A
B S T
R A
C T
N
a n of
ilt
r at
i
o
nis
b
ei
ng w i d
el y i
n v e st
i g
at
ed
to
r em
o v e n atu r a
l
o rg
a ni
cm
at te r
(
N O
M )
,th
ep
r e c u r so
rt
od i
si
nf
e ct
io n
b y
-p
r od
u cts
i
nd
rin
k i
ng w
ate r
.B
e n ch
-s c a
l
ete s
t
s a r ec o
m m
o nb
ef
o r em
o r e e xp
e n si
v ep
i l
ot
-s c a
l
et
e sts
of
m
em b
r an
e s.H
ow
e v e r , e v e n at
b
e n ch
-s c a
le
, ala r
g
e v ol
um
e of w
at
e rw i l
l b
e n e ed
ed f
o r a c om
p
le
t
et
e st
i
ng p
r og
r am i f
th
e r ap i d
,b
e
n ch
-s
c
ale
m
em b
r a n et
e st
(
R B
SM
T
)
i
s u s ed
.A d i
r e ct
c om p
a ri
s o n of
th
eR
B SM
T
a nd
a n alt
e r n at
iv e
,b
at
ch
r e cy
cl
em
em b
r a n et
e st
(
B
aRe
M
T
)
s
h
o
w
ed
th
at
s
i
m
i l
a
rr
e s ul
ts
c o ul d b
e ob
t
ai
n ed
r eg
a rd in
g
f lu x
d
e cl i
ne
a nd N O
M
r ej
e cti
o n .T h
eB
aR
eM
T i
s am
o r ed
e sir a
b
l
et
e st
m
et
h
od b
e c a u s e of i
t
s e a s e of
op
e r ati
o n a nd
sm
al l
e rs a
m p l
e v ol
um
e r eq
uir e
m
e nt
.Wh i l
e ab
at
ch
v ol
um
e as
sm
al l
a s4 L i
s a c c ep t
ab l
e at
ar e c o v e r
y
of 9 0 %
, al
a rg
e r v ol
um
e of
1 5
L i
s r eq
uir e
d f
o r r e c o v e ri
e s of 8 0
%
a nd l
e s sto
a v oi d
af
o ul
a nt
l i
m
it
ati
o n .T h
e r el
at
i
o n sh i
p
of
r e c o v e ry
a nd
r ej
e ct
i
o n sh
ow
ed
t
h
at
t h
em
a s st
r a n sf
e r of N O
M
a c r o s st
h
em
em
b
r a n e s u rf
a c ew
as
c o nt
r ol le
d b
y
eit
h
e rd i f f
u sio
n
o r c o n v e ct
i
o n .Se v e r a
l
eq
u at
io n s
w
e r ed
e ri
v ed
t
op
r ed i
ct
th
e ab i l i
t
y
of
t h
eR B SM
T
t
o sim
ul
at
et
h
ep
e rfo r
m
a n c e of
afu
l l
-s c a
le
a
r ra
y
c
o nf i g
u r at
i
o n.I
t
w
a ss
h
ow
nt
h
at
at
h i
g
h
r e c o v e ri
e s(
>
7
5
%
)
th
eR B SM
T
u nd
e r e st
i m
ate s
t
h
e s olu
t
ec o n c e n
t
r at
io
n s of
af
ul l
-s c al
e a r r ay
c o nfi g
u r at
i
o n.A
t
om ic
f
o r c em i
c r o s c op y
a nd
s c a n
n
i
ng
ele c
tr o n
m i
c r o s c op y
w
e r e u s ed
to
e x am in e
t
h
e s u rf
a c e s of
s e v e r al
m
em
b
r a n e s.M
ic r o
b i
olo
g
i
c al
a nd N O
M
f
o ul
a nt
sw
e r ef
o u nd
o nt h
e s u rf
a c e of
t
h
em
em b
r a n e.F i
n al l
y
,
it
w
a sd
et
e rm i
n ed
t
h
at
u nd
e r co
n v e nt
i
o n al
p
r et
r e at
m
e nt
c o n
d i
ti
o n s,t
h
e u s e of
