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ISSN : 1225-7672(Print)
ISSN : 2287-822X(Online)
Journal of the Korean Society of Water and Wastewater Vol.29 No.2 pp.261-269
DOI : https://doi.org/10.11001/jksww.2015.29.2.261

Feasibility study on the application of membrane distillation process to treat high strength wastewater

Se-Woon Kim1, Dong-Woo Lee2, Min-Kyung Jin2, Jinwoo Cho1*
1Department of Environment & Energy, Sejong University
2EPS Solution Inc.
Corresponding author : Cho, Jinwoo jinwoocho@sejong.edu
April 9, 2015 April 13, 2015 April 15, 2015

Abstract

In this study, we applied a membrane distillation process to investigate a feasibility of treating a wastewater with high concentration of organic matters including nitrogen and phosphorus. The laboratory scale experiment was performed by using a hydrophobic PVDF membrane with the pore size of 0.22 μm and porosity of 75%. The installation was direct contact type where the temperature difference between a feed and permeate side was controlled to have a range from 20 to 60°C. We observed a flux variation and a concentration changes of COD, PO43--P, NH4+ -N and conductivity of feed side as well as permeate side with various temperature differences (20 to 60°C), cross flow velocities (0.09 to 0.27 m/s) through the module, and pH (6.6 to 12.0) of the feed that has the initial concentration of COD about 1,000 mg/L, total nitrogen 390 mg/L, total phosphorus 10 mg/L, conductivity of 7,000 μs/cm. The results showed that the average flux was ranged from 4 to 40 L/m2/hr which was almost similar with the flux of NaCl and deionized water used as a feed solution. The lowest flux was obtained at the operating condition with the temperature difference of 20°C and cross flow velocity of 0.09 m/s while the highest one was measured with 60°C and 0.27 m/s. Above 99% of COD and PO43- -P in the feed could be rejected regardless of an operating condition. However, the removal rate of ammonium nitrogen was varied from 64 to 99% depending on the pH of feed solution.


막 증발법(Membrane Distillation)을 이용한 고농도 하・폐수처리 가능성 연구

김 세운1, 이 동우2, 민 경진2, 조 진우1*
1세종대학교 환경에너지융합학과
2(주)EPS 솔루션

초록


    Ministry of Environment
    ARQ201403220 National Research Foundation of Korea
    2012R1A1A1006307

