A
b
st
r a c tT h i
s rep
o rt
con
si
st
s of
tw
o st
ud i
e sin
v e st
i g
ati
n
g
ap p li
c ati
o n s of
am
ag
neti
ci
o n exch
ang
e(
M
I E
X
)
r e s
i
nd
e si g
ned f
or th
e r em
o val
of
nat ur al
org
ani
cm
ateri
al
(
N O
M
)
i
nd
ri
nk i
n
g
w
ate r tr e atm
en tT h
efi
r stp
roj
e ct exp l
or e s th
e ef f
e cts of
N
O
M
o nHm
e sof
teni
ng
S
ev e r al
m
od
el w
ate r sw i
th
va ri
o usd i
s sol
ved
org
ani
c c arb
o n(
D O
C
)
co nc en tr ati
o nsw
ereUm
e-so
f
t
ened i
nb
at
ch
t re atm
ent
e xp
eri
m
en ts tod
ete rm
i
n et
h
e ef f
e cts of
D O
C
o n c al
ci
um
r em
o v al
W
ate rw i
th 8
m
g
/
L
of
D O
C
sh
ow
ed
r ed
u c ed
c al
ci
um
r em
o val
co
m p
a red
t
ow
at
e r sw i
t
h 0
and 1 5
m
g
/
L
of
D
O C
W
at
ers c o nt
ai
ni
ng
D O
C
exh
i
b
i
t
ed h i
gh d
eg
re e s of
o v er s a
t
ur ati
o n,p
r o vi d i
ng
evi
d
enc eth
atN O
M
i
nt
erfe r e s
w i
t
h
l i
m
e sof
t
en
i
ng
b
y
i
nh i b i
ti
ng
c al
ci
um
c a r
b
o nate n ucl
e ati
o n and
c ry
stal g
row
th
T h
em
od
el w
ate rw i
th 8
m
g
/
L
D O
C w
a s al
so tr e at
ed w i
th
th
eM
I
E
X
r e si
np
ri
or t o sof
teni
ng
and
th
eD O
C
co nc ent
r ati
o nw
a s r ed
u c ed
t
o3 5
m
g
/
L
T h
eM
I E
X
-tr e ated w
at
e r sh
ow
ed
ani
nc r e a s ei
n c al
ci
um
r em
o val b y b
atch li
m
e-sof
teni
ng
te sts com p
a r ed
t o th
e u nt
r ea ted w
at
er .R
aw
and
M
I E
X
-t
r e at
ed w
atersh
a vi
ng
D O
C
co n c en tr ati
o n s of 7
.7
and
2 1
m
g
/
L
,r e s
p
e cti
vely
,w
e r e ob
tai
ned f
r om
th
eV i ll
ag
e of P
ak
nS p
ri
ng
s,F L
, a ut
il i
ty
th
at
rec en tl
y
i
m
p
l
em
en ted
th
eM
I E
X p
roc e s sf
or col
or r em
o val
and
co nt
rol
of d i
si
nf
e cti
o nb y
p
r od
uct
(
D
B F
)
f
orm
ati
o nS
of
teni
ng
of
t
h
eP
alm
S
p
ri
ng
sw
at
e r s sh
ow
ed
si
m
i l
a r re s ul
ts a sf
or th
em
od
el w
ate r s;
h
a rd
n e s s rem
o v al w
a s sl i
gh ti y
g
r e at
erf
or th
eM
I E
X
-tr e ated w
ate rA
naly
si
s of
r aw
and f i
ni
sh
ed w
ate rq
uaU
ty
at th
eP
ak
nS
p
ri
ng
sw
ate rtr e at
m
en tp l
an t sh
ow
ed i
m
p
ro v ed h
a rd
ne s s r em
o val
af
te ri
m
p l
em
en tati
o n of
th
eM
I E
X
p
r oc e s s o n af
ul l
-s c al
eT h i
s red
ucti
o ni
n r e si d
ual h
a rd
n e s sw
a s s e en evenw h
enl
ow
e rUm
ed
os e sw
e r e us ed
T h
e s ef i
nd i
ng
sp
ro vi d
e evi d
en c e th
at
N O
M
i
nh i
b
i
t
s c al
ci
um
c a rb
o nat
ep
re ci
p
i
t
ati
o n and i
nte rf
e r e sw i
th Hm
eso
f
t
eni
ng
and
t
h
atD O
C
r em
o val b y
th
eM
I E
X
r e si
n al l
evi
ate s th i
si
nh i b i
t ory
ef f
e ct.T h
e s e co nd
p
roj
e ct
exp
l
or ed
th
e ef f
e cts of
w
at
erq
uali
t
y
,p
r oc e s s c o nfi g
ur ati
o n and
r e si
nc
h
a r a cte ri
sti
c s o nb
r om
i d
e and
D
O C
r em
o val
th
r o ug h i
o n exch
ang
eB
r om
i d
e and
D O
C
ar ep
r e cur so rsf
o r th
ef
orm
ati
o n of
D
B F
sw h
end
ri
nk i
ng
w
at
eri
s ch l
ori
nat
ed
Si
m
ul
ated
nat ur al