n a n of
il
tr a
t
io n
(
N
F
)
f
o rN O
M
r em
o v al i
s n ot
f
e a si b l
ef
o rD
u rh
am
a nd F
ay
e
t t
e vi l l
e,N C d
u et
ot
h
efi
-e
q
u e n cy
o
f
cl
e a ni
ng
r eq
uir e
d
t
om
ai
nt
ai
nT
A
B L E
O
F C
O
N T E N T S
T
A
B
L E O F C O N
T E
N T S
i
L
I S T O F
F I
G U
R
E S
i
vL I
S T O
F T
A B
L
E S
vi
L I
S T O
F
SY
M
B
O
L
S A
N
D
A B B R E V I A T I O N S
vi i
A C
K
N
O
WL E D G
E
M
E
N
T
S
ix
1
.0
IN
T R
O D U C
T
I O N
1
2
.0
E N G I N
E E R I
N G A N A
L Y
SI
S O
F B
E N C H
-
S C A L E
M
E
M
B R
A N E T E ST S
5
2
.1
F
u nd
am
e nt
al
T
e rm
s a nd
E q
u ati
o n s5
2
.2
L i
n e a rH
o
m
og
e n o u sS
ol
ut
io n
D i f f
u si
o nM
od
el
8
2
.3
E
ng
i
n e e ri
ng
A
n al
y
si
s of R
B
S
M
T
1
1
2
.4
C
om
p
a ri
s o n of A
r r ay
C
on
f
ig
u r at
i
o n an
d
R
B SM
T
14
2
.5
D
e s c ri p
t
io n
of B
at
ch R
e cy
cle
M
em b
r a n eT
e
st
19
2
.6
V
olu
m
etr
i
cR
eq
ui
r em
e nt
s of
th
eR B SM
T
a nd B
aR
eM
T
19
3
.0
E X
P
E
R
I
M
E N T A L
M
E T H O
D
S A N D P R O C E D U R E S
2 3
3
.1
B
e n ch
-
S
c al
eS
y
st
em
s2 3
3
.1
.1
D
e s c ri p
t
io n
of
M
em b
r a n e2
4
3
.1
.2
D
e s c ri p
t
io n
of
R B
S
M
T
2 5
3
.1
.3
D
e s c ri p
t
io
n of
B
aR
eM
T
2
7
3
.2
E
v alu a
t
io n
of N
a n of i l
tr a
t
io n
P
e rf
o rm
a n c e2
9
3
.2
.1
D
et
e rm i
n at
i
o n of O
p
e r ati
ng C
o nd i
t
io n s
2 9
3
.2
.2
S
et
t
in
g
of
t
h
eM
em b
ra
n e3 0
3
.2
.4
D
ete r
m
i
nat
i
o n of F l
u xD
e cl i
n e an
d
N
O
M
R
ej
e ct
i
o n3 2
3
.2
.5
D
et
e rm in a
t
io
n o
f F lu x
R
ec
o ve
ry
3 3
3
.2
.6
D
et
e rm in a
t
io n
o
f F in a
l C l
e a nW
at
e rF l
u x3 3
3
.3
W
at
e rS
am
p
l i
ng
3
3
3
.4
A
n
al
y t
ic a
l
M
et
h
od
s3 4
3
.4
.1
T O C
3 4
3
.4
.2
U V
-
2 5 4 A b
s o rb
an
c e3 5
3
.5
A
n
al y
si
s of Su r
f
a ce
M
o rp h
olo
g
y
3 5
3
.5
.1
A
to
m
i
cF
o r c eM
i
c r o s c op
y
3 5
3
.5
.2
S
c a nn
i
ng
E
l
e ctr o
n
M
i
c r o s c op y
3 6
4
.0
R E
SU L T S A N D
D I
S C U S S
I
O N
3 7
4
.1
C
om p
a ris o n o
f R B SM
T
a nd B
a
R
eM
T
3 7
4
.1
.1
M
em b
ra
n eS
et t
i
ng
3 8
4
.1
.2
D
u rh
am
,N C
-
F
al l S
am
p
l
e4
0
4
.1
.3
F
ay
et
te v
i l l
e,N C
-
W
in
t
e rSa
m
p l
e4 4
4
.1
.4
D
u rh
am
,N C
-
W
i
nte r
S
am
p
l
e4
8
4
.1.
5
R
el
at
i
o n sh i p B
etw
e e nN O
M
R
ej
e cti
o n a nd Sy
st
em
R
e c o v e ry
5 4
4
.1.