    1.서 론

    막 증발법(Membrane Distillation, 이하 MD)은 소수 성 표면을 가지는 다공성 분리막(porous hydrophobic membranes)을 이용하여 원수(feed water)로부터 순수한 증기상태의 물만을 추출해내는 공정이다. 물질이동의 주요 요인은 분리막을 경계로 높은 온도의 원수(feed side)와 보다 낮은 온도의 처리수(permeate side) 사이 에 형성되는 온도구배이며, 이러한 온도차이로 인해 형성되는 물의 증기압(vapour pressure) 차이는 액체상 태의 물이 수증기 상태로 전환되면서 원수로부터 처 리수쪽으로 이동하게 만드는 구동력(driving force)이 된다(Lawson and Lloyd, 1997; Alkhudhiri et al., 2012). 이때 분리막의 공극을 통하여 수증기 상태의 물만을 이동시키고 액체 상태의 물은 이동할 수 없도록 하기 위해서 소수성 표면을 가지는 분리막이 필요하다. 높 은 온도의 원수 쪽에서 분리막을 통해 이동한 수증기 상태의 물은 낮은 온도의 처리수 쪽에서 다시 액체 상태로 응축된다. 소수성 분리막을 경계로 원수와 처 리수간에 온도차이가 일정하게 유지되는 동안에는 처 리수 중 액체 상태 물이 다시 원수 쪽으로 증발하여 역으로 이동할 수는 없으며, 따라서 전체 시스템이 포 화증기압에 도달하지 못하므로 지속적인 수증기의 이 동을 유도하게 된다(Kim, 2013). 이 과정에서 주어진 온도 조건 하에서 물의 증기압 보다 높은 증기압을 가지는 물질의 이동은 일어나지 않거나 또는 물보다 훨씬 낮은 속도로 이동이 일어나므로 이론적으로는 100% 순수한 물에 가까운 처리수를 생산해 낼 수 있 으며, 이러한 측면에서 수처리 분야에서는 최근 탈염 을 위한 방법으로써 막 증발법에 대한 연구가 다양하 게 진행되고 있다(El-Bourawi et al., 2006). 특히 해수 담수화 분야에서는 염 제거를 위한 방법으로써 기존 의 역삼투막(Reverse Osmosis, 이하 RO) 공정을 대체 하거나 담수화 과정에서 발생되는 농축수 처리에 막 증발법을 적용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 막 증발법을 통해 이론적으로 100% 순수한 물을 처리수로 생산할 수 있다는 것과 일정한 온도차만 유 지된다면 원수의 염 농도 및 성상에 관계없이 일정한 투과유속(flux)을 얻을 수 있다는 장점에서 기인한다 (Lagana et al., 2000). 기존 연구에 따르면 MD를 이용 한 해수 담수화 공정에서 염 제거율은 MD의 경우 100%, 회수율은 70-80% 수준, 투과유속은 85-120 LMH, 전력 소비는 1.3-1.5 kwh/m2로 보고하였으며 동일한 해 수에 대한 RO공정의 성능은 염 제거율 98%-99%, 회 수율 40-70% 수준, 투과유속은 5-10 LMH, 전력 소비 는 4 kwh/m2로 MD공정의 해수담수화 가능성을 높게 평가하고 있다(Macedonio et al., 2008; Busch et al., 2009). 물론 이 연구들은 랩 규모의 실험 결과이며 MD 구동 에 필요한 온도차를 얻기 위해 태양광 등 신재생에너 지를 사용함으로써 MD 공정에서 필요로 하는 에너지 를 낮게 평가한 측면이 있다. 또한 MD의 경우는 막 오염(분리막 표면이 친수화되는 wetting현상을 포함한 광의의 개념) 제어를 위한 시스템 유지관리 전략, 처 리수량 및 수질의 안정성 확보 등 현장 적용성 측면 에서는 여전히 연구되어야 할 분야가 많으며 따라서 현장에서 대규모로 적용되고 있는 RO공정을 바로 대 체할 수 있는 단계는 아니다(Gryta., 2008).

    이러한 MD공정을 활용한 염 제거 기술은 이미 1963년 Bodell 에 의해 제시되었으며, 이후 식품 및 의약품 생산에 있어서 원료 농축 및 각종 염 제거 방법으로 적용되어온 기술이다 (Khayet et al., 2011). 그러나 현재까지 MD공정을 이용한 하・폐수처리에 관한 연구는 매우 부족한 실정이다. 따라 서 본 연구에서는 특히 고농도의 하・폐수를 처리하기 위한 방법으로써 막 증발법의 적용가능성에 대해 살펴보 고자 한다. 이를 위하여 다양한 온도와 모듈 내부를 흐르는 유속 조건 및 pH에 따른 분리막 투과 유속(Flux)의 변화를 측정하고 각 조건에서 처리수 내 전기전도도 변화 및 COD, PO43--P, NH4+-N 제거율 변화를 관측하였다. 유입수로는 일반적인 담수화 공정 연구에서 많이 사용되 는 NaCl과 고농도 하・폐수를 모사한 인공하수를 직접 제조하여 사용하였고 그 결과를 비교하였다.