w
ate r s co n tai
ni
ng
d i f f
e r e n t am
o u nt
s of
N O
M
,b i
c arb
o nat
e, ch l
o ri d
e and b
rom
i d
ew
ereb
at
ch
-t
r e ated w i
th
M
I E
X
r e si
n t oeva
l
u at
eth
e ef f
e cti
v en ess of
t
h
e re si
nf
orb
r om
i d
e r em
o v al
A l k
ali
ni
t
y
,D O
C
and
ch l
ori d
eco nce n
t
r ati
o n sw
e r eb
ot
h
sh
ow
n t oi
nh i b
it
b
r om
i d
e r em
o val i
nw
at
e r sw
i
t
h b
r om
i d
e co n c en tr ati
o ns of
1 0 0
and 3 0 0
(
J.g
/
L
.M
od
el
w
at
e rsw
e r e al
sot
r e at
ed
usi
ng
at
w
o-s
t
ag
e,b
at
ch
M
I E
X
p
r oc e s s.T w
o-sta
g
et
r e at
m
ent
re sul
t
ed
o nl y i
n a sl i g h
t
i
m p
r o vem
ent
i
nb
rom
i
d
e rem
o val b
e c au s e of
th
eh i g h
ch l
o ri d
eco nc en t ra
ti
o nsi
nt
h
em
od
el w
ate r sC h l
o ri d
ew
a sf
o u nd
t ob
et
h
ed
om
i
nant
c om p
et
i
ng
ani
onl i
m
i
ti
ng
b
r om
i d
e r em
o val w h i
ch p
os e sp
r ob l
em
sb
e c aus e ch l
ori d
ei
st
y
p
i
c al ly f
o u nd
at3 3 0 ti
m
e sg
re a te r th
ano n
b
r om
i
d
e and D O
C
r em
o v al w
a s c om
p
ar ed
b y
t
r e at
i
ng w
at
e rw
i
t
h
M
I E
X
,l
o n a cA
-
6 4 1
a nd
A
m
b
e rl i
t
eI R A
9 1 0
re si
n s.T h
et
w
op
ol
y
st
y
rene resi
ns,A
-
6 4 1
and
I R A
9 1 0
A
ck
n
o-w
l
ed g
em
en t
sI
am
e xt rem
ely g
ratef
ul
to
m
y
ad
vi
so r,D
r.P h i l i
p
Si
ng
e r,w h
op
r o vi d
ed
m
ew i
th
the
o
p p
ort
u ni
ty
t o st
ud y
at
C h
ap
el
H i ll
.T h
ro ug h
o ut
m
y
tw
oy
e a r sh
e r e,h
eh
a sb
een ag
re atte a c
h
e r and
m
ento
rw h
op
ro vi
d
ed m
ew i
t
h i
n valu
ab
l
eg
ui d
an c e a sw
el l
a s an enth
usi
a sm
f
o rt
h
efi
el d
of w
ate r
tr e at
m
en tI w
o ul d
al
sol ik
et
ot
h
ank
D
rH
ow
a rd
W
ei
nb
erg
and
D
rM
i
ch
a el A i
tk
enf
or tak i
ng
ti
m
efr o
m
th
ei
rb
usy
s ch
ed
ul
e s t o s e rve o nm
y
com m
i
t te eI w
o ul d
l i k
e t o th
ank
al l
th
em
em
b
e r s of
th
eS i
ng
e rl
ab f
or th
ei
r a s si
stan c eI
am
e sp
e ci
al l y
th
ank fu
l
t
oT
r e av orB
oy
e rf
or te a ch i
n
g
m
eh
ow
t o us e all
th
em
a ch i
n
e s and
an
sw
eri
ng
m
y
m
any
q
ue st
i
o n s.A
l
so,
t
h i
sw
o rk w
o ul
d
n o tb
ep
os si b l
ew i
t
h
o ut
fi
nanci
al f
und i
ng
f
r om O
ri
c aW
at
e r c a re and
a s si
sta
nc ef
r om
t
h
e ut
i l it
y
at t
h
eV
i ll
ag
e of P
ak
n
S p
ri
ng
sw h
o sh i
p
p
ed w
at
ers a
m
p l
e s t o th
el
ab
or at
o ry
M
osti
m
p
ortand y
,I
am
ex t rem
el y g
ratef
ul
t om
y
cl
o sef
ri
end
s,ne a r an
d
f
a r,w h
os e com
p
any
and
en co ur ag
em
en tm
ad
em
y w
ork
m
o re enj
oy
ab l
e and
A
ck
n
ow
l
ed
g
em
en t
sI
am
ext
x em
el y g
r atef
ul
t om
y
ad
vi
s o r,D
rP h i l ip Si
ng
e r,w h
op
ro vi d
ed
m
ew i
th
th
eo
p p
or t u ni
t
y
t
o st
ud y
atC h
ap
el H i ll
T h
r o ug h
o u tm
y
tw
oy
e a r sh
e r e,h
eh
a sb
e en ag
r e atte a c
h
er and
m
ent
orw h
op
ro vi d
ed
m
ew i
th i
nval
uab l
eg
ui d
anc e a sw
el l
a s a n e nt
h
u si
a sm
f
ort
h
efi
eld
of w
ate rt