6
F
e asi b i l i
t
y
of N F f
o rD
u rh
am
a nd
F
ay
et t
e vi l l
e,N C
5 9
4
.2
M
o rp h
olo
g y
of
M
em b
r an eS
u rf
a c e6 1
4
.2
.1
A
to
m i
cF
o r c eM
i
c r o s c op y
6
2
4 2
.2
S
c a im ing
E l
e ctr o n
M
i
c r o s c op y
6 5
5
.0
C O N C L U SI O N S
6 8
7
.0
R E F E R
E N C E S
7
0
L I S T
O
F F I
G
U R E S
F
i
g
u r e2
.1
-
S
ch
em
at
i
c of
B
a si
cM
em
b
r a n eE l
em
e nt
5
F
i
g
u r e2
.2
-
F
lo
w
D
i
ag
r am
of
4
-
2
-1
A
r r ay
C
o nf i g
u r at
io n
6
F
i
g
u r e2 3
-
S
ch
em
at
ic
of R B S
M
T
1 1
F
i
g
u r e2
.4
-
C
om
p
a ri
s o n of
S
ol
ut
eC
o n c e nt
r at
i
o nf
o r a4
-2
-1 A
r r ay
a nd R B
SM
T
w
i
th I
n c r e a si
ng R
e c o v e ry
at
aD
e si
g
nF
lu x
of
14 g
f d
1 7
F i g
u r e2
.5
-
C
om
p
a ri
s o n of S
o
lu
t
eC
o n c e nt
r at
io
nf
o ra
4
-
2
-1 A
r r ay
a nd R B S
M
T
w i
th I
n
c r e a si
ng R
e c o v e ry
at
aD
e si g
n
F l
u x of 18 g f d
17
F
i
g
u r e2
.6
-
C
om p
a ri
s o n of S
olu
t
eC
o n c e nt
r ati
o nf
o r a4
-
2
-1 A
r r ay
a nd R B S
M
T
w i
th
I
n c r e a si
ng
R
e c o v e ry
at
aD
e si
g
n
F l
u x of 2 4
g
f d
1
8
F
i
g
u r e2
.7
-
S
ch
em
at
ic o
f B
atc
h R
e cy
cl
eM
em b
r an
eT
e st
1 9
F
i
g
u r e3
.1
-
Sc
h
em
at
ic
o
f F l
at
Sh
e et
M
em b
r an
eT
e st
C
el
l
2 4
F i g
u r e3
.2
-
S
ch
em
at
ic o
f R B S
M
T A
p
p
a r at
u s2 6
F i g
u r e3
.3
-
Sc
h
em
at
ic o
f B
aR
eM
T A p p
a r at
u s2 8
F
i
g
u r e3
.4
-
Sc
h
em
at
ic
fo r
th
eC
o n c e nt
r at
i
o n of N O
M
3 0
F i
g
u r e4
.1
-
T
y
p i
c al P
at t
e rn
of
F
l
u xD
e cl in e
D
u rin
g
Se
t t
i
ng
39
F i
g
u r e4
.2
-
F
lu x
D
e cl i
n eC
om
p
a ri
so n
of
R
B SM
T
an
d
4
-L B
aR
eM
T
O
p
e r at
ed
at
9 0
%
R
e c o v e ry
-
D
u rh
am
,N C
-
F
al l Sa
m
p
le
4 1
F i
g
u r e4
.3
-
T O C
R
ej
e ct
i
o nf
o r aR B SM
T
a nd
a4
-L B
a
R
e
M
T O p
e r at
ed
a
t
9 0
%
R
e c o v e ry
-
D
u rh
am
,N C
-
F
al l Sa
m p l
e4
2
F
i g
u r e4
.4
-
U V
-2
5
4 R
ej
e ct
io
n
f
o r aR
B
S
M
T
a nd
a4
-L B
aR
eM
T
O
p
e r at
ed
at
9 0
%
R
e c o v e ry
-
D
u rh
am
,
N C
-
F
al l Sa
m
p
l
e4
3
F
i
g
u r e4
.5
-
F lu x
D
e cl i
n eC
om
p
a ri
s o n of
R
B SM
T
a nd
4
-
L
a n
d 15
-L
B
aR
eM
T
O
p
e r at
ed
at 8
0 %
R
e c o v e ry
-
F
ay
ett
e vi l l
e,N C
-
W
i
nt
e rSa
m
p
le
4 5
F i g
u re
4
.6
-
T O C R
ej
e ct
i
o nf
o r aR B SM
T
a nd
a4
-L
an
d 15
-L B
aR
eM
T
O p
e r at
ed
at
80
%
R
e c o v e ry
-
F
ay
et t
e vi l l
e,N C
-W
in
te r
S
am p l
e4 6
F
i g
u r e4
.7
-
U V
-
2
5 4 R
ej
e ct
io n
f
o r aR B
SM
T
a nd
a4
-L
a nd
1
5
-L
B
aR
eM
T
O p
e r at
ed
at
8
0 %
R
e c o v e ry
-
F
ay
et t
e vi l l
e,N C
-
W
in
t
e rS
am
F i
g
u r e4
.8
-
C
om
p
ari
s o n of
P
e rm
e at
eW
at
e rQ
u al i
t y
f
o rR B
S
M
T
a nd
4
-L
a nd 15
-L
B
aR
eM
T O p
e r at
ed
at
8
0%
R
e c o v e ry
-F
ay
et t
e vi
l
le
,N C
-
W
in
t
e rS
am
p
l
e4 7
F i
g
u r e4
.9
-
F
lu x
D
e cl i
n eC
om p
ari
s o n of
R B
S
M
T
a nd 1 5
-L B
aR
eM
T
O
p
e r at
ed