    2.실험재료 및 방법

    2.1.Lab-Scale 장치 개요

    실험을 위해 투명아크릴 재질의 DCMD (Direct contact membrane distillation)방식의 모듈 및 시스템을 구성하 였다(Fig 1). 분리 막은 시중에서 판매되는 PVDF (polyvinylidene fluoride)재질의 소수성 막(Millipore GVHP, USA)을 구입한 뒤 모듈의 크기에 맞게 재단하여 사용 하였고 이때 분리 막의 유효면적은 1.75×10-3 m2 이다. 분리막 공극의 평균크기는 0.22 μm, 두께는 125 μm, 공극률은 75% 이다. 분리막을 경계로 모듈의 한쪽 측 면에는 water bath (Scilab SB-11) 를 통해 일정한 온도 로 가온되고 있는 유입수가 지나가며, 반대쪽 측면에 는 열교환기와 냉각수 순환장치(Scilab SCR-P12) 를 거쳐 유입수 보다 낮은 온도로 유지되고 있는 처리수 가 흐르게 구성하였다. 유입수 및 처리수는 펌프 (Cole-parmer console drive gear pump)를 이용하여 일 정한 유속으로 분리 막 모듈을 지나가되 서로 반대방 향으로 흐르면서 순환되도록 하였다. 유입수와 처리 수의 온도 차이에 의해 물의 증기압 차이가 발생되고 소수성 막을 경계로 유입수 측면에서 처리수 측면으 로 수증기의 이동이 이루어진다. 이렇게 이동한 수증 기는 처리수 측면에서 낮은 온도로 인하여 응축되어 순환되고 있는 처리수의 질량을 증가시킨다. 처리수 질량의 변화를 전자저울(Ohaus arg4202) 에 의해 3분 간격으로 관측하고 다음 식(1)에 의하여 투과유속(flux) 을 산출하였다.

    J = ρ dm / A dt
    (1)

    여기서, ρ는 온도에 따른 물의 밀도, m은 처리수 질량, A는 분리막 유효 면적, t는 시간이다.

    2.2.실험 조건 및 시료 분석

    유입수의 온도는 40, 50, 60, 70, 80°C로 유지하였다. 처리 수 온도는 모든 경우에 있어서 20°C로 유지하였다. 따라서 유입수와 처리수 사이의 온도 차이는 20, 30, 40, 50, 60°C가 된다. 각 온도 차이에 있어서 모듈 내부를 흐르는 유입수와 처리수의 유속(cross-flow velocity)는 0.09, 0.18, 0.27 m/s의 세 가지 조건으로 설정하였고 따라서 총 15가지 운전 조건 에 따른 투과유속의 변화를 관측하였다.

    투과실험에 사용된 유입원수는 인공하수를 제조하 여 사용하였다. 연구 목적에 따라 고농도 하폐수를 모 사하기 위하여 화학적산소요구량(COD), 총 질소(TN) 및 총 인(TP)의 농도가 각각 1,000, 390 및 10 mg/L가 되도록 하였고 pH는 6.6-6.9의 범위를 가진다(Table 1). 유입수 및 처리수의 수질 항목 분석은 COD, NH4+-N, PO43--P의 경우 모두 standard methods (APHA, 2012) 에 준하여 수행하였다. 이외에 pH, 온도, 전기전도도 는 휴대용 측정 장비를 사용하여 측정하였다.

    유입수의 pH에 따른 MD공정의 성능변화를 평가하 기 위하여 유입수의 pH를 8, 9, 10, 11, 12로 조절한 뒤 투과실험을 수행하였다. 이때, 각 pH조건에서 유입수 와 처리수 사이의 온도 차이는 40°C로 하였고 모듈 내부 를 흐르는 유입수와 처리수의 유속(cross-flow velocity) 은 0.18 m/s로 설정하였다.

    3.실험결과 및 고찰

    3.1.운전 조건에 따른 투과 유속 변화

    유입수 성상과 운전 조건에 따른 투과 유속 변화 (Flux) Fig. 2에 나타내었으며, 각 운전조건에서의 평 균 투과 유속 값(80분 동안 측정한 Flux값의 평균)을 Table 2에 제시하였다.

