Technical Manual

Design of the Filtration Stage 

 

 

 

17 | 37 

 

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

 

 

Pressure Measurements 

The TMP is measured according to the equation given in chapter 3.2. Therefore pressure sen-

sors  must  be  installed  at  the  feed  and  on  the  permeate  headers  in  each  UF  rack.  In  case  of 

smaller UF racks without headers then the pressure sensors must be located near to the mem-

brane module to reduce the influence of pressure loss caused by piping. 

The pressure during back flush shall be monitored to ensure that back flush is carried out cor-

rectly and within the allowed pressure limit of the UF modules. The back flush TMP should be 

similar for each back flush. Investigation has to be done if that is not the case. 

The feed pressure must be measured before and after the pre-treatment filters in order to de-

termine the differential pressure in order to decide for cleaning or replacement of the pre-filters 

elements. Additionally, it also allows for manual monitoring to ensure that the pre-strainer is op-

erating correctly.  Correct operation of the pre-straineris important to protect the  membrane for 

the entrance of harmful particulate matter. 

The air blower pressure (P2) shall be monitored closely as well to ensure that there is sufficient 

pressure to push the air into the modules and the pressure into the modules must not exceed 

0.6 bar. 

 

Flow measurement 

A permeate flowmeter shall be installed at least to the permeate line in order to monitor the cor-

rect flow during back flush and filtration. If the UF plant consists of multiple UF racks then the 

backflush flow transmitter can be located with the commonly used back flush pumps and hence 

is shared with other UF racks. 

 

Turbidity measurement  

A turbidity measurement can be added in order to monitor the permeate turbidity and to detect 

a potential fiber breakage  or system failure.  However the turbidity sensor could  be omitted as 

periodic sampling and turbidity analyses on a hand-held analyzer is usually sufficient to monitor 

the performance of the UF system.  

 

pH measurement  

During  the  soak  period  of  the  EBF  the  operator  shall  take  samples  and  check  if  the  recom-

mended  pH  is  achieved  for  effective  cleaning  effect.  Additionally,  the  pH  range  must  be  at-

tained according to MICRODYN AQUADYN

®

 UA860 data sheet.  

5.1.5  Piping 

A  series  of  pipes  and  fittings  are  necessary  for  connections  to  the  auxiliary  equipment  and 

modules.  A  plumbing  system  according  to  good  engineering  practice  is  imperative  to  ensure 

the entire UF system works at its optimum. The necessary piping shall be designed effectively 

without dead legs and as compact as possible and with minimum quantity of fittings such as el-

bows to minimize pressure losses across the UF rack. 

The feed  and  permeate piping  shall  be  designed  with  a  flow  velocity  max.  1 m/s  (V

p

  <  1 m/s) 

while the backwash piping designed with a flow velocity not more than 2 m/s (V

b 

< 2 m/s), tak-

ing into account that air provided by Air Scouring (AS) is present. Air pockets in the piping up-

stream, inside the UF rack and downstream the UF rack shall be avoided. In the event it cannot 

be avoided to have or accumulate air pockets in the piping then those shall be vented on a fre-

quent basis by installing vent valves at the top of the piping. 

---

Design of the Filtration Stage 

 

 

 

18 | 37 

 

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

 

 

5.1.6  Air Quality Requiremment 

During UF system operation, compressed air is required for pneumatic valve, air-scouring and 

integrity testing (if applicable). Compressed air supply shall meet the following specifications: 

Pneumatic  valve  operations:  ISO  8573-1,  class  2/3/2  (oil/water/particles)  @  6  barg  min.  pres-

sure. 

Air-scouring: ISO 8573-1, class 1/3/1 (oil/water/particles) @ 1.0 to 2.0 barg pressure. 

Integrity test: ISO 8573-1, class 1/3/1 (oil/water/particles) @ 1.0 (+/- 0.1) barg pressure. 

The air source rate range is indicated on the datasheet in Appendix 

–

 MICRODYN AQUADYN

®

 

UA 860 Data Sheet. 

  Cleaning Strategy 

5.2

Depending  on  the  water  source,  specific  application  and  water  quality,  organic  and  biological 

fouling and inorganic scaling may occur, requiring different cleaning regimes.  

Organic  and  biological  fouling  is  normally  caused  by  growth  of  micro-organisms  and  organics 

adsorbed  on  the  membrane  surface  that  can  typically  be  cleaned  by  executing  a  EBF  or  CIP 

with  sodium  hypochlorite  (NaOCl)  and  sometimes  with  addition  of  caustic  soda  (NaOH),  but 

prevent exceeding pH 10, see also for pH limits on the MICRODYN AQUADYN

®

 UA860 mem-

brane datasheet. 

Inorganic  scaling  is  caused  by  the  precipitation  of  metal  salts  on  the  membrane  surface  that 

can be removed by EBF or CIP with acid, for instance citric acid and/or hydrochloric at pH 2. 

There are two different modes that can be adopted,  EBF and CIP. Additionally, dependent on 

the  feed  water  quality  and  applications,  different  chemicals  can  be  adopted  for  an  optimum 

cleaning efficiency. 

The cleaning frequency depends on the site conditions. 

 

Chemically Enhanced backflush (EBF) 

Back  flush  water  flows  to  the  membrane  module  via  the  back  flush  pump,  at  the  same  time 

chemicals are injected via a dosing pump into the pipeline and well-mixed by a static mixer be-

fore it is sent to the membrane module. Once  the chemicals are in the UF modules the back-

flush pump is stopped and the soak timer is started. 

The purpose is to clean the lumen side of the fibers, as the chemical mixed water will flow from 

the inside of the fiber outwards to the reject outlet. 

After the soak timer has elapsed the backflush pump rinse out the chemicals.  

 

Cleaning-In-Place (CIP) 

A  cleaning  solution  is  prepared  with  clean  water  in  the  CIP  tank  and  with  a  pH  meter  can  be 

checked if sufficient of the desired chemical has been added to the clean water in the CIP tank. 

Before  commencing  to  circulate  the  CIP  solution,  we  strongly  recommend  to  replace  the  pre-

screen from the normal more open screen size to a much tighter screen size of 1 to 5 µm or to 

add  an  additional  safety  screen  with  1  to  5  µm.  The  reason  is  to  capture  the  material  which 

comes out of the UF modules and to prevent re-entry of those back into the UF modules.  

Before  switching  on  the  UF  feed  pump  to  draw  in  the  CIP  solution,  make  that  all  valves  are 

open to enable circulation across the CIP tank and that all other valves are closed. 

Once the pH of the CIP solution is confirmed at the desired pH value, the pre-screen size (bag 

filter) is replaced and all valves are in the correct position, the UF feed pump can be started at a 

low speed. Then the CIP solution is drawn from the CIP tank into the UF system and enter the 

UF modules via the air supply connection (normally used for air supply for the air-scouring) at 

---