at
8 0 %
R
e c o v e ry
-
D
u rh
am
,N C
-
W
in
t
e rS
am
p
l
e5 0
F i
g
u r e4
.10
-
F l
u xD
e cl i
n
eC
om
p
ari
s o n of R B S
M
T
a nd 15
-
L
B
aR
eM
T
O
p
e r at
ed
at
3 0
%
R
e c o v e ry
-
D
u rh
am
,N C
-
W
in
t
e rS
am
p
l
e5 0
F
i
g
u r e4
.1 1
-
T O C R
ej
e ct
i
o nf
o r aR
B SM
T
a nd
a1
5
-L B
aR
eM
T
O p
e r at
ed
at
3 0 % R
e co
v e ry
-
D
u rh
am
,N C
-
W
i
nt
e rS
am
p l
e5 2
F i g
u r e4
.1 2
-
U V
-
2 5
4
R
ej
ec
ti
o nf
o r aR
B
S
M
T
a nd
a1 5
-L B
aR
eM
T
O p
e r at
ed
at
3 0
%
R
e
c o v e ry
-
D
u rh
am
,N C
-
W
i
n t
e rS
am
p
l
e5 2
F i g
u r e4
.1 3
-
T O C R
ej
e ct
i
o nf
o r aR B S
M
T
an
d
a15
-L B
a
R
eM
T
O
p
e r at
ed
at
8 0
%
R
e c o v e ry
-
D
u rh
am
,N C
-
W
i
n
t
e rS
am
p
l
e5 3
F i g
u r e4
.14
-
U V
-2
5 4
R
e
j
e cti
o nf
o r aR B S
M
T
a nd
a1 5
-L B
aR
eM
T
O p
e r at
ed
at
8 0 % R
e c o v e ry
-
D
u rh
am
,N C
-
W
i
nt
e rS
am
p l
e5 3
F i g
u r e4
.15
-
I
m
p
a ct
o
f
r e c o ve
ry
an
d p
r e s s u r e o nf
e ed
a nd
b
ul k
r ej
e ct
io n s
f
o r sy
st
em
s c o nt
r oll
ed b
y
si
e vi
ng
(
a)
, c o n v e ct
i
o n(
b
)
, an
d d i f f
u si
o
n
(
c)
57
F i g
u r e4
.16
-
C
om p
ari
s o n of
R B
S
M
T
a nd B
aR
eM
T
N O
M
R
ej
e ct
i
o nw i
th I
n c r e a si
ng
R
e c o v e ry
59
F i g
u r e4
.17
-
A F
M M
i
c r og
r ap h
of U
n u s ed H
y
d
r a n a ut
ic s
N T R
-7 4 5 0
M
e
m b
r a n e6 4
F i g
u r e4
.18
-
A F
M M
i
c r og
r ap h
of F
o ul
ed
H y
d
r a n a uti
c sN
T
R
-74 5 0
M
em b
r a n eD
u rh
am
,N C
-
F
al l S
am
p l
e6
4
F
i
g
u r e4
.1
9
-
SE
M M
i
c r og
r ap h
of N O
M
F
o ul
an
t
M
at
eri
al A d
s o rb
ed
t
oM
em b
r a n eB
ef
o r eC l
e a nin
g
-
D
u rh
am
,N C
-
W
i
nt
e rS
am
p
l
e6 6
F
i g
u r e4
.2
0
-
SE
M M
i
c r og
r ap
h
of
B
i
olo
g i
c al F
o ul
a nt
M
at
eri
al A d
s o rb
e
d
t
oM
em
b
r a ne
B
ef
o r eC l
e an
i
ng
-
D
u rh
am
,N C
-
W
i
nt
e rS
a
m
p l
e6 6
F i
g
u r e4
.2 1
-
SE
M M
i
c r og
r ap h
of N O
M
F
o ul
a nt
M
at
eri
al A d
s o rb
ed
t
oM
em b
r a n eA ft
e rC l
e a ni
ng
-
D
u rh
am
,N C
-
W
in
t
e rS
am p l
e6
7
F i g
u r e4
.2 2
-
SE
M M
i
c r og
r ap h
of B i
olo
g
i
c al F
o ul
a nt
M
at
eri
al A d
s o rb
ed
t
oM
em b
r a n eA ft
e rC le a n
in
g
-
D
u rh
am
,N C
-
W
i
nt
e rSa
m
L I
S
T
O
F
T A
B L E S
T
ab
l
e2
.1
-
M
a s s
T
r a n sf
e rC
o ef f
i ci
e nt
sf
o rL H SD
M
od
el
15
T
ab
l
e2
.2
-
D
e si
g
nC
o nd it
i
o n sf
o r4
-2
-1
A
r r ay
a nd
R
B S
M
T
1 5
T
ab
l
e2
.3
-C
om p
ari
s o n of S
am
p
l
eV
ol
um
eR
eq
ui
r em
e nt
sfo r
t
h
eR
B
S
M
T
a nd
B
aR
eM
T
2
1
T
ab
l
e4
.1
-
R
e c o v eri
e s an
d B
at
ch
V
ol
um
es
I
n v e st
i
g
at
ed
f
o rE
a ch S
am
p
l
e3 7
T
ab l
e4
.2
-
I
n
i
t
i
al Sp
e ci f
i cF l
u x of
t
h
eH y d
r a n a ut
i
c sN T R
-7 4 5 0
M
em b
r an e
3 9
T
ab l
e4
.3
-
M
a s s o
f T O C R
e c o v e r ed A ft
e rC l
e a ni
ng
sF
ay
ett
e vi l l
e,N C
L I S
T
O
F S
Y
M
B
O
L
S A N
D A
B B R E V I A T
I
O N S
A
A F
M
B
al