    유입수를 0.5M NaCl로 실험을 수행했을 경우, 모듈 내부를 흐르는 유입수와 처리수의 유속(cross-flow velocity)이 0.09 m/s인 조건에서 유입수와 처리수의 온 도 차이를 20, 30, 40, 50, 60°C로 증가 시켰을 때, 평 균 Flux는 각각 4.21, 7.37, 11.87, 20.30, 23.39 L/m2/h로 증가 하는 것을 볼 수 있다. 마찬가지로 유속이 0.18, 0.27 m/s인 경우도 온도 차이가 증가함에 따라 평균 Flux가 증가하는 것을 알 수 있다. 또한 유입수와 처 리수의 온도 차이가 20°C인 조건에서 모듈 내부를 흐 르는 유입수와 처리수의 유속(cross-flow velocity)이 0.09, 0.18, 0.27 m/s로 증가할수록 평균 Flux는 각각 4.21, 3.13, 4.40 L/m2/h로 큰 차이를 보이지 않았으나 다른 온도 차이에 있어서는 유속의 증가에 따라 평균 Flux가 증가하는 것을 볼 수 있다. 예를 들어, 온도 차 이가 40°C인 조건에서 유속의 차이가 0.09, 0.18, 0.27 m/s로 증가함에 따라 평균 Flux는 각각 11.87, 18.15, 19.33 L/m2/h로 증가하며, 이러한 현상은 유입수와 처 리수의 온도차이가 30, 50, 60°C일 때도 마찬가지이다 (Fig. 2a). 즉, 온도차이가 증가할수록, 유속이 증가할 수록 평균 Flux는 증가함을 알 수 있다. Table 3에 기 존의 연구결과와 본 연구에서의 실험결과를 비교하였 다. 각 실험에서의 운전조건 및 실험에 사용된 분리 막의 특성이 상이함으로 단순한 비교는 불가하나 대 체적으로 동일한 재질의 분리막인 경우 온도차이가 클 수 록 , 유 속 이 빠 를 수 록 높 은 F l u x 를 나타내며 유사한 운전조건에서는 PVDF 계열의 분리 막보다는 PTFE 계열의 분리 막에서 더 높은 Flux를 가지는 것을 알 수 있다. 또한 NaCl의 농도는 평균 Flux에 큰 영향을 미치지 않는다(Lawson et al., 1997).

    인공하수가 유입수인 경우는 모듈 내부를 흐르는 유입 수와 처리수의 유속(cross-flow velocity)이 0.09 m/s인 조건 에서 유입수와 처리수의 온도 차이를 20, 30, 40, 50, 60°C 로 증가 시켰을 때, 평균 Flux가 각각 3.42, 7.52, 15.10, 20.21, 26.40 L/m2/h로 증가하였고, 마찬가지로 유속이 0.18, 0.27 m/s인 경우도 온도 차이가 증가함에 따라 평균 Flux가 증가하는 것을 알 수 있다. 또한 유입수와 처리수 의 온도 차이가 20°C인 조건에서 모듈 내부를 흐르는 유입수와 처리수의 유속(cross-flow velocity)이 0.09, 0.18, 0.27 m/s로 증가할수록 평균 Flux가 3.42, 4.41, 5.76 L/m2/h 로 증가하는 것을 볼 수 있다. 이러한 현상은 유입수와 처리수의 온도차이가 20, 30, 40, 50°C일 때도 유사한 경향을 나타낸다(Fig. 2b). 또한 유입수가 0.5M NaCl인 경우와 인공하수인 경우 각 운전조건별 평균 Flux 값에는 큰 차이가 없다(Table 2 참조).

