|
Microfiltratie
Verwijderen van zwevende deeltjes en bacteriën.
|
Microfiltratie (MF) is een vorm van membraanfiltratie. Tot de groep van membraanfiltratie behoren eveneens: omgekeerde osmose (RO), nanofiltratie (NF) en ultrafiltratie (UF). Het verschil tussen al deze technieken is te zien in onderstaande figuur.
Meer algemene informatie omtrent membraanfiltratie is onderaan deze pagina terug te vinden.
Het werkingsprincipe van microfiltratie verschilt niet zoveel met andere technologieën, zoals omgekeerde osmose. Als grootste verschil kan aangehaald worden dat toepassing van microfiltratie niet voldoende is om drinkwater te bekomen.
Focus microfiltratie:
Bij microfiltratie wordt het water, na de oxidatie, onder druk doorheen een fijnmazig net (membraan) geperst waarbij nagenoeg alle deeltjes worden opgevangen. Het filtraat is vrij van zwevende stoffen en bacteriën.
Door de scheiding via het microfiltratie membraan ontstaan er twee nieuwe stromen:
- De concentraatstroom (= afvalstroom): bevat de componenten die door het membraan tegengehouden worden, namelijk zwevende stoffen en bacteriën.
- De permeaatstroom (= gezuiverde waterstroom): bevat de componenten die doorheen het membraan stromen.
Vervuiling van een microfiltratie systeem:
Vervuiling van de membranen treedt altijd op en is een belangrijk criterium in de toepasbaarheid van membranen. Vervuiling leidt immers tot vermindering van de membraanprestaties.
De vervuiling van het membraan kan drie verschillende oorzaken kennen, namelijk:
- Fouling: de opstapeling van contaminanten aan het membraanoppervlak, soms geïdentificeerd als biofilmvorming.
- Scaling: de vorming van chemische neerslag, te wijten aan de samenstelling van het voedingswater.
- Membraanbeschadiging: beschadiging van het membraan, te wijten aan chemische substanties die met het membraan kunnen reageren.
Om vervuiling van het membraan te voorkomen moet gezorgd worden voor een goede voorbehandeling. Daarnaast moet de filtratie regelmatig onderbroken worden voor een periodieke terugspoeling.
Wat doet deze techniek?
Membraanfiltratie is een verzameling van meerdere technieken, namelijk microfiltratie, ultrafiltratie, nanofiltratie en omgekeerde osmose (of reverse osmose) die op basis van een semi-permeabel membraan verschillende componenten uit het water filteren. Afhankelijk van het type membraan worden zwevende deeltjes en bacteriën (microfiltratie), virussen en eiwitten (ultrafiltratie), pesticiden en tweewaardige zouten (nanofiltratie) en natrium (omgekeerde osmose) weggefilterd.
Hoe werkt deze techniek?
Bij elk van de verschillende vormen van membraanfiltratie wordt water onder druk doorheen een semi-permeabel of heel fijnmazig membraan geperst. Wanneer we spreken van microfiltratie wordt een membraan met openingen van 0,1 tot 20 µm gebruikt en wordt het water aan een druk tussen 0,1 en 3 bar door het membraan geduwd. Ultrafiltratie gebruikt een membraan met openingen van 2 tot 200 nm en het water wordt met een druk van 2 tot 10 bar door het membraan geduwd. Nanofiltratie wordt uitgevoerd met een membraan van 1 nm aan een druk van 5 tot 30 bar en bij omgekeerde osmose wordt een membraan van 0,1 tot 1 nm gebruikt in combinatie met een druk van 10 tot 100 bar. Tijdens het proces van filtratie wordt een permeaatstroom gecreëerd, dit is de stroom die doorheen het membraan kan passeren. Wat nog in deze permeaatstroom aanwezig is, is afhankelijk van het type membraan dat gebruikt wordt. Net als bij andere filters wordt het membraan regelmatig teruggespoeld en worden de stoffen die op het membraan achterblijven weggespoeld in de concentraatstroom. Net als bij de permeaatstroom is de samenstelling van de concentraatstroom afhankelijk van het type membraan dat gebruikt wordt.
Hoe deze techniek onderhouden?
Het systeem van terugspoeling gebeurt bij een membraanfilter normaal automatisch, toch is het belangrijk om regelmatig na te gaan of dit correct gebeurt en of het membraan niet beschadigd is. Na verloop van tijd dient het membraan vervangen te worden om scheuren te voorkomen.
Correct functioneren van deze installaties door regelmatige controle via staalname is raadzaam.
Waar op letten bij toepassen van deze techniek?
Membraanfiltratie is een zeer fijne filtering, daarom is het belangrijk het water voldoende voor te filteren met andere types filters zoals bijvoorbeeld een snelle zandfilter om zoveel mogelijk grotere vuildeeltjes te verwijderen voordat het water via de membraanfiltratie behandeld wordt. Afhankelijk van het gewenste resultaat kunnen membraanfilters gecombineerd worden.
De terugspoelfrequentie van het membraan is cruciaal voor een goede werking van een dergelijk systeem. Wanneer er veel contaminanten opstappelen op het membraanoppervlak kan hier een biofilm gevormd worden, soms ook wel fouling genaamd. Om fouling te voorkomen wordt er soms gespoeld met een anti-fouling oplossing.
Water met een hoge hardheid of veel ijzer kan zorgen voor een chemische neerslag op het membraan, ook wel scarling genoemd, waardoor het membraan snel zal verstoppen. Als dergelijk water door een membraanfilter behandeld wordt is het raadzaam om een voorbehandeling te doen (ontharden of ontijzeren) om dit te voorkomen. Ook hoge gehaltes aan andere opgeloste zouten kunnen een dergelijk effect veroorzaken. Dit kan voorkomen worden door het te behandelen water deels te verdunnen met water lager in opgeloste zouten.
Wanneer ultra- en nanofiltratie gebruikt worden om bacteriën te verwijderen moet men er rekening mee houden dat dit niet voorkomt dat er nadien opnieuw contaminatie van het water kan zijn als gevolg van bijvoorbeeld biofilm aanwezig in de drinkwaterleidingen. Net als bij een UV-ontsmetting is ultra- en nanofiltratie een plaatselijke vorm van verwijdering van bacteriën en andere kiemen en kan besmetting nadien niet uitgesloten worden. Daarom is het vaak raadzaam om na de membraanfiltratie chemisch na te ontsmetten.
Verwijderen van zout door omgekeerde osmose of RO resulteert in zeer zuiver water dat praktisch geen opgeloste zouten meer zal bevatten. Dergelijke water is echter niet geschikt als drinkwater omdat dieren een zekere hoeveelheid zouten in hun drinkwater nodig hebben. Het is daarom belangrijk om na te gaan of er nog voldoende zouten in de permeaatstroom aanwezig zijn of deze eventueel terug te verhogen via toevoeging van een gecontroleerde hoeveelheid zouten.
Omdat gewerkt wordt met zeer fijnmazige membranen is het niet altijd mogelijk om voldoende debiet te halen na een membraanfiltratie. Voldoende buffer van behandeld water in een dagvoorraad is daarom vaak noodzakelijk.