R
eM
T
B
aR
eM
T
C
oD B P
G A C
H A A S
I C R
J
J
sK
L H SD
M
C L
N F
N O
M
P
cP
fP
p
P
sfQ
cQ
fQ
pQ
rQ
sfQw
A
ct
i
v em
em
b
r a n e s u rf
a c e a r e a(tf )
A
t
om
i
cf
o r c em i
c r o s c op y
B
at
ch
I
n t
e r n al R
e cy
cl
eM
em
b
r an
eT
e st
B
at
ch R
e cy
cl
eM
em
b
r a n eT
es
t
C
o n c e ntr a
t
e so
l
ut
e c o n c e nt
r at
i
o n(m g /
L
)
F
e
ed
s ol
ute c o
n
c en t
r ati
on t
om
em
b
r an
e el
em
en
t
(
m
g
/L
)
P
e rm
e at
e s ol
ut
ec
o n c e nt
r at
i
on
(
m
g/
L
)
C
o n c e nt
r at
i
o n of
s ol
ut
ei
n sy
s
t
em f
e
ed
(m g/ L
)
D i
sin
f
e ct
i
o nB
y
-P
r od
u ct
G
r an
ul
a r a ct
i
v at
ed
c a rb
o nF i
v eH
a
l
o a c et
i
cA
ci d
sI
n
f
or
m
at
i
o nC
ol l
e ct
i
o nR
ul
eF l
u x of w
at
e rt
h
r o ug h m
em
b
r a n e(g
al/ ft
^-d
a
y
)(g f d
)
F
l
ux
of
s ol
ut
e a c r o s sm
em
b
r a n e s u rf
a c e(
m
g / ft
^-d
ay
)
M
a s st
r a n sf
e r c oe
ff
i ci
e nt
of
s ol
ut
e(
ft / d
ay
)
W
at
e rm
a s st
r a n sf
e r c o ef f
i ci
e nt
(
g
f d/
p
si
)
L i
n e a rh
om
og
e no
u s s ol
ut
i
o nd i f f
u si
o nm
o
d
el
M
ax
i
m
um
C
o nt
am
i
n a nt
L
e ve
l
N
a n of
il
tr a
t
i
o nN
at
u
r al
o rg
a ni
cm
at
t
e rC
o n c e nt
r at
ep
r e s s u r e(p
si g
)
F
e ed
p
r e s s u r eto
m
em b
r an
e el
em
e nt
(
p
si g
)
P
e rm
e at
ep
r e s s u r e(p
si
g
)
P
r e s s u r e of
sy
st
em f
e ed
(
p
si g
)
C
o n c e nt
r at
ef l
ow
r at
e(
g p m
)
F
e ed f l
ow
r at
et
o
m
em
b
r an
ee
l
em
en
t
(
gp
m
)
P
e rm
e at
ef l
ow
ra
t
e(
g p m
)
R
e cy
cl
efl
ow
r at
e(
g p
m
)
S
y
ste
m
f
e ed fl
ow
r at
e(
g p
m
)
C
o n c e nt
r at
ew
a st
efl
ow
r at
e(
g p
m
)
R
t,B
ul k
r ej
e cti
o n(% )
R B S
M
T
R
ap i d
B
en
ch
-S
c a
l
e
M
em b
r an
eT
e st
R
fF
e ed
r ej
e ct
i
o n(
%
)
R
„R
e c o v e ry
of m
em
b
r a n e el
em
e nt
(
%
)
R
jS
y
st
em
re
c o v e ry
(
%
)
S E
B
T
S i
n
g
l
eE l
em
en
t
B
e nc
h T
e st
SE
M
S
c a nn
i
n
g
el
e ct
r o nm
i
c r o s c op y
T T H
M
T
ot
al
T
ri h
al
om
et
h
an
e sT
O C
T
ot
al
o rg
a ni
c c a rb
on
U S E
P
A
U
nit
ed S
t
at
e sE
n
vi
r o nm
en
t
al
P
r ot
e ct
i
on
A g
en c
y
U V
-2 5
4
U l
t
r a-V i
ol
et
ab
s o rb
a n c e at 2 5 4
nm
Z
jC
om b i
n ed
m
a s st
r a n sf
e r c o ef f
i ci
e nt
A
C
C
on
c e nt
r at
i
o ng
r ad i
e nt
(m g/ L
)
A
P
P
r e ss
u r eg
r ad i
e nt
of
m
em b
r a n e sy
st
em
(p
si g
)
A C K N O
W
L
E D
G
E
M
E N T S
I
w
o ul d l i k
e
to
a ck
n
ow
l
ed
g
et
h
e s up p
o rt
of m
y
w i f
e,Sh
e n a nR
i d
d ic
k
, a nd d
a ug
h
t
e r,Jo r
d
a nR i d d i
ck
.I
w
o
ul d
al
s ol i k
et
o a ck
n ow l
ed
g
et
h
ep
ati
e n c e a nd
g
ui d
a n c e of D
r.F
r an
ci
sA
.D i G i
an
o .A
sp
e ci
al
t
h
a nk
si
sg
iv e
n
t
oD
r.P
h
i U
p
C
.Si
ng
e r a nd D
r .D
a vi d
L
ei
th f
o
r s e r vi
ng
o nm
y
c om
m
it
t
e e.F
in a n c
ia
l
s up p
o rt
fo r
t
h i
s r e s e a r ch w
a sp
r o vid
ed b
y
th
eN
o rth C
a
ro
l i
n aW
a
t
e rR
es
o u r ce
sR
e s e a r ch I
ns
t
it
ut
e.1.