r e atm
ent
I w
o ul d
al
sol ik
et
ot
h
ank
D
rH
ow
a rd
W
ei
nb
e rg
a nd
D
rM
i
ch
a el A i
tk
enf
or tak
i
ng
ti
m
ef
r om
th
ei
rb
usy
s ch
ed
ul
e s t o s e rve o nm
y
com
m
i
t te eI
w
o ul d
li k
e t o th
ank
al l
th
em
em
b
e r s of d
i eSi
ng
e rl
ab f
or th
ei
r a s si
stanc eI
am
e sp
e ci
al ly
th
ank f
ul
t oT
r e a v o rB
oy
erf
or te a ch i
n
g
m
eh
ow
t
o us e al l
th
em
a ch i
n
e s and
an sw
eri
ng
m
y
m
any
q
ue sti
o n s.A l
so, t
h i
sw
ork w
o ul d
n o tb
ep
os si b l
ew i
t
h
o ut
f i
n anci
al f
u nd i
ng
f
rom
O
ri
c aW
aterc are and
a s si
st
anc ef
rom
th
e u ti l i
ty
at th
eV i ll
ag
e of P
ak
n
S p
ri
ng
sw h
o sh i
p
p
ed w
ate rs a
m
p l
e s t o th
el
ab
or at ory
M
osti
m
p
ortant
l y
,I
am
e xtr em
el y g
r atef
ul
t
om
y
cl
os ef
ri
end
s,ne a r a n
d
f
a r,w h
os e com p
any
and
en co u rag
em
ent
m
ad
em
y w
o rk
m
or e enj
oy
ab
l
e a nd
T
ab l
eo
f C
o
n
t
en
t
sL i
st of T
ab l
e s vi i
L i
st of F i g
ur e s vi i
iC
H A
P
T E R
1
I
n trod
ucti
o n1
2
L i
te r at ur eR
evi
ew
3
2 L
H
a rd
ne s si
nW
at
e r3
2 2
C
al
ci
um
C
arb
o n a teC h
em
i
st
ry
4
2 2 L
C
aC
O
jS
ol
ub i l
i ty
4
2 2 2
C
arb
o nateC h
em
i
stry
4
2
.2 3
L i
m
eS
oft
eni
ng
5
2
.2 4
S
at
u rat
i
o n6
2 2 5
N
ucl
e ati
o n7
2 2
.6
.C
ry
st
al
G
r ow
t
h
8
2
.2
.7
.I
nh i b i
t
i
o n of P
re ci
p
i
t
ati
o nd
uet
oN
at
u ral
O
rg
ani
cM
at t
er(
N O
M
)
8
2 3
N O
M
C h
em
i
st
ry
9
2 3 1
O
rig i
n and P
r op
e rti
es9
2
.3 2
M
eth
od
s of
Q
uanti f i
c ati
o n and C h
a r a cte ri
z ati
o n1 0
2
.3 3
P
r ob l
em
sC
au s ed b y
N O
M
i
nW
ate rT
re atm
ent
1 1
2 4
.D
i
si
nf
e cti
o nB y p
rod
uct
(
D B P
)
F
orm
ati
o n1 1
2
.4 1
C h l
o ri
nati
o n1 1
2
.4 2
E f f
e ct
of R
e a cti
o nC
o nd i ti
o n s o nD
B P F
o rm
ati
o n and S
p
eci
ati
o n1 2
2
.4 3
E f f
e ct of B
rom
i d
e o nD
B P F
o rm
ati
o n and Sp
eci
ati
o n1 3
2
.4
.4
D
B P C
o n trol S
tr ateg i
e s1 3
2 5
I
o nE
xch
ang
ef
o rt
h
eR
em
o val
of N O
M
1 4
2
.5 1
A
ni
o nE
xch
ang
eR
e si
nP
r op
erti
e s1 5
2
.5 2
E
ng i
ne eri
ng P
aram
ete r s of I
o nE
x ch
ang
eR
e si
ns1
5
2
.5 3
I
o nE
xch
ang
eP
ro c e s sC
o nfi g
ur ati
o n1 7
2 6
M
ag
neti
cI
o nE
xch
ang
e(
M
I E X
)
1 7
2 6
.2
M
ag n
eti
cI
o nE
x ch
ang
eE f f
e cti
v en e s s1 9
3
.E f f
e ct of
na t ur al
org
ani
cm
att
e r o nli
m
e sof
teni
n
g
:A
n ap
p l i
c at
i
o n of
m
ag
neti
ci
o n exch
ang
e2 1
3 1
A b
st
r a ct
2
1
3 2
I
n trod
uct
i
o n2 1
3 3
O
b
j
e ct
i
ve s2 4
3 4
M
et
h
od
s2 4
3
.4
.1
O
ve rvi
ew
2 4
3 4 2
E
xp
eri
m
en tal
M
eth
od
ol
og y
2 5
3
.4 3
A
n al y
t
i
c al
M
et
h
od
s2 7
3 5
R
e sul
ts and D
i
s cu ssi
o n2 7
3 5 1
Si
m
ul
ated
N
at u r al
W
aters2 7
3
.5 2
W
at
er sfr
om
t
h
eV i l la
g
e of P
ak
nS
p
ri
ng
s3 4
3 5 3
O p
e r ati
o nal
D
ataf
rom
th
eV
i l la
g
e of P
ak
nS
p
ri
ng
s3 7
3 6
.C
o n cl
u sio ns4 1
4
R
em
o v al
of b
r om
i d
e and
