Membrane filtration for cold regions - impact of cold water on membrane integrity monitoring tests

摘要

Low-pressure water treatment membranes, microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) have enjoyed unprecedented growth during the past decade. These systems are particularly suited for cold region communities because of their operational simplicity, small footprint, and consistent performance despite the fluctuations in raw water characteristics. Effective operation of MF and UF membrane systems in cold regions, however, must account for the impact of low water temperatures on membrane operation. Of particular interest is the impact of cold water on direct membrane integrity monitoring tests. Most regulatory bodies require that regular integrity monitoring tests be performed for low-pressure membranes to ensure the integrity of the membrane systems. Currently, the most widely-used integrity monitoring test is the pressure decay test. Our studies, however, indicated that the pressure-based direct integrity monitoring tests are affected by variations in water temperature, especially in the range of 0 to 5 °C. The considerable drop in diffusive air flow rates and consequent decrease in pressure decay rate for an intact membrane as water temperatures approach 0 may mask the impact of a defect and should be accounted for. It is suggested that the criteria for membrane integrity tests in cold regions shift downward to account for the effect of temperature. This paper presents the results obtained from studies on the effect of water temperature on the pressure-based direct integrity monitoring tests. Key words: membrane integrity monitoring, pressure decay test, diffusive air flow test, low-pressure membranes, microfiltration, ultrafiltration, water treatment, pathogen removal.Les membranes de traitement de l'eau à basse pression, la microfiltration (MF) et l'ultrafiltration (UF) ont été employées de plus en plus au cours de la dernière décennie. Ces systèmes sont particulièrement bien adaptés aux régions froides en raison de leur simplicité de fonctionnement, de leur empreinte limitée au sol et de leur rendement constant malgré les fluctuations dans les caractéristiques de l'eau brute. Le bon fonctionnement des systèmes à membrane MF et UF dans les régions froides doit, cependant, tenir compte de l'impact de l'eau à basse température sur le fonctionnement des membranes. L'impact de l'eau froide sur les tests de contrôle direct de l'intégrité des membranes est particulièrement intéressant. La plupart des autorités réglementaires demandent des tests réguliers de contrôle de l'intégrité des membranes à basse pression afin d'assurer l'intégrité des systèmes de membranes. Le test de contrôle de l'intégrité le plus couramment utilisé est le test d'étanchéité. Nos études ont cependant indiqué que les tests de contrôle de l'intégrité, basés sur la pression, sont affectés par des variations de la température de l'eau, surtout dans la plage entre 0 et 5 °C. La chute considérable dans les débits d'air diffus et la diminution subséquente dans le taux d'étanchéité pour une membrane intacte lorsque la température de l'eau approche zéro peuvent masquer l'impact d'un défaut et devraient être pris en compte. Nous suggérons que les critères des essais d'intégrité des membranes dans les régions froides soient revus à la baisse pour tenir compte de l'effet de la température. Le présent article présente les résultats obtenus d'études sur l'effet de la température de l'eau sur les tests directs de contrôle de l'intégrité des membranes basés sur la pression. Mots clés : contrôle de l'intégrité des membranes, test d'étanchéité, test du débit d'air diffus, membranes à basse pression, microfiltration, ultrafiltration, traitement de l'eau, élimination des agents pathogènes.[Traduit par la rédaction]