0
I N T
R O
D U
C
T I
O
N
I
nt
h
ei
nt
e r e st
of p
ub l i
ch
e al
t
h
,t
h
eU
ni
te
d S
t
ate s
E
n vi
r o nm
e nt
al
P
r ot
e ct
i
o nA g
e n cy
(
U SE
P A
)
h
a sp
r op
o s ed
t
h
e r ed
u ct
i
o n of m
a xi m
um
c o nt
am i
n a nt
l
e v el
s(M
C L
s)
f
o r s e v e r al
c
h l
o ri
n at
ed d i
si
nf
e ct
i
o nb
y
-p
r od
u ct
s(
D
B
F
s)
i
n cl
ud i
ng
to
t
al t
ri h
al
om
e t
h
a n es
(
T
T
H
M
s)
a n
d
f
i
v eh
al
o a c et
i
c a ci
d
s(
H
A
A
S
)
.T
h
e n ew
M
C
L
s a r e e xp
e ct
ed
t
ob
ei
m
p l
em
e nt
ed i
nt
w
op
h
a s e s.P h
a s eI
r eq
ui
r e s c e rt
ai
n ut
i l i
t
i
e st
o r ed
u c eT
T
H
M
s a nd H A A
S t
o80
a nd 6 0
(
ig
/
L
, r e sp
e ct
i
v el
y
,w h i l
ePh
a s eI
I i
s e xp
e ct
ed
t
ot
i
g
h
te n
t
h
e s el i
m
i
t
s e v en
f
u
rt
h
e rt
o4 0
a
n
d
3
0
p g
/
L
.A
s a r e s ul
t
of
t
h
e s ep
r op
o s ed
r eg
ul
at
i
o n s,t
h
eU S
E
P A
p
r om
ul
g
at
ed
t
h
eI
nf
o rm
at
i
o nC
ol l
e ct
i
o nR
u
l
e(
I C
R
)
t
o e v al
u at
et
h
e ef f
i c a cy
of
t
w
o al
t
e r n at
i
v et
r e at
m
e nt
p
r o c e s s e s, n an
of
il
tr a
t
i
o n(
N
F
)
a nd g
r a n ul
a r a ct
i
v at
ed
c a rb
o n(
G A C
)
ad
s o rp
t
i
on
,f
o rt
h
er e
m
o v al
of
n atu r a
l
o rg
a ni
cm
at t
e r(
N O
M
)
,t
h
e a c c ep
t
ed p
r e c u r s o rto
D
B P
s.S
p
e ci f i
c al l
y
,t
h i
s a sp
e ct
of
t
h
eI C R
ap
p l i
e st
o ut
i l i
t
i
e s s e r vi
ng
o v e r10 0
,0 0 0 p
e r s o n sw i
t
h
a s u rf
a c ew
at
e r s o u r c eh
a vi
ng
at
ota
l
o
rg
a ni
c c a rb
o n(
T O C
)
c o n c e nt
r at
i
o n ,t
h
e a c c ep
t
ed
s u r r og
at
ef
o rN O
M
, e x c e ed i
ng
4
.0 m
g
/ L
o rg
r o un
dw
at
e r s o u r c e ut
i l i
t
i
e s s e r vi
ci
ng
o v e rS0
,0 0 0
p
e r s o n sw
i
t
h
afi
ni
sh
ed w
at
e rT
O C
e x c e ed
i
ng 2
.0
m
g / L
.T
h
e s e ut
i
l
i
t
i
e sw i
l
l b
e r eq
ui
r ed
t
o c o nd
u ct
p i l
ot
-s c al
e o rb
e n ch
- s c al
e st
ud i
e st
od
et
e rm i
n et
h
et
e ch
ni
c al f
e a si b i l i
t y
a nd
e c o n o
m i
c vi
ab i h
t
y
of
t
h
ese
p
r o c e s s e sf
o rt
h
e r em
o v al
of N O
M
.T
h
e e v al
u at
i
o n of b
e n ch
-s c a
l
e stu
d i
e sf
o rN
F w
i l
l
b
et
h
ef
o c u s of
t
h i
s r e s e a r ch
.I
n o rd
e rt
od
e v el
op
a nd
e v al
u ate
b
e n ch
a nd
p
i
l
ot
-s c al
e st
ud i
e sf
o rN
F
ef f
e ct
i
v el
y
, a nu n
d
e r st
a nd i
ng
of
t
h
ed
e si
g
n a nd
op
e r at
i
o n of f
ul l
-s c a
l
eN
F
sy
st
em
si
s n e c e s s a ry
.M
a ny
f
a ct
o r s af f
e ct
t
h
ew
at
e rq
u al i
t
y
a nd
q
u a nt
i
t y p
r od
u c ed i
n af