nat ur al
org
ani
cm
at te rb y
ani
o n e x ch
ang
e4 2
4 1
.A b
st
ra ct
4 2
4 2
I
nt
rod
uct
i
o n4 2
4 3
.O
b
j
ect
i
ve s4 4
4 4
M
et
h
od
s4
4
4 4
.1
E
xp
e ri
m
en t
al
M
eth
od
ol
og y
4 4
4 4 2
A
naly
ti
c al
M
et
h
od
s4 6
4 5
R
e sul
ts a nd
D
i
s cus sio n4 7
4
.5
.1
.B
r om
i d
eR
em
o val i
nSi
ng l
e -S
t ag
eJ
arT
e st
s4 7
4 5 2
B
rom
i d
eR
em
o val i
nT w
o-S
t
ag
eJ
arT
e st
s5 2
4 5 3
.C
om
p
ari
so n of
M
I E
X
R
e si
n
w i
th P
ol y
sty
r eneR
e si
ns5 5
4 6
.C
o n cl
usi
o ns6 0
5
C
o n cl
usi
o n s and R
e com
m
end
at
i
o n s6 1
5 1
S
um
m
a ry
and C
o n cl
u si
o ns6
1
5
.2
R
e com m
end
at
i
on
s6 3
L
i
st o
f T
ab l
e sT
ab l
e2 1
:H
a rd
ne s s cl
a s si f i
c ati
o n s ch
em
e3
T
ab l
e2 2
:S
ep
arati
o nf
a ct
or s of
com
m
o ni
n org
ani
c ani
o n s o n ap
oly
st
y
r ene,SB A
r e si
n1 7
T
ab l
e3 1
:C h
ara ct
eri
sti
c s of w
at
er s sub
j
e ct
ed
t
oU
m
e soft
eni
ng
exp
eri
m
ent
s2 5
L
i
st o
f F i g
u
r e sF i g
u re2 1
:C
o nt
i
n u o usfl
ow
M
I E
X p
r oc e s s s ch
em
at
i
c1 8
F i g
ur e2
.2
:H
i g h
rateM
ag
naP
ak
s ch
em
ati
c1 9
F i g
ur e3 1
:E f f
e ct of
D O
C
o nl i
m
e sof
t
eni
n
g
of
m
od
el w
at
e r s co nt
ai
ni
ng L
ak
eD
r um
m
o nd
F
ul
vi
cA
ci d
- a)
h
a rd
ne s s,b
)
p
H
, c)
d
eg
r e e of
o ve r s atu r
at
i
o n2 9
F i g
ur e3
.2
:E f fe c
t of
M
I E
X
re si
nd
os e o nD O
C l
evel
si
nm
od
el
w
ate r c o n tai
ni
n
g
L
ak
eD
r um m
o nd F
v il
vi
cA
ci d
3 1
F i g
u r e3
.3
:E f f
ect
of
M
I E
X
re si
nt
re at
m
ent
o nl i m
e sof
t
eni
ng
of
m
od
el
w
at e rs c o nt
ai
ni
ng
L
ak
eD
r um
m
o nd F
ul
vi
cA
ci d
- a)
h
a r
d
ne s s,b
)
p
H
, c)
d
eg
re e of
o v er s at
u rat
i
o n3 2
F i g
ur e3 4
:E f f
e ct of
M
I E
X
r e si
nd
os e o nD O
C
and U
V
2 5 4 r em
o val i
n raw
P
ak
nS p
ri
ng
sW
ater3 4
F i g
ur e3 5
:E f f
e ct
of
M
I E
X
r e sint
r e at
m
ent
o nH
m
e sof
t
eni
ng
of P
al
m
S
p
ri
ag
s raw
w
at
e r- a.
)
h
a rd
ne s s,
b
)
p
H
, c)
d
eg
re e of
o v ers a
tu
r at
i
o n3 6
F i g
ur e3
.6
:M
o n th l y
a v e r ag
e r esi d
ual
c al
ci
um
co nc en t rat
i
o nsw i
th
and w i
t
h
o ut
M
I E
X
t
r e at
m
e nt
at
P
al
m
S
p
ri
ng
s- a)
a v e rag
e c al
ci
um
r ed
uct
i
o nf
o r e a ch
m
o n th
,b
)
ave r ag
e c al
ci
um
red
ucti
o nf
org i
venh
m
ed
os e s3 8
F i g
ur e3 7
:S
etti
ed w
ate r col
o rw i
th
and w i
th
o u tM
I E
X
tr e atm
en t atP
al
m
S p
ri
ng
s3 9
F i
g
ur e3 8
:C
om
p
a ri
so n of
q
uar te rl
y
a)
t ot
al T
H
M
and b
)
H
A
A
S
co n c en tr ati
o nsat
B
a rb
ad
osD
r s am p
H
n
g
si
t
eb
ef
or e and
af
t
e rM
I E
X
i
m p
l
em
en tati
o nS
am
p l i
ng
d
ate s a r eg i
ven ab
o ve e a ch b
a r .4 0
F ig
ur e4
.1:
B
r om
i d
e r em
o val f
rom m
od
el
w
at
e r s c o n tai
ni
ng
S R
N O
M
and
al k
al i
ni
t
y
of
2 4
m
g
/
L
a sC
aC
O
j.
I
ni ti
al
b
rom
i d
e and
D O
C
con
c entr
ati
o ns a r eg i
vena
)
B
r o~
1 0 0
|
^g
/
L
,b
.)
