required osmotic pressure. The permeate stream from the capillary NF / RO can be discharged directly into the seawater or optionally supplied to an existing seawater desalination plant. Such a construction is particularly desirable in sensitive marine environments because less discharge of environmentally-disturbing substances thus takes place.
De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een voorbeeld worden toegelicht, waarbij echter dient te worden opgemerkt dat 30 de onderhavige uitvinding in geen geval tot de in het voorbeeld genoemde specifieke aspecten is beperkt.The present invention will be explained below with reference to an example, but it should be noted that the present invention is by no means limited to the specific aspects mentioned in the example.
1028484 t 7 Λ1028484 to 7 Λ
Figuur 1 is een schematische weergave van de methode voor het behandelen van waterige stromen zoals bekend uit het Amerikaans octrooi 6.592.763.Figure 1 is a schematic representation of the method for treating aqueous streams as disclosed in U.S. Patent No. 6,592,763.
Figuur 2 is een uitvoeringsvorm van de onderhavige 5 werkwijze.Figure 2 is an embodiment of the present method.
In Figuur 1 wordt grondwater of proceswater 1 aan verwerkingseenheid 2 toegevoerd, bijvoorbeeld vleesverwerkende industrie, huishoudens, voedingsmiddelenindustrie en dergelijke. In verwerkingseenheid 2 ontstaat vervolgens een te behandelen waterige stroom of 10 influent 3, ook wel afvalwater genoemd, welke te behandelen waterige stroom 3 aan een bioreactor 4 wordt toegevoerd. In de bioreactor 4 vindt een biologische omzetting plaats en de uit de bioreactor 4 tredende stroom 6, ook wel effluent genaamd, wordt toegevoerd aan een ultrafiltratie-eenheid 10. In de ultrafiltratie-eenheid 10 vindt een 15 scheiding plaats tussen permeaatstroom 9 en concentraatstroom 11. Volgens de in Figuur 1 weergegeven ultrafiltratie-eenheid 10 wordt concentraatstroom 11 afgevoerd. De in de ultrafiltratie-eenheid 10 verkregen permeaatstroom wordt vervolgens toegevoerd aan een membraanfiltratie-eenheid 8 van het type nanofiltratie of hyperfiltratie, waarbij een 20 scheiding plaatsvindt tussen een productstroom 7 en een afvoerstroom 5, die opgeloste stoffen bevat, welke afvoerstroom 5 naar bioreactor 4 wordt teruggeleid. De aldus verkregen productstroom 7 kan voor verdere doeleinden worden toegepast.In Figure 1, groundwater or process water 1 is supplied to processing unit 2, for example meat processing industry, households, food industry and the like. Processing unit 2 then results in an aqueous stream to be treated or influent 3, also referred to as waste water, which aqueous stream 3 to be treated is supplied to a bioreactor 4. Biological conversion takes place in the bioreactor 4 and the stream 6 exiting the bioreactor 4, also called effluent, is supplied to an ultrafiltration unit 10. In the ultrafiltration unit 10 a separation takes place between permeate stream 9 and concentrate stream 11. According to the ultrafiltration unit 10 shown in Figure 1, concentrate stream 11 is discharged. The permeate stream obtained in the ultrafiltration unit 10 is then fed to a membrane filtration unit 8 of the nanofiltration or hyperfiltration type, wherein a separation takes place between a product stream 7 and a drain stream 5 containing dissolved substances, which drain stream 5 to bioreactor 4 is returned. The product stream 7 thus obtained can be used for further purposes.