ul l
-s c al
eN F p l
a nt
w h i
ch
i
n cl
ud
ep
r e s s u r e,te
m
p
e r atu r e
, c r o s s-
fl
ow
v el
o ci
t y
, a nd
r e c o v e ry
.M
o st
f
ul l
-s c a
l
e su
ti l i
z ed i f f
e r e nt
i
al f l
ow
el
em
e nt
sw h i
ch h
a ve a sp
i
r al
-w
o u n
d
con
fi
g
ur at
i
o n.I
nd
i
f f
e r e nt
i
al
f
l
ow
el
em
e nt
s,t
r e at
ed
w
at
e rp
e rm
e at
e st
h
r o ug
h
t
h
em
em b
r a n e s u rf
a c et
a ng
e nti
al
t
ot
h
ef
e ed f l
ow
.O ft
e nt
i m
e s,t
h
e s e el
em
e nt
s a r ep
o si
ti
o ne
d in
s e ri
e sw h i
ch
c on
st
i
t
ut
e s am
o
d
ul
e.T
oi
n c r e a s et
h
e r e c o v e ry
of
t
r e at
ed
w
at
e r,
t
h
em
od
ul
e s a r ed
e si
g
n ed
t
o op
e r at
ei
na
4
-2
-1
a r r a
y
sy
st
em
.I
n a n a r r ay
sy
st
em
,t
h
e c o n c e nt
r at
efr
o
m
th
e
m
od
ul
e si
nt
h
ef
i r st
t
w
o st
ag
e si
s u s ed
a st
h
ef
e ed
t
ot
h
em
od
ul
e sw h i
ch f
ol l
ow
.A
s a r e s ul
t,
th
e r e c o v e ry
of
t
r e at
ed w
at
e rt
of
e ed w
at
e ri
si
n c r e a s ed fr
om
1
0
%
-2 0
%
t
o a r o u nd 8 0 %
-9 0 %
.
A
d
r aw b
a ck
t
oth
e4
-2
-1
a r r a
y
sy
st
em i
st
h
ei
n c r e a s ed
p
ot
e nti
al f
o
rf
o uli
ng i
nt
h
e s e c o nd
a n
d
t
h i
rd
st
ag
e sd
u et
oth
ei
n c r e a s ei
nN O
M
c o n c e nt
r at
i
o n .T
o r ea
s o n ab l
y
e v al
u at
et
h
ec o n
d i
t
i
o n sa
t
f
u
l l
-s c al
e,
b
e n ch
a nd p i l
ot
-s c a
l
eN
F
st
ud i
e ss
h
ou
l d b
e ab l
et
o si m
ul
at
et
h
ei
n c r e a s ei
n r e c o v e ry
a sw
el l
a s op
e r at
ew i
th i
nth
e s am
e r a ng
e of p
r e s s u r e,t
em
p
e r at
u r e a nd
c r o s s-
f l
ow
v el
o ci
t y
.T
h
em
o st
p
r a ct
i
c al
e
v al
u at
i
o n of N F
w
o ul d b
eth
r o ug h
t
h
e u s e of p i l
ot
-s
c
al
e
st
ud i
e s.I
nc o
m
p
a ri
s o nt
ob
e n ch
-s c a
l
e st
ud i
e s,t
h
ey
w
o ul d
p
r o vi d
eb
ot
h
t
h
e c o n s ul
t
i
ng
e ng
i
n e e r a nd
u
t
i l i
t y
w i
t h
m
o r e c o nf
id
e n c ei
nt
h
e s c al i
ng
of
t
h
e r e s ul
t
st
o af
ul l
-s c al
ep
l
a nt
.H
ow
e v e r ,p i l
ot
st
ud i
e s a r eh m i
t
ed b y
th
ei
rl
a ck
of
op
e r at
i
o n al f l
e xi b i l i
t y
,m
o st p
a r am
et
e r s a r ef
i x ed
a n
d p
r o c e s s op
t
i m i
z at
i
o ni
sd
i f fi
c ul
t
.E q
u al
l
y
i m
p
o rt
a nt
,t
h
e e c o n om i
ci
n v e st
m
e nt
i
nt
e rm
s of
eq
ui p m
e nt
a nd
t
i m
ei
sm
u ch
g
r e at
e rf
o rth
ep
i l
ot
-s c al
et
h
a nt
h
eb
e n ch
-s c a
l
es
t
ud
y
.T h
u s, a
b
e n ch
-s c a
l
e st
ud
y
w
o ul d b
e a n at
t
r a cti
v e al
t
e r n at
i
v et
o ap
i l
ot
-s c al
e st
ud y
i f m
