Technical Manual

Design of the Filtration Stage 

 

 

 

13 | 37 

 

Form-No: TM-WW002 //  Revision: A // Date: Oct. 10, 17 

 

 

 

 

Figure 6: Membrane module dimensions 

 

5 

Design of the Filtration Stage 

 

Operational specifications are detailed in MICRODYN AQUADYN

®

 UA860 data sheet (Ap-

pendix) 

The most important aspect of the UF system design is choosing the correct flux rate for a given 

water source, application and a specified set of water parameters. If there are temperature fluc-

tuations over the year then the lowest temperature shall be considered when choosing the flux 

rate. Subsequently, the required membrane area can be determined based on the chosen flux 

rate.  The  design  of  the  entire  system  accounts  for  any  disruptions  and  shut-downs  due  to 

cleaning,  disturbances  as  well  as  any  process  impacts  from  both  upstream  and  downstream 

processes e.g. RO system operations and CIP downstream.  

In  case  of  industrial  water  applications,  please  contact  your  local  MICRODYN-NADIR  repre-

sentative, we recommend conducting pilot tests before designing a full scale plant. 

A basic P&ID of an MICRODYN AQUADYN

®

 UA860 plant is detailed in Appendix 

–

 Basic P&ID   

 

Auxilliary Equipment 

5.1

5.1.1  Tanks 

In order to prevent frequent start/stops of the system, the volume of tanks upstream and down-

stream the UF system shall be sized correctly. 

---

Design of the Filtration Stage 

 

 

 

14 | 37 

 

Form-No: TM-WW002 //  Revision: A // Date: Oct. 10, 17 

 

 

The tanks shall be designed with inlet/outlet valves, drain valves, open overflow pipe and level 

switches  and  level  transmitter  for  the  proper  liquid  level  control  in  the  tanks.  The  level  switch 

should have the ability to detect high level in order to prevent overfilling and to detect low levels 

in order to stop the operation of the system to prevent damage to the equipment (pumps) and 

membrane  modules.  It  is  recommended  to  equip  the  permeate/backwash  tank  with  a  level 

transmitter  for  the  control  system  to check  if  sufficient  water  is  present  in  the  tank  to  execute 

and complete the whole hydraulic cleaning or chemically enhanced backwash (EBF). 

The permeate and back flush tank can be designed as a combined tank for easier operation. In 

case of a combined tank, the tank must also be sized sufficiently for the above and in addition 

minimum one back flush per filtration time, taking into account the lost capacity when the sys-

tem is not operating due to hydraulic cleaning / Chemically Enhanced Back Flush (EBF) as well 

as the  water loss through  hydraulic cleanings and EBF in  addition to the  buffer capacity men-

tioned above. 

The  feed  and  permeate/backwash  tanks  have  to  be  constructed  from  non-corroding  materials 

that will not leach contaminants into the water. The water in the permeate / backwash tank has 

to be protected from direct sunlight in order to minimize bacterial and/or algae growth.  

 

Dosing tank(s) 

Dosing tanks are required to store the chemicals required to perform the EBF and cleaning-in-

place  (CIP).  Each  frequently  used  chemical  must  be  stored  in  an  individual  dosing  tank.  It  is 

recommended  for  safety  reasons  that  dosing  tanks  are  placed  in  its  individual  bund  for  con-

tainment in case of leaks. 

It  is  recommended  to  have  sufficient  storage  capacity  in  the  dosing  tanks  for  minimum  one 

week  consumption  of  chemicals.  Please  check  with  the  chemical  supplier  for  suitable  tanks, 

dosing  pumps,  piping,  valves  and  instrumentation  materials  compatible  with  those  particular 

chemicals. 

In case Sodium Hypochlorite (NaOCl) is applied as one of the cleaning chemicals then it is im-

portant to consider that this chemical will lose strength over time and especially at higher envi-

ronment temperature. The degradation rate increases with higher temparture and in direct sun-

light. Hence it is recommended to use a non-translucent tank material and to check the chemi-

cal strength on a frequent basis. Due to off-gassing, the tank must also be designed with vent-

ing of this gas. 

It is recommended to store sodium hypochlorite under dark and cool (≤ 15

 °C) 

conditions. 

 

Cleaning-in-place (CIP) tank 

In case intensive cleaning  is required,  a CIP tank may be required. The cleaning of the  mem-

brane modules in CIP mode requires the cleaning of the membrane on the outer surface. In or-

der to cater for the amount of CIP water needed in the membrane module, each tank should be 

sized for approx. 70 L per membrane module. Additional allowance would need to be done for 

volume of the water in the piping. The tank should also have a freeboard of approx. 20%. 

5.1.2  Pumps and Blowers 

Feed pump 

The feed pump can be designed based on the gross filtration flux; designed head of the pump 

can be determined by the amount of pre-pressure upfront of the pump. Allowance for flow and 

pressure must also cater for any pre-filtration equipment such as auto-filters up front.   

A typical pump to be used can be of a centrifugal design which should be equipped with a fre-

quency  invertor for flow control and smooth ramp up and down at each start and end of filtra-

tion.    

---