B
r ^ ^ ^S OO
^
^g
/
L
4 8
F
i
g
ur e4 2
:D
O C
r em
o v al i
nm
od
el w
ate r sw i
th S R
N O
M
, an al k
ali
ni
ty
of 2 4
m
g
/
L
a sC
aC O
j,an
d B
r o~
1 0 0
p
,g
/
L
4 9
F i g
u re4
.3
:E f f
e ct
of D
I
C
co nce nt
rati
o n o nb
r om
i d
e r em
o v al
i
nw
at
e rw i
t
h
n oD
O C
a .
)
B
to^
l OO
^
g
/
L
,b
.)
B
r o~
3 0 0
^
ig
/
L
5 1
F i g
ur e4
.4
:C
om p
ari
so n of
b
r om
i d
e r em
o val
usi
ng
sing l
e
-sta
g
e and
tw
o-sta
g
ej
ar te stsi
nm
od
el
w
ate r sw i
t
h SR
N O
M
, al k
ah
ni
ty
of 1 2 0
m
g
/
L
a sC
aC
O
y a .
)
B
r o= :1 0 0
)
jg
/
L
,b
.)
B
rF i g
ur e4 5
:B
r om
id
e resi d
ual i
nm
od
el
-w
a t er s co nt aini n g S
R
N
O
M
a t aro u nd 3
m
g
/
L
asC
i
n th
e ab
s enc e of
ch l
o ri d
e and
D
I G
5 4
F i g
ur e4 6
:B
r om
i d
e rem
o val i
nD O
C
-f
re em
od
el w
aters co n tai
ni
ng
al k
al i
ni
t
y
of 2 4
m
g
/
L
a sC
aC
O
j
5 5
F i g
ur e4
.7
:B
r om
i d
e r em
o val
usi
ng
M
I E
X
,
I R A 9 1 0
and
A
-
6 4 1
r esi
n si
nm
od
el w
at
ers co n tai
ni
ng
ar o u n
d 1 0
m
g
/
L L
ak
eD
r um
m
o nd f
ul
vi
c a ci d
a sC
, and
an al k
al i
ni
t
y
of 12 0
m
g
/
L
a s
C
aC
O
j a .)
3 0
m
i
n co n ta ctt
i
m
e,b
)
5 h
r co nt
a ct ti
m
e5 7
F i
g
ur e4 8
:D O
C
r em
o val
using
M
I E
X
,I R A 9 1 0
and A 6 4 1
r e si
nsi
nw
at
ers co n tai
ni
ng L
ak
eD
rum
m
o nd f
ul
vi
c a ci d
, al k
al i
ni
ty
of 1 2 0
m
g
/
L
a sC
aC
O
j, and 3 0 0 |
ag
/
L B
r af
te r :C
h
ap
t
e r1
I
nt
rod
ucti
o nT h i
s re s e a r ch i
s c om p
ri
s ed
of
tw
o s ep
a r atep
roj
e cts o nth
e ap p l i
c ati
o n of
am
ag
n eti
ci
o n exch
ang
e(
M
I E X
)
re si
nf
or tw
od i f f
e r en t a sp
e cts of w
ate r t re atm
en t:l i
m
e sof
teni
ng
and
b
rom
i d
e r em
o val f
ord i
si
nf
e cti
o nb y p
r od
u ct(
D B P
)
co nt
rol T h
e ob
j
e cti
ve of
th
efi
r st st ud y
w
a st
o ob
s er vet
h
e ef f
e ct
of
nat
u ral
o rg
ani
cm
at
eri
al
(
N O
M
)
o nli
m
e sof
t
eni
ng
and
th
esu
b
s eq
u ent
i
m
p
r o v em
e nt
i
n
li
m
e sof
t
eni
ng
and
D
B P
co nt
r ol d
uet
oth
e r em
o val
of
N O
M
b y
t
h
eM
I E
X
r e si
n .T h
e uti l i
t
y i
n th
eV i ll
ag
e of P
al
m
Sp
ri
ng
s,F l
ori d
ap
ro vi d
ed
t
h
ei
m
p
et
usf
ort
h i
s st ud y w h
eni
m p
ro ved h
ard
ne s s r em
o v al w
a s ob
s er ved
af
ter af
uU
-s c al
eM
I E
X p
r oc e s sw
a si
m
p
l
em
en ted
up
str e am
of
th
ei
r exi
sti
ng l i
m
e sof
teni
ng p
ro c e s sT h
eM
I E
X
p
roc e s sw
a si
m
p l
em
e n ted
f
or th
ep
urp
o s e of
r ed
uci
ng
col
or and D B
P
co nc en tr ati
o n si
n th
efi
ni
sh
ed
w
ate rN O
M
h
a sb
e en sh
ow
n t oi
nh i b i
t c al
ci
um
c a rb
o nat
ep
r e ci
p
i
t
ati
o n(
I
n sk
e ep
and B l
o om
,1 9 8 6
;
H
och
et
al
,2 0 0 0
)
, s oi
t
i
s n ot
su rp
ri
si
ng
t
h
at
rem
o val
of
N O
M
p
ri
o rt
op
re ci
p
i
t
ati
veso
f
teni
ng w
o ul d i
m
p
ro v eh
a rd
ne s s r em
o val
and
d
e cr e a s eli
m
ed
os e s req
ui
red
t
o r e a ch
d
e si
r ed h
a rd
n e s sl
evel
sI
n ord
e r t o st ud y
th
e ef f
e cts of
N
O
M
o nU
m
e sof
teni
ng
,m
od
el
w
ate r sw i
