Dynamiczny rozwój technologii membranowych jest szczególnie istotny z uwagi na zaostrzające się przepisy środowiskowe, dążenie do gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ) oraz rosnące zapotrzebowanie na wodę – nie tylko przeznaczoną do picia, ale i np. do produkcji żywności. 

W zakresie technik membranowych wyróżniamy: mikrofiltrację (MF) i ultrafiltrację (UF), które służą do usuwania zawiesin i mikroorganizmów, nanofiltrację (NF) – głównie do usuwania jonów dwuwartościowych oraz eliminacji mikrozanieczyszczeń, w tym organicznych, oraz odwróconą osmozę (RO), wykorzystywaną przede wszystkim do oddzielania substancji o małej masie cząsteczkowej, rozpuszczonych w wodzie (w tym przede wszystkim odsalania wody morskiej). Metody te stanowią obecnie jedne z najważniejszych
technologii w zakresie zaawansowanego oczyszczania i ponownego wykorzystania ścieków, na przykład do zastosowań przemysłowych, rolniczych lub nawet jako woda do picia. Poszczególne rozwiązania bazujące na separacji membranowej różnią się zakresem usuwanych zanieczyszczeń, wymaganiami technologicznymi i kosztami eksploatacji.

Stosowanie technik membranowych wiąże się z koniecznością spełnienia określonych wymagań, a także z potencjalnymi problemami, które powinny być uwzględnione przy planowaniu i eksploatacji instalacji. Zalicza się do nich:

• odpowiednie przygotowanie wody przed membranami (co ma szczególne znaczenie w przypadku membran NF i RO – wymagających wcześniejszego usunięcia szeregu zanieczyszczeń znacznie skracających żywotność membran i wymuszających konieczność częstszego czyszczenia); zazwyczaj dostatecznie efektywnym przygotowaniem wody przed membranami NF i RO jest proces ultrafiltracji,
• zagospodarowanie odpadów – w tym wody z płukania membran MF lub UF, czy też koncentratu którego ilość nierzadko osiąga 25% strumienia poddawanego procesowi uzdatniania, 
• wypracowanie odpowiednich metod czyszczenia membran, w tym dobór środków usuwających materię powodującą fouling i scaling,
• dobór antyskalantu (w układach NF i RO)
• zmienność temperaturowa surowca poddawanego uzdatnianiu (niska temperatura wody uzdatnianej czy też ścieków powoduje wzrost oporów hydraulicznych, co przekłada się na zwiększenie wymaganego ciśnienia transmembranowego – tłoczenia); jednocześnie, przy niższej temperaturze obserwuje się wzrost efektywności procesów separacji.

Podstawowymi cechami, którymi powinny charakteryzować się membrany, są: duża efektywność hydrauliczna, dobre właściwości separacyjne, odporność na działanie czynników mechanicznych, chemicznych, biologicznych oraz termicznych. Spełnienie tych wymogów oraz, co ważne, właściwe przygotowanie wody przed procesem membranowym gwarantuje stabilność przepływu oraz długą żywotność membran. W tabeli 1 przedstawiono rodzaje filtracji membranowej, usuwane zanieczyszczenia oraz wymagane zakresy ciśnień transmembranowych.

Najistotniejszym podczas wyboru techniki membranowej jest postawiony cel technologiczny, który powinien być jasno zdefiniowany.

Czytaj ciąg dalszy w e-wydaniu (s. 77)

Autorzy: dr inż. Iwona Lasocka-Gomuła, starszy technolog ds. produkcji wody, Aquanet S.A.
dr inż. Łukasz Weber, Nentech S.C. Szambelańczyk Karol Weber Łukasz
dr Małgorzata Olejarczyk, młodszy specjalista ds. badań i rozwoju, Aquanet S.A.
dr hab. inż. Joanna Jeż-Walkowiak, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Poznańska
dr hab. inż. Zbysław Dymaczewski, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Poznańska