Understanding Ozone Mechanisms to Alleviate Ceramic Membrane Fouling

Ceramic membranes are a strong prospect as an advanced treatment in the drinking water domain. But their high capital cost and the lack of specific research on their performance still discourage their application in this field. Thus, knowing that fouling is the main drawback experienced in filtration processes, this bench-scale study was aimed to assess the impact of an ozonation pre-treatment on the alleviation of the fouling of UF ceramic membranes. Pre-ozonation and filtration steps were performed under two different pH and ozone doses. Chosen pH values were at the limits of natural surface waters range (6.5 and 8.5) to keep practicability. Raw water from the Thousand Isle's river at Quebec-Canada was used for the tests. The filtration setup involved an unstirred dead-end filtration cell operated at constant flux. Results showed that pre-oxidation by ozone indeed reduced the fouling degree of the membranes according to the dose applied (up to 60 and 85% for membranes 8 and 50 kDa, respectively).

Résumé

Les membranes céramiques représentent une perspective intéressante comme traitement de pointe dans le domaine de l'eau potable. Cependant, le coût de capital élevé et l'absence de recherche spécifique sur la performance de ces membranes diminuent leur utilisation dans ce domaine. Ainsi, sachant que le colmatage est la principale limite connue dans les procédés de filtration, cette étude à l'échelle laboratoire visait à évaluer l'impact d'un pré-traitement d'ozonation sur la réduction du colmatage des membranes céramiques UF. Les étapes de pré-ozonation et de filtration ont été réalisées en utilisant deux pH ainsi que des doses d'ozone différentes. Les valeurs de pH choisies étaient situées à la limite de la plage naturelle des eaux de surface (6,5 et 8,5) afin de garantir la praticabilité. L'eau brute de la rivière des Mille Îles à Québec-Canada a été utilisée. Le montage de filtration était composé d'une cellule de filtration frontale non agitée opérée à flux constant. Les résultats ont montré que la pré-oxydation par l'ozone réduit effectivement le degré de colmatage de la membrane en fonction de la dose appliquée (jusqu'à 60 et 85% pour les membranes 8 et 50 kDa, respectivement).