In Figuur 2 is een uitvoeringsvorm van de onderhavige 25 werkwijze schematisch weergegeven, waarbij de waterige afvalstroom 20 aan bioreactor 21 wordt toegevoerd, in welke bioreactor 21 zich een ondergedompelde capillaire NF/RO-module 22 bevindt, waaruit een permeaat-stroom 23 wordt verkregen. De permeaatstroom 23, met zoutoplossing, wordt via een circulatie- en drukpomp 24 toegevoerd aan een nageschakelde 30 membraanfiltratie-eenheid van het type spiraal gewonden NF/R0 25. In membraanfiltratie-eenheid 25 wordt de permeaatstroom 23 gescheiden in een 1028484 r 8 productstroom 26 en een concentraat- of recirculatiestroom van zoutoplossing 27, welke zoutoplossing 27 via langsstroming in de capillairen van membraan-filtratie-eenheid 22 van het type outside-in wordt geleid. Hoewel in Figuur 2 is aangegeven dat de zoutoplossing 27 de 5 membraanmodule 22 aan de onderzijde binnentreedt, is het in een bepaalde uitvoeringsvorm gewenst dat de zoutoplossing 27 aan de bovenzijde van de membraanmodule 22 wordt toegevoerd zodat een tegenstroomsituatie in membraanmodule 22 wordt gevormd. Om accumulatie van afvalstoffen in bioreactor 21 te voorkomen, waardoor mogelijk de biologische afbraak 10 nadelig wordt beïnvloed, is bioreactor 21 voorzien van een spui (niet weergegeven). Tevens is het gewenst dat in de leiding van zoutoplossing 27 een zogenaamd energy recovery system (niet weergegeven) is geplaatst, welk systeem de in voornoemde leiding heersende hoge druk terugbrengt naar de waarde die nodig is in membraanmodule 22. In voornoemde leiding 15 kan sprake zijn van bijvoorbeeld 4-12 bar, welke waarde naar ongeveer 1 bar voor langsstroming in membraanmodule 22 dient te worden teruggebracht. De daarbij vrijkomende energie kan bijvoorbeeld worden toegepast voor de aandrijving van drukpomp 24. Om membraanvervuiling tegen te gaan zijn in bioreactor 21 middelen 28 voorzien die een 20 begassing van de ondergedompelde NF/RO-module 22 bewerkstelligen. Indien gewenst kan bioreactor 21 ook van luchtbellen met behulp van middelen 29 voor het beluchten worden voorzien.Figure 2 schematically shows an embodiment of the present method, in which the aqueous waste stream 20 is supplied to bioreactor 21, in which bioreactor 21 there is an immersed capillary NF / RO module 22, from which a permeate stream 23 is obtained. The permeate stream 23, with saline, is supplied via a circulation and pressure pump 24 to a downstream spiral-wound membrane filtration unit NF / R0 25. In membrane filtration unit 25, the permeate stream 23 is separated into a 1028484 r 8 product stream 26 and a concentrate or recirculation flow of saline solution 27, which saline solution 27 is guided via longitudinal flow into the capillaries of membrane filtration unit 22 of the outside-in type. Although it is indicated in Figure 2 that the salt solution 27 enters the membrane module 22 at the bottom, in a certain embodiment it is desirable that the salt solution 27 is supplied to the top of the membrane module 22 so that a counter-current situation is formed in membrane module 22. To prevent accumulation of waste in bioreactor 21, which may adversely affect the biodegradation 10, bioreactor 21 is provided with a drain (not shown). It is also desirable that a so-called energy recovery system (not shown) is placed in the line of saline solution 27, which system returns the high pressure prevailing in the above line to the value required in membrane module 22. The above line 15 may be from for example 4-12 bar, which value should be reduced to approximately 1 bar for longitudinal flow in membrane module 22. The energy released thereby can be used, for example, for driving pressure pump 24. To prevent membrane contamination, means 28 are provided in bioreactor 21 which effect a gassing of the submerged NF / RO module 22. If desired, bioreactor 21 can also be supplied with air bubbles with the aid of means 29 for aeration.