th
a r ang
eo
f d i
s sol
ved
org
ani
c c a rb
o n(
D O C
)
co n c en tr ati
o n sw
e r e sof
t
en ed w i
th
a r ang
e of U
m
ed
os e sT h
e ef f
e ct
of
M
I E
X
r e si
n tr e atm
en t o nH
m
e sof
t
eni
ng w
a s st ud i
ed b y
sof
teni
ng
m
od
el w
ate ran
d
r aw w
at
e rf
r om
t
h
eV i ll
ag
e of P
al
m
S
p
ri
ng
sw h i
ch h
ad b
e enp
re-t
r e at
ed
u si
ng
th
eM
I E
X
r e s
i
n .D
at
a o n raw
and
t
r e at
ed w
ate rq
ual it
y
at
P
ak
nS
p
ri
ng
sw
a s al
so ob
t
ai
ned
and
analy
zed
f
or ch
ang
e si
n
c al
ci
um
r em
o val
, col
or and
D
B P f
orm
ati
o nd
u e t oM
I E
X
i
m
p l
em
en
tati
o n.T h
e s e co nd
stud y
ad d
re s s ed b
rom
i d
e r em
o val
usi
ng
th
eM
I E
X
r e si
nB
rom
i d
e and
N O
M
a r e th
em
ai
np
r e cu rsor sf
orD
B P
f
orm
ati
o n a s soci
at
ed
w i
th
th
e ch l
ori
nati
o n of
d
ri
nk i
ng w
ate r.A
str ateg y
f
or co n trol li
ng h
al
og
enat
ed
D
B P f
o rm
ati
o ni
s t o r em
o v eD
B P
p
r e cur sor sb
ef
or e ch l
ori
nati
o n u si
ng p
roc e s s e s such
a s enh
an c ed
coag
ul
ati
o n, nan ofi l
tr ati
o n(
N
F
)
,g
ran ul
ar a cti
vat
ed
c arb
o n(
G
A C
)
ad
so rp ti
o n, o r ani
o n e x ch
a ng
e.H
ow
ever, enh
a n ced
coa
g
ul
ati
o n,N
F
, and
G A
C
,w
h
i
l
e e
f f
e cti
vef
o rt
h
e rem
o v al
of
D O
C
,d
o n ot
rem
ov eb
r om
i d
e and
c an r e sul
ti
n el
eva ted B
r"
/
D
O C
r ati
osT h i
s c anl
e ad
t op
r ef
e r enti
al f
orm
ati
o no
f b
rom
i
nated
D
B P
sp
e ci
e sw h i
ch
a r eb
el i
eved
t ob
eh
a rm
f
ul
th
an th
ei
rf
uU
y
ch l
ori
n ated
d i f f
e r en t th
anf
orb
r om
i
d
e r em
ov al
T h
eref
o re,t
h
e ob
j
e cti
v e of
t
h
e s e co nd
st ud y w
a s t oi
nve sti g
atef
a ct or s af f
e cti
ng b
rom
i d
e r em
o val
u si
ng
ani
o n exch
ang
eL
ab
or at ory
st ud i
e sw
e r e co nd
uct
ed
t
o exp
l
o re th
e ef f
e c ts of w
ate rq
uali
t
y
,p
r o c e s sco n
fi g
u rat
i
o n, and
resi
n ch
ar a cte r
i
sti
c s o nb
r om
i d
e rem
o v al
u si
ng
i
o n exch
ang
e .M
od
el
w
at
e r sw i
th
va ri
o usD O
C
co n c ent
r ati
o n s, al k
aHn
i
ti
e s,b
r om
i d
e, and
ch l
ori d
e co nc en t rat
i
o n sw
e r e tr e ated w i
t
h
M
I E
X
re si
n t o e x am
i
ne th
e ef f
e cts of
w
at
e rq
u al i
ty
o n rem
o v al
of b
rom
i d
ean
d
D O
C
B
e c au s e th
eM
I E
X
r e si
np
r ef
e r en ti
al ly
r em
o ve sD O
C
r el
ati
v e t ob
rom
i d
e, a tw
o-sta
g
ep
ro c e s sw
a s al
s o exp
l
or ed i
nw h i
ch
th
efi
r st stag
ew
o ul d
rem
o ve com
p
eti
ng
sp
e ci
e ssuc
h
a sD O
C
, al l
ow
i
ng f
o rg
re ate r
b
rom
i d
e r em
o v al i
n th
e s e co nd
st
ag
eE
xp
e ri
m
en ts usi
ng
t
w
om
a cr op
o r o us,p
oly
st
y
ren e r e si
ns(
l
o na cA
-
6 4 1
and A
m
b
e rUt
eI R A 9 1 0
)
w
e r e co nd
ucted
t o co
m p
aret
h
ei
rb
r om
i d
e rem
o val
ef f
ecti
vene s st
oth
at
a ch i
eved
u si
ng
th
ep
ol y
a cry li
cM
I E
X
r e s
i
n
.T h i
s rep
ort co n tai
n
s tw
op
ap
e r s,t
h
ef i
r st o ne o nt
h
e ef f
e ct of
N O
M
o nli
m
eso
f
teni
ng
and
th
e s e co nd
o nb
rom
i d
e r em
o val
