Strategies to Improve Membrane Performance of Drinking Water Productions in Cold Regions

提高寒冷地区饮用水生产膜性能的策略

基本信息

  • 批准号:
    543848-2019
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Collaborative Research and Development Grants
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2021-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Membrane technology has been widely used for drinking water production all over the world, including cold regions like Canada. Membrane technology is particularly suitable for drinking water production in cold regions, due to its advantages of operation simplicity, small footprint, superior water quality, and stable operation with regarding to the fluctuation of raw water quality. However, significant challenges exist for the application of membrane technology in cold regions. The cold water temperature has a significantly negative impact on the water productivity, membrane performance and structure change. Therefore, unique operational and chemical cleaning strategies should be developed to overcome the problems caused by cold water temperature and improve membrane performance, process and chemical cleaning efficiency, and maximize membrane lifespan. The overall goal of this study is to develop operational and chemical cleaning strategies to optimize membrane performance, recover membrane structure loss, and reduce chemical usage in cleaning and energy consumption, and maximize the lifespan of membranes in cold regions. Specific objectives include: 1.) develop a fundamental understanding of the effect of temperature on the kinetics of chemical cleaning, permeability recovery, and membrane structure changes; 2.) study the dynamic changes of membrane structure under cold water operation-warm water cleaning cycles and model the thermal response of membrane pore sizes to cold-warm water cycles. 3. test the impact of pre-co-agulation on membrane fouling; 4.) optimize chemical cleaning potocols, 5.) develop a fundamental understanding of the mechanisms of membrane fiber breakages and strategies to reduce membrane breakage in cold temperature; and 6.) characterize the nature of foulants (organic and inorganic fouling) and the chemical cleaning efficiency. The ultimate goal is to develop operational and chemical cleaning strategies to abate the negative impact of cold water temperature on membrane performance and structure to reduce chemical and energy usage, and maximize membrane lifespan in cold regions.
膜技术已被广泛用于世界各地的饮用水生产,包括加拿大等寒冷地区。膜技术特别适合在寒冷地区的饮用水生产,这是由于其操作简单,占地面积,较小的水质和稳定的操作方面的优势,即原始水质的波动。但是,在冷区域应用膜技术存在重大挑战。冷水温度对水生产率,膜性能和结构变化有显着负面影响。因此,应制定独特的操作和化学清洁策略,以克服冷水温度引起的问题并改善膜性能,过程和化学清洁效率,并最大程度地提高膜寿命。这项研究的总体目的是制定操作和化学清洁策略,以优化膜性能,恢复膜结构损失并减少清洁和能源消耗中的化学使用情况,并最大程度地利用寒冷区域的膜的寿命。具体目标包括:1。)对温度对化学清洁,渗透率恢复和膜结构变化的影响的影响发展基本理解; 2.)研究冷水操作水清洗周期下膜结构的动态变化,并建模膜孔径对冷热水周期的热响应。 3。测试前凝凝胶对膜结垢的影响; 4.)优化化学清洁调节器,5。)对膜纤维破裂机制的基本了解和减少寒冷温度下膜破裂的策略;和6.)特征是污垢的性质(有机和无机结垢)和化学清洁效率。最终目标是制定操作和化学清洁策略,以减轻冷水温度对膜性能和结构的负面影响,以减少化学和能源的使用,并最大程度地利用寒冷区域的膜寿命。

项目成果

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