10284841028484
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1028484A NL1028484C2 (en) | 2005-03-08 | 2005-03-08 | Treating a wastewater stream from a bioreactor comprises immersing a membrane filtration unit in the wastewater stream |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1028484A NL1028484C2 (en) | 2005-03-08 | 2005-03-08 | Treating a wastewater stream from a bioreactor comprises immersing a membrane filtration unit in the wastewater stream |
| NL1028484 | 2005-03-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1028484C2 true NL1028484C2 (en) | 2006-09-11 |
Family
ID=35058452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1028484A NL1028484C2 (en) | 2005-03-08 | 2005-03-08 | Treating a wastewater stream from a bioreactor comprises immersing a membrane filtration unit in the wastewater stream |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1028484C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1032403C2 (en) * | 2006-09-01 | 2008-03-04 | Vitens Fryslon N V | Method and device for purifying water by means of a membrane filtration unit. |
| WO2011091951A1 (en) * | 2010-01-28 | 2011-08-04 | Linde Aktiengesellschaft | Method for generating export steam in an industrial installation |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4781837A (en) * | 1984-11-21 | 1988-11-01 | Limitinstant Limited | Method of performing osmetic distillation |
| JPH07116482A (en) * | 1993-10-28 | 1995-05-09 | Kurita Water Ind Ltd | Submerged type membrane separation device |
| WO1997018166A2 (en) * | 1995-11-14 | 1997-05-22 | Osmotek, Inc. | Direct osmotic concentration contaminated water |
| US6045698A (en) * | 1995-11-22 | 2000-04-04 | Omnium De Traitements Et De Valorization (Otv) | Method for cleaning a filtration installation of the type with immersed membranes |
-
2005
- 2005-03-08 NL NL1028484A patent/NL1028484C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4781837A (en) * | 1984-11-21 | 1988-11-01 | Limitinstant Limited | Method of performing osmetic distillation |
| JPH07116482A (en) * | 1993-10-28 | 1995-05-09 | Kurita Water Ind Ltd | Submerged type membrane separation device |
| WO1997018166A2 (en) * | 1995-11-14 | 1997-05-22 | Osmotek, Inc. | Direct osmotic concentration contaminated water |
| US6045698A (en) * | 1995-11-22 | 2000-04-04 | Omnium De Traitements Et De Valorization (Otv) | Method for cleaning a filtration installation of the type with immersed membranes |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 08 29 September 1995 (1995-09-29) * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1032403C2 (en) * | 2006-09-01 | 2008-03-04 | Vitens Fryslon N V | Method and device for purifying water by means of a membrane filtration unit. |
| EP1894612A1 (en) * | 2006-09-01 | 2008-03-05 | Vitens Friesland | Method and device for purifying water by means of a membrane filtration unit |
| WO2011091951A1 (en) * | 2010-01-28 | 2011-08-04 | Linde Aktiengesellschaft | Method for generating export steam in an industrial installation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Singh et al. | Introduction to membrane processes for water treatment | |
| KR101943421B1 (en) | Osmotic separation systems and methods | |
| AU2007228330B2 (en) | Hybrid membrane module, system and process for treatment of industrial wastewater | |
| US8216474B2 (en) | Systems and methods for purification of liquids | |
| Chen et al. | Membrane filtration | |
| Farias et al. | Effect of membrane bioreactor solids retention time on reverse osmosis membrane fouling for wastewater reuse | |
| Eyvaz et al. | Recent developments in forward osmosis membrane bioreactors: a comprehensive review | |
| NL1032403C2 (en) | Method and device for purifying water by means of a membrane filtration unit. | |
| US10384967B2 (en) | Water treatment systems and methods | |
| NL1028484C2 (en) | Treating a wastewater stream from a bioreactor comprises immersing a membrane filtration unit in the wastewater stream | |
| Singh et al. | Membrane and membrane-based processes for wastewater treatment | |
| Wang et al. | Study of integrated membrane systems for the treatment of wastewater from cooling towers | |
| US20050006295A1 (en) | Water treatment system | |
| Karakulski et al. | Production of process water using integrated membrane processes | |
| US20120255918A1 (en) | Use of rhamnolipids in the water treatment industry | |
| JP5250684B2 (en) | Seawater desalination method and seawater desalination apparatus | |
| CN112739448B (en) | Water treatment chemical for membrane and membrane treatment method | |
| Ladewig et al. | Introduction to membrane bioreactors | |
| Töre et al. | Developments in membrane bioreactor technologies and evaluation on case study applications for recycle and reuse of miscellaneous wastewaters | |
| US20100200504A1 (en) | Method and device for the purification of an aqueous fluid | |
| NL2033076B1 (en) | Method for purifying water by means of at least one membrane filtration unit. | |
| Rao et al. | Review on an integrated pre-treatment system to reduce membrane accelerated biofouling during red tide occurrences in Oman | |
| JP2001252662A (en) | Fresh water generating method | |
| JPH09276863A (en) | Reverse osmosis separation apparatus and method therefor | |
| Baysan et al. | Frequently Used Membrane Processing Techniques for Food Manufacturing Industries |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| TD | Modifications of names of proprietors of patents |
Owner name: KWR WATER B.V. Effective date: 20090521 |
|
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20101001 |