u si
ng
th
eM
I E
X
r e si
nB
o th
p
ap
e r s a r eex
p
e ct
ed
t ob
e sub
m
i
t t
ed
t ot
h
eJ
o urnal
of
t
h
eA
m
e ri
c anW
at
erW
ork
sA
s so ci
ati
o nf
orp
ub l i
c ati
o nT h
e rem
ai
n
d
er of
t
h i
s r ep
o rt
i
s org
ani
z ed
a sf
ol l
ow
s :C h
ap
ter2
co n tai
ns al i
t
erat
u re revi
ew w i
th b
a ck g
r o u nd i
nf
o rm
ati
o n r el
evant t
ob
ot
h
st
ud
i
e sT h
et
w
op
ap
e r st
ob
es u
b
m
i
t t
ed f
o rp
ub l i
c ati
o n a r ei
nC h
ap
t
ers3
a nd 4
, and
a r eti d
ed
, re sp
e cti
vel y
, "C
o nt
r ol
of
nat u ra
l
org
ani
cm
at
te ri
nt
e rf
e r enc e o nH
m
e sof
teni
ng
:A
n ap p l i
c ati
o n of
m
ag
neti
ci
o nexc
h
ang
e "an
d
"R
em
oval
of
b
r om
i d
e and
nat u ral
org
ani
cm
at te rb y
ani
o n exch
ang
e "C h
ap
te r5
co nsi
st
s of
a sum
m
a ry
of
th
e tw
o st ud i
e s al
o ng w i
th
th
e o ve r al l
co ncl
usi
o ns and
C h
ap
t
e r2
L i
t
e r at ur eR
evi
ew
2
.1
.H
a rd
n
e s si
n
W
at
e rW
a te rh
a rd
n e s si
sd
ef i
n ed
a st
h
e t ot
al
p
ol y
val
en t c at
i
o n co nc en t rati
o ni
nw
a te rC
al
ci
um
a n
d m
ag
ne si
um
ar et
h
em
o st
c om
m
o n so ur c e s of h
ard
n e s si
n
w
ate r, and
t
h
e sum
of
t
h
e set
w
oi
o nsi
s tak
en a st
h
et
o tal h
a rd
n e s sH
a rd
n e s s c an al
sob
e cl
a s si fi
ed
a s c a rb
o nate and
n o nc a r
b
o n ateh
a rd
n e s sC
a rb
o nat
eh
a rd
ne s si
sh
a rd
ne s st
h
ati
s a s so ci
at
ed w i
t
h
ani
o nsth
at
co n tr
i b
u tet
o alk
al i
ni
t
y
, such
a sH
C
O
3 and
C
O
j ^N
o nc arb
o nat
eh
a rd
ne s si
sh
ard
ne s sassoc
i
ated w i
th
n o n al k
aHn
i
ty
ani
o ns, such
a sC I
'
an
d S O
/
'
R
aw
w
ate rh
a rd
n e s sl
ev el
s vary w i d
el y
th
r o ug h
o ut
t
h
eU
ni
t
ed
S
t
at
e s,d
ep
end i
ng
o ng
e og
r ap
h y T h
ep
ol y
val
ent
c at
i
o n s ent
ert
h
ew
at
er so u rc efr o
m
d i
s sol
ut
i
o n of
m
i
n eral
s such
as c a
l
ci
t
e and d
ol
om
i
t
e, com p
os ed
p
ri
m
ari ly
of C
aC
O
j a nd
C
aM
g
(
C
0
3)
2, re sp
e ct
i
vel y
.I
ng
eneral
, are a s usi
ng g
r o u nd w
at
erso u rc e s
h
aveh i
g
h
erh
a rd
n e s sl
ev el
sd
u et
oi
nt
i
m
at
e c o nt
a ctw i
t
h
m
i
ne r al
si
n th
e aq
ui f
e rH
a rd
ne s sd
o e s n ot
p
os e ap
ub l i
ch
e al
th
th
r e at
b
ut
i
s a e sth
eti
c al ly
and
e co n om
i
call y
u n
d
e si
cab l
eC
al
ci
um
and
m
ag
n esi
um
i
n tera ctw i
th
soap
,p
rev en ti
ng
i
tf
r om
l
at
h
e ri
ng
up w
el l
A l
so,t
h
e s ei
o nsp
r e ci p i
t
at
e r e ad i ly
to
l
e ave stai
ns o nf
ab
ri
c and
s cum
o nb
at
h
ro om
fi
x t u re sA
s tem p
erat
u re si
n
cre a s e, c al
ci
um
c a rb
o nat
e sol
ub i li
t
y d
ec r e a se sA
s a re sul
t
, s c al
ef
o rm
at
i
o no c c u rs o n
h
ot
w
at
erb
oi l
e r s a nd
p
i
p
e s and
c and
e cre as eh
e at t
ran sf
er coef fi
ci
ent
s a nd
r edu
c et
h
e rm
al
ef fi
ci
enci
e s.C l
og g i
ng
c an al
sob
e ap
rob l
em
i
n sm
al l
o ri fi
c e sT h
e r eh
aveb
e en va ri
o u s s ch
em
e s t o cl
a s si f y w
ate rh
a rd
ne s sT
ab l
e2 1
sh
ow
s a com m
o nm
et
h
od
of
cl
a s si fi
c ati
o nT