o r e c o nf
id
e n c ei
nt
h
e u s e of
th
ed
at
af
o r e v al
u ati
o
n of
p
ro
c e s sf
e a si b i l i
t y
w
e r eD
u eto
t
h
el i
m
i
t
ed
e xp
eri
e n c ei
nb
e n ch
-s c al
et
e st
i
ng
of N
F
and h i
g
h
cost
of
p
i l
ot t
e st
i
ng
,m
a ny
ut
i l i
t
i
e sm
ay
n ot
c o n si d
e rth
i
ste c
h
n ol
og y
a s a n al
te
rn
ati
v e.T h
e r ef
o r e,
t
h
ed
e v el
op
m
e nt
a nd
v e ri f
i c at
i
o no
f b
e n ch
-s c a
l
e st
ud i
e si
s c ri
t
i
c al
t
ot
h
e ut
i l i
t
i
e s a nd
c o n s u
l
t
i
ng
e ng i
n e e r si
n e v al
u at
i
ng p
r o c e s sf
e a si b i l i
t
y
.A
n
y
b
e n ch
-s c a
l
em
em b
r a n et
e st
s
h
o ul
d
b
e ab
l
et
o si
m
ul
at
et h
ep
r a ct
i
c al
r a ng
e of
p
r e s s u r e a nd
c r o s s-f l
ow
v el
o ci
t
y
.A
si m p
o rt
a nt
,t
h
eb
e n ch
-s c a
l
e st
ud y
sh
o ul d b
ec
o nd
u ct
ed w i
t
h
a r ep
r e s e nt
at
i
v ew
at
e r s am
p l
ei
n cl
ud i
ng
t
h
e ab i l i
t
y
to
si m
ul
ate
t
h
ei
n c r e a s ei
nT O C d
u et
o r e c o v e ry
at t
h
ef
ul l
-s c al
e.T h
ep
u rp
o s e of b
e n ch
-s c al
em
em
b
r an et
e st
si
st
om
e a s u r et
h
e e x
t
e nt
of
r ej
e ct
i
o n ,t
h
ew
at
e rf l
u xt
h
r o ug h
t
h
em
em b
r a n e, a nd
t
h
e e xt
e nt t
ow h i
ch m
em b
r a n ef l
u xd
e cl i
n e si
n
t
i m
ed
u et
of
o ul
i
ng
.T
om
e et
t
h
e s eg
o al
s,t
h
eb
e n ch
-s c a
l
et
est
n e ed
st
ob
e c o nd
u ct
ed f
o ra
t
l
e a st
fi
v ed
ay
st
o a ch i
e v e s uf fi
ci
e nt
i
nf
o rm
at
i
o n ab
o ut
fl
u xd
e cl i
n e a nd w
at
e rq
u al i
t y
.F
i
n al l
y
,
t
h
e r e s ul
t
s of
ab
e n ch
-s c a
l
et
e st
sh
o ul d b
e c o n si d
e r ed
a sg
ui d
el i
n e sf
o rt
h
ef
u rt
h
e re v a
l
u at
i
o n of N F i
np i l
ot
st
ud i
e s and
n ot
a s c ri
t
e ri
af
o
rt
h
ed
e si g
n of f
ul l
-s
c al
es
y
st
em
s.I
n r e sp
o n s et
ot
h
e n e ed
f
o rb
e n ch
-s c al
et
e st
i
ng
,t
h
eI
C
R
r e c om
m
e nd
st
w
ob
e n ch
-s c
a
l
em
em b
r a n et
e st
s,t
h
e r ap
i d b
e n ch
-s c a
l
em
em b
r a n et
e st
(
R
B S
M
T
)
a nd
t
h
e si
ng l
e el
em
e nt
b
e n ch
te s
t
(
SE B T
)
.A l
t
h
o ug h
t
h
eI
C
R
i
n cl
ud
e st
h
eS E B T
,
i
t
i
si m p
o rt
a nt t
o
r e c og
ni
z et
h
at
a v e ry
l
a rg
e v ol
i un
e of w
ate r
i
s r eq
ui
r ed b
e c a u s e of
t
h
e r el
at
i
v el
y
l
a rg
e s u rf
a c e a r e ao
f
a si
ng
l
e sp
i
r al w
o u nd m
em b
r a n e el
em
e nt
.I
nf
a ct
,
t
h
eS E
B
T i
s o nl y
p
r a ct
i
c al i f
c o n
d
u ct
ed
at
th
ew
ate r
ut
i l i
t y
.I
n c o nt
r a st t
ot
h
eSE
B T
,
t
h
eR B S
M
T d
e v e