    이상의 결과는 MD공정에서 분리막 투과 현상은 높은 온도의 유입수와 보다 낮은 온도의 처리수 사이에서 발생 하며, 유입수와 처리수 사이의 온도차이가 클수록 온도구 배가 더 크게 형성되므로 투과 유속도 커지게 되는 사실에 서 기인한다(Liu et al., 2013; Hou et al., 2010). 또한 모듈 내부를 흐르는 유입수와 처리수의 유속(cross-flow velocity)이 빠를수록 분리막을 통한 열전도 현상을 줄여 주기 때문에 열 손실을 방지하여 유입수와 처리수 사이의 온도 차이를 지속적으로 유지시키게 함으로써 높은 Flux 를 얻게 된다(Liu et al., 2013; Gryta et al., 2001).

    운전조건(온도차, 유속)에 따른 막 오염 발생여부를 살펴보기 위하여 pH 6.6-6.9 인 경우 clean water Flux 대 비 0.5M NaCl과 인공하수의 평균 Flux 비율(Flux ratio) 을 Fig.3에 나타내었다. Fig. 3a에서 보듯이 0.5M NaCl 에 대한 Flux ratio 값은 운전조건(온도차, 유속)에 관계 없이 평균 0.97±0.08(최소 0.8, 최대 1.09)으로 측정되었 고, 따라서 clean water Flux와 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 또한 Fig. 3b에서 인공하수에 대해서도 역시 Flux ratio 값은 운전조건(온도차, 유속)에 관계없이 평균 1.01±0.11(최 소 0.82, 최대 1.21)으로 측정되었고, 따라서 이 역시 clean water Flux와 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 이는 0.5M NaCl과 인공하수를 유입수로 한 실험에서 막 젖음 (wetting)현상이나 막 표면의 여과저항층(cake layer) 형성에 따른 막 오염(fouling)현상이 발생하지 않았음을 의미한다. 인공하수를 대상으로 한 34시간 관측결과에서 도 일정한 Flux를 유지하였으며 이는 마찬가지로 막 젖음 이나 막 오염이 심각하게 발생하지 않았음을 나타낸다 (Fig. 4). 그러나 상기 모든 실험은 중성영역의 pH에서 유입수 중에 입자성 물질이 전혀 존재하지 않은 상태에서 진행된 것이므로 입자성 물질에 의한 여과저항층 형성 및 이에 따른 막 오염 가능성은 배제된 결과임에 유의해야 한다.

    3.2.전기전도도 변화

    처리수의 초기 전기전도도와 실험 종료 후 전기전도 도 값을 Table. 4에 제시하였다. NaCl이 유입수인 경우 전체적으로 운전조건에 관계없이 실험 전후 전기전도도 값은 차이가 없으며 따라서 대부분의 이온성 물질들이 분리 막을 통과하지 못 했음을 알 수 있다. 유입수가 인공하 수인 경우는 실험 전후 처리수 내 전기전도도 값의 차이가 최소 0.7 μS/cm(Δ40°C, 0.18 m/s), 최대 7.8 μS/cm(Δ40°C, 0.18 m/s)로 온도 차이와 유속의 증가에 따라서 더 많은 양의 이온성 물질들이 분리 막을 통과하는 것으로 관측 되었다. 즉, Flux가 높을수록 처리수 내 전기전도도값도 증가하였다. 하지만 Fig. 5에서 보듯이 처리수 내 전기전 도도의 증가율은 시간에 따라 점차 감소하여 일정 시간 이후에는 더 이상의 전기전도도 값의 증가는 없을 것으 로 예상된다. 또한 장기실험 관측결과(Fig. 5d)에서도 전기전도도 값이 점차 증가하다가 10시간 이후에는 일 정한 값으로 수렴하는 것을 알 수 있다.

    3.3.COD, PO4 3--P, NH4+-N 제거율

    유입수 pH가 중성(6.6-6.9)에 가까운 경우 COD 제거 율은 최소 99.05 %부터 최대 100%까지 운전조건(온도차, 유속)에 관계없이 99% 이상으로 관측되었다 (Fig. 6a).