ab
l
e2
.1
:H
ardn
e s s cl
a s si fi
cat
i
o n sch
em
e(
C
ri
t t
end
en et al
,
2 0 0 5
)
Cl
a s si fi
c ati
o nH
ard
n ess(
m
g
/
L
a sC
aC
O
j)
S
oft
0
-6 0
M
od
eratel y h
a rd
6 0
-1 2
0
H
ard
1
2 0
-1 8
0
V
e ry h
a rd
>
1 8 0
T
r e at
m
ent
i
s usual ly
t
arg
et
ed
t
og i
ve af i
nal h
a rd
n e s s of 8 0
-1 0 0
m
H
a rd
w
ate r
c anb
e sof
t
en ed
b y i
o n exch
ang
e, nan ofi l
t
rat
i
o n , r ever s e o sm
osi
s, and
c
h
em
i
c al
p
r e ci
p
i
t
at
i
o nA d d i
t
i
o n al b
enef i
t
s of
sof
teni
ng i
ncl
ud
e r em
o val
of
ot
h
eri
m
p
i ori
ti
e ssuc
h
a sh
e avy
m
et
al
s, or
g
an
i
cm
ate ri
al
, sil i
c a, and
f l
u ori d
eC
ati
on
exch
ang
ei
s ag
o od
so
f
teni
ng
op
t
i
o nf
orw
at
e r sw i
t
h h i g h
n o nc a rb
o nat
eh
ard
n e s sw
h
e r ep
ol y
val
ent
c at
i
o ns, su ch
a s c a
l
ci
um
and
m
ag
ne si
um
, a r e e x ch
ang
ed w i
th
sod i
um
N
an of i l
tr ati
o n and
r eve r s e o sm
osi
sa r e
m
or e exp
ensi
v e al
te rn ati
ve sf
orh
a rd
ne s s r em
o val b
u t th
ey
a r e a t tr a cti
vew
h
en o th
e rd i
s sol
ved
s oH d
s, su ch
a s nat ur al
org
ani
cm
at
ter, ne ed
t ob
e r em
o ved T h i
s st
ud y f
ocu s ed
o nh
a rd
ne s s r em
o v al
th
r o ug
h
li
m
ep
re ci p i
tati
o n,w
h i
ch
i
s th
em
ost com m
o nl y
em
p l
oy
ed
m
et
h
od
of
w
at
e r sof
t
eni
ng
(
C
ri
t t
end
en et al
.,
2 0 0 5
)
.
2
.2
.C
al
ci
u
m
C
a rb
on
at
eC h
etn
i
st
ty
2
.2
.1
.C
aC
O
jS
ol
u
b i l i
t
y
C h
em
i
c al p
r e ci p i
tat
i
o n,w h
e r e c al
ci
um
i
sp
r e ci p i
ta
ted
o u t a s c al
ci
um
c a rb
o nate and
m
ag
n esi
um
asm
ag
ne si
um
h y d
r o xi d
e,i
st
h
em
ost
w i d
el y
u s ed
m
et
h
od
t
o sof
t
enw
ate rB
a s e ssuc
h
a sli
m
e(
C
aO
)
, c aus
ti
c sod
a(
N
aO H
)
and
sod
a ash
(
N
ajC
O
j)
ar e ad d
ed
t
o r ai
sep H
so th
at c al
ci
um
c a rb
o nate
and
m
ag
n e si
i omsh y d
ro xi d
e ar ep
re ci
p
i
t
ate
d
o ut
T h
e sol
ub i li
t
y
co nstan ts
f
or th
e tw
o com
p
o u nd
s at2 5
°C
a r eg i
v eni
nE q
u ati
o ns(
2 1
)
and
(
2 2
)
T h
er e
m
ai
nd
e r of
th i
sp
ap
e rf
ocus e s o n c al
ci
\ am
r em
o v al
, a s c al
ci
um
i
sm
or ep
r eval
en ti
n r aw
w
ate r.C
aC O
^{
s)
^
C
a ^^+
C O
l
'K
, „ 2 50
^
=
1 0
' 'm
of
/
l
l
(
2 1
)
M
g
(
O
H
)
,(
s)
^ M
g
^^
+
l
O
H
-K
,„
^2 5 <.
c
=
1 0
""
"
m
of
/
l
}
(
2 2
)
2
.2
.2
.C
a rb
on
at
eC h
em
i
st
ry
I
ti
si
m
p
ortan t t o un
d
e r stand
c arb
o nate ch
em
i
stry i
n ord
e r t oq
uanti
t
ati
vely d
e s c ri b
eU
m
eso
f
t
eni
ng
.C
a rb
o natei
s ub i q
m
t
o usi
n al l
nat ur al w
at
e rs and
co nt
ri b
u te s sig
ni fi
c anti y
to
a
lk
al i
ni
t
y
,t
h
e ab i l i
t
y
of w
ate rto
re si
st ch
ang
e si
np H
A l k
ali
ni
ty i
s com m
o nl
y
m
e a sur ed
a sm
g
/
L
C
aC
0
3.O
t
h
erw
e ak
a ci d
sy
st
em
s such
a sp
h
osp
h
at
e s, s
i li
c at
e s,b
o rate s
and
c a r
b
oxy l
ate s al
so co nt
ri b
ut
e t o al k
al i
ni
ty
H
ow
eve r,i
nm
ostw
at
e r s,t
h
ei
r co ntr
i b
uti
o n s a r em
i
n o r and
alk
al i
ni
ty i
s of
t
en exp
r e s s ed
a s :a