Evaluation of full-scale membrane bioreactor mixing performance and the effect of membrane configuration

Brannock, Matthew; Wang, Yuan; Leslie, Greg

doi:10.1016/j.memsci.2009.12.016

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“…Several researchers [35,37,42,43] have stated that the variance is an important metric 21 to evaluate the flow distribution. A smaller variance indicates a narrower RTD curve dispersion and a more ideal flow pattern.…”

Section: Residence-time Distribution (Rtd) Testsmentioning

confidence: 99%

Novel designs for improving the performance of hollow fiber membrane distillation modules

Yang

Wang

Fane

2011

Journal of Membrane Science

126

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Five types of novel hollow fiber module configurations with structured-straight fibers, curly fibers, central-tubing for feeding, spacer-wrapped and spacer-knitted fibers, have been designed and constructed for the Direct Contact Membrane Distillation (DCMD) process. Their module performances were evaluated based on permeation flux experiments, fluid dynamics studies, and tracer-response tests for flow distribution as well as process heat transfer analysis.The novel designs showed flux enhancement from 53% to 92% compared to the conventional module, and the spacer-knitted module had the best performance. The fluxes of all the modified configurations, except the structured-straight module, were independent of the feed flow velocity, and the modules with undulating membrane surfaces (curly and spacer-knitted fibers) were able to achieve more than 300% flux improvement in the laminar flow regime. The improved performance was attributed to the improved fiber geometries or arrangements that can provide effective boundary layer surface renewal and more uniform flow distribution, confirmed by the sodium chloride tracer response

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Section: Residence-time Distribution (Rtd) Testsmentioning

confidence: 99%

Novel designs for improving the performance of hollow fiber membrane distillation modules

Yang

Wang

Fane

2011

Journal of Membrane Science

126

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“…Research has been carried out on the characterisation of mixing regimes of the whole full-scale MBR plants by acquiring residence time distribution profiles through tracer studies [9] and computational fluid dynamics (CFD) modelling [10]. Results from these studies suggested that the full-scale MBRs being examined were close to CSTR conditions but not 100% completely mixed and therefore the ideal flow models cannot be used to predict the flow regimes within the reactor.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…The mixing of entire MBR plant is affected by the power inputs required by the aeration for biological reactions, pump required for returned activated sludge and aeration for membrane scouring [9]. By contrast, the mixing behaviour of membrane filtration zone itself is only affected by the aeration energy for membrane scouring.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…However, although attempts have been made to acquire residence time distribution profiles from various pipelines (e.g. the common filtrate vs. returned activated sludge stream) in the MBRs [9], it is hard to measure residence time distribution profiles from the lead and tail element separately in large-scale MBRs. The CFD modelling of whole MBR plants requires a macro-scale approximation which can keep the mesh size and computation effort within the reasonable limit.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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CFD simulations of membrane filtration zone in a submerged hollow fibre membrane bioreactor using a porous media approach

Wang

Brannock

Cox

et al. 2010

Journal of Membrane Science

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“…El método del trazador es muy versátil y se puede utilizar para una amplia gama de diferentes aplicaciones y tratamientos industriales, incluyendo, por ejemplo, el proceso de fangos activos (Burrows et al, 1999), filtros anaerobios de flujo ascendente (Smith et al, 1996), reactores anaerobios de película fija (Foster et al 1982), biorreactores de membrana (Brannock et al, 2010) y procesos anaerobios de contacto (Smith et al, 1993). La configuración y la ejecución de este tipo de evaluaciones utilizando un trazador es muy lento y la evaluación de los resultados requiere un poco de experiencia para ser capaz de extraer toda la información de la curva de distribución del tiempo de residencia.…”

Section: Trazadores Químicosunclassified

Optimización de la agitación de un digestor anaerobio mediante mecánica de fluidos computacional

Rubal¹

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Optimización de la agitación de un digestor anaerobio mediante mecánica de fluidos computacional Página | 5 AGRADECIMIENTOSEs posible que la parte más difícil de plasmar en papel de esta tesis doctoral sean los agradecimientos a todas las personas que han contribuido directa o indirectamente a que la tesis sea posible. Se me ocurren tantas personas y tantas cosas buenas que decir sobre ellas que sólo espero poder expresarlo como se merecen.Entre ellas, Guadalupe ocupa un lugar especial, por todo el apoyo recibido cuando más difícil parecía que iba a ser acabar la tesis, por sus ánimos, por escuchar todas mis historietas sobre campos de velocidades y fluidos no-newtonianos, porque siempre ha estado ahí, por tantas cosas,… Aunque él no se dé cuenta todavía, Pablo ha sido un gran apoyo y una gran motivación para realizar esta tesis doctoral. Me queda la duda de si dentro de unos años se acordará de las tardes que papá se quedaba en casa "estudiando" y de cómo quería quitarme el ordenador para ver a Peppa Pig.Quiero agradecerles a mis padres y a mi hermana todo el apoyo y el ánimo que me han dado a lo largo de estos años de Doctorado, su interés constante por saber que tal iban las cosas, su ayuda en cualquier momento,… Y a Martin, sin su trabajo, su ayuda y su implicación nunca hubiese sido posible realizar esta tesis.Sin duda, a Isabel y Juan Antonio, mis directores de tesis, quiero agradecerles su ayuda, sus enseñanzas, su paciencia, las ideas aportadas,… Tampoco me quiero olvidar de todos los profesores y personal del Departamento de Sanitaria, muchas gracias por vuestra ayuda y colaboración, especialmente a Julia, por hacer más divertidas y amenas todas las tardes que he pasado allí.Aunque él no quiere aparecer aquí, no sería justo no acordarse de José Antonio, quien me enseñó todo lo que sabía nada más conocernos y que siempre será "El Maestro". Como me dijo una vez, nos llevamos tan bien porque somos mucho más parecidos de lo que nos creemos.El último, pero no el menos importante es Gonzalo, un ejemplo a seguir en el mundo de la investigación y de la docencia, por todo lo que ha conseguido y por lo que conseguirá.Muchas gracias a todos los que me habéis ayudado. RESUMENDebido al gran interés existente en el ahorro y recuperación de energía, y en el deseo de obtener productos que permitan usos beneficiosos del fango procedente de la depuración del agua residual, la digestión anaerobia es el proceso de estabilización de uso más extendido. El tiempo de retención de sólidos es un factor clave en el proceso de digestión anaerobia. En base al tiempo de retención de sólidos, se dimensiona el volumen de los digestores anaerobios para así obtener la reducción de materia orgánica deseada, con la correspondiente producción de biogás. La geometría del digestor y su sistema de agitación deben ser adecuados para alcanzar el tiempo de retención de sólidos de diseño.Los primeros trabajos sobre la agitación de los digestores realizaban únicamente experimentos con trazadores y otros métodos de medición. En otros casos, la m...

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Evaluation of full-scale membrane bioreactor mixing performance and the effect of membrane configuration

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Novel designs for improving the performance of hollow fiber membrane distillation modules

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