    PO43--P의 제거율 역시 최소 99.52%부터 최대 99.68% 까지 모든 실험 조건에서 99.5% 이상의 제거율을 나타 냈다 (Fig. 6b). 또한 NH4+-N 역시 최소 99.65 %에서 최대 99.86 %의 높은 제거율을 보였다 (Fig. 6c).

    3.4.pH변화에 따른 운전성능 변화

    유입수의 pH가 투과 유속, 전기전도도 및 COD, PO43--P, NH4+-N 제거율에 미치는 영향을 살펴보 기 위하여 유입수 pH를 인위적으로 8, 9, 10, 11, 12로 조정 한 이후 투과 실험을 수행하였다. 각 pH조건에 서 유입수와 처리수의 온도 차이는 40°C를 유지하였 고 유속은 0.18 m/s로 설정하였다.

    Fig. 7에 인공하수의 pH 변화에 따른 평균 Flux를 나타내었다. pH가 8, 9, 10, 11, 12로 증가함에 따라 평 균 Flux는 각각 17.39, 18.07, 18.11, 18.09, 18.97로 관 측되었다. 따라서 유입수 pH에 관계없이 80분간의 단 기 투과실험에서는 pH는 Flux에 큰 영향을 미치지 않 는 것으로 보인다.

    한편, 실험 종료 후 처리수의 전기전도도와 초기 처 리수의 전기전도도 값의 차이(ΔEC)를 Fig. 8에 제시하 였다. 유입수 pH가 8, 9, 10, 11, 12로 증가하였을 때 ΔEC는 각각 15.4, 40, 65, 69.7, 71.8 μS/cm로 증가하였 다. 앞서 유입수의 pH가 중성에 가까운 경우 동일한 운전조건(Δ40°C, 0.18 m/s)에서 처리수의 전기전도도 가 초기 13.6 에서 17.1로 3.5 μS/cm만큼 증가한 것과 비교(Table. 4 참조)하면, 유입수의 pH가 8 이상인 경우 pH 증가에 따라 처리수 내 전기전도도가 큰 폭으로 증가하였음을 알 수 있다. 이는 pH 증가에 따라 유입 수 중 NH4+-N이 NH3로 전환되어 처리수 중으로 이 동하였기 때문이며 이 후 NH4+-N 제거율과 연관하 여 보다 자세히 논의하였다.

    COD 제거율의 경우는 유입수 pH의 변화와는 큰 상 관관계를 보이지 않았으며 최소 99.09에서 최대 99.81% 의 제거율을 나타내었으며, PO43--P의 경우도 99.54~ 99.67%로 COD와 PO43--P 제거율은 모두 유입수가 중성에 가까운 경우와 유사하게 99% 이상의 높은 제 거율을 보였다(Fig. 9a). 하지만 NH4+-N의 경우에는 pH가 8에서 12로 증가할수록 NH4+-N의 제거율은 98.66%에서 63.59%로 감소하는 경향을 보였다(Fig. 9b). 이는 중성에 가까운 pH를 가지는 인공하수를 대상으 로 온도차이 40°C, 유속 0.18 m/s인 조건에서의 관측 된 제거율(99.6%)과 비교했을 때 최대 36.01%p 낮은 값이다. 이처럼 유입수의 pH 증가에 따라 NH4+-N의 제 거율이 낮아지는 이유는 유입수중에 존재하는 NH4+-N 이 pH증가에 따라 기체상태로 전환된 NH3의 상당부 분이 기화된 수증기와 함께 분리 막을 통과하여 처리 수쪽으로 이동하였기 때문으로 판단된다(Zarebska et al., 2014).

    4.결 론

    본 연구는 막 증발법을 사용한 고농도의 하폐수 처 리 가능성을 살펴보고자 하였다. 이를 위하여 0.5M NaCl과 인공하수를 대상으로 다양한 운전조건(온도 차, 유속, 유입수 pH)에서의 막 투과유속(Flux)과 처리 수 내 전기전도도 변화 및 COD, PO43--P, NH4+-N 제거율을 관측하였다. 실험 결과 유입수와 처리수 사 이의 온도차이가 증가할수록, 또한 모듈 내부를 흐르 는 유속이 증가할수록 Flux가 증가하는 것을 알 수 있 었다. 인공하수를 유입수로 하는 경우, pH가 중성에 가까운 영역에서는 처리수 내 전기전도도의 변화는 거의 없었으며 또한 COD, PO43--P 및 NH4+-N의 제거율 역시 운전조건(온도차, 유속)에 관계없이 99% 이상으로 높은 수준의 처리효율을 나타내었다. 유입 수의 pH가 8이상으로 증가하는 경우는 pH 증가에 따 라 처리수의 전기전도도가 증가하였으나 일정 시간 이후에는 증가율이 감소하면서 특정한 값으로 수렴하 는 것으로 관측되었다. 하지만 COD와 PO43--P의 경 우에는 유입수의 pH가 8 이상으로 증가하는 경우에도 99% 이상의 높은 처리효율을 나타내었다. 반면 NH4+ -N의 경우에는 유입수의 pH가 증가할수록 제거율이 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 이는 pH 증가에 따라 유입수 중의 NH4+-N가 기체상태의 NH3로 전환 되어 수증기와 함께 분리막을 통과하였기 때문이다.

    Figure

    JKSWW-29-261_F1.gif

    Schematic diagram of lab-scale DCMD process used in this study.

    JKSWW-29-261_F2.gif

    Variation of average flux with different feed compositions and operating conditions (permeate temperature is maintained at 20°C, pH 6.6-6.9).

    JKSWW-29-261_F3.gif

    Ratio of feed to clean water flux (permeate temperature is maintained at 20°C, pH 6.6-6.9).

    JKSWW-29-261_F4.gif

    Variation of average flux with long term experiment for synthetic wastewater (pH 6.6-6.9, temperature difference=Δ40°C, cross-flow velocity=0.18 m/s)

    JKSWW-29-261_F5.gif

    Variation of permeate conductivity with time at different operating conditions (permeate temperature is maintained at 20°C, pH 6.6-6.9)

    JKSWW-29-261_F6.gif

    Removal rate of COD, PO43--P and NH4+-N with different operating conditions (permeate temperature is maintained at 20°C, pH 6.6-6.9).

    JKSWW-29-261_F7.gif

    Flux variation with different pH of feed (Synthetic wastewater, temperature difference=Δ40°C, crossflow velocity=0.18 m/s)

    JKSWW-29-261_F8.gif

    Change of electrical conductivity (ΔEC) of the permeate with different pH of feed solution (Synthetic wastewater, temperature difference=Δ40°C, cross-flow velocity=0.18 m/s).

    JKSWW-29-261_F9.gif

    Removal rate of COD, PO43--P and NH4+-N with different pH (Synthetic wastewater, temperature difference=Δ40°C, cross-flow velocity=0.18 m/s).

    Table

    Characteristics of the synthetic wastewater used in this study.

    Flux variations with different operating conditions (pH 6.6-6.9) (unit:L/m2/hr)

    Flux variation of NaCl solution with different operating conditions of DCMD

    1)membrane material / pore size (μm) / porosity (%)
    2)PTFE : Polytetrafluoroethylene
    3)PVDF : Polyvinylidene Flouride

    Initial and final conductivity of permeate side with different operating conditions (pH 6.6-6.9)

    (a)Feed type
    (b)Cross-flow velocity (m/s)
    (c)Conductivity (μs/cm)
    (d)Permeate side temperature (°C)
    (e)Feed side temperature (°C)

    References

    1. Alkhudhiri A , Darwish N , Hial N (2012) Membrane distillation: a comprehensive review , Desalination, Vol.287; pp.2-18
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