Waterbehandeling - membraanfiltratie
Voor specifieke toepassingen in de afvalwaterzuivering wordt
gebruik gemaakt van membraanfiltratie. Membraanfiltratie
wordt veelal ingezet als nabehandelingstechniek op effluent,
meestal in het kader van waterrecuperatie of
hergebruik. Echter, in vele gevallen wordt deze techniek
ingezet ter behandeling van specifieke afvalwater- en
proceswaterstromen, zoals bijvoorbeeld ter behandeling van
olie-emulsies en/of andere specifieke emulsies.
Op basis van het
scheidend vermogen van de membranen, worden er binnen de membraantechnologie
een viertal verschillende stappen of tecnnieken onderscheiden :
-
microfiltratie :
verwijdering van deeltjes van +/- 0,1 tot 1 μm (grote
eiwitten, gistcellen, micro-organismen, …). Het principe
van micro-filtratie is fysieke scheiding. De mate waarin
deeltjes worden afgescheiden, hangt af van de
poriëngrootte van de membranen. Deeltjes groter dan de
poriëngrootte van de membranen worden volledig
verwijderd, deeltjes kleiner dan de poriëngrootte van de
membranen worden slechts gedeeltelijk verwijderd,
afhankelijk van het vuillaagje op de membranen. De
gebruikelijke werkdrukken liggen tussen de 0,1 en 3 bar.
Mogelijke toepassingen op het gebied van
afvalwaterzuivering zijn bijvoorbeeld : afscheiding van
bacteriën uit afvalwater, scheiding van olie/water
emulsies, voorbehandeling van afval- of proceswater voor verdere nanofiltratie of omgekeerde osmose technieken.
-
ultrafiltratie :
verwijdering van deeltjes van 0,01 tot 0,1 μm
(organische stoffen, olie emulsies, eiwitmoleculen als gelatine,
bacterien, enz.). De gebruikelijke werkdrukken liggen
tussen 3 en 5 bar.
-
nanofiltratie :
verwijdering van deeltjes van 0,001 tot 0,01μm (bacteriën, virussen, suikers, kleurstoffen, zwavel,
ontharding).
-
omgekeerde osmose : verwijdering van deeltjes van 0,0001 tot 0,001 μm (zoutoplossingen, metaalionen, nitraten, enz.). De
gebruikelijke werkdrukken liggen tussen 10 en 60 bar.
De meeste filtratietechnieken kunnen enkel onopgeloste deeltjes uit
het water filteren. Microfiltratie en ultrafiltratie kunnen slechts de
zwevende deeltjes verwijderen uit het voorbehandelde afvalwater.
Dit maakt dat bijvoorbeeld opgeloste zouten, kleurstoffen, metaalionen (die
de geleidbaarheid van het water beïnvloeden) en suikers in het afvalwater aanwezig blijven. Bijgevolg zullen de COD/BOD waardes
van het met microfiltratie en ultrafiltratie behandelde afvalwater te hoog blijven, om dit te kunnen hergebruiken in het
productieproces.
Alleen de laatste stap, omgekeerde osmose, laat toe om zouten, metaalionen e.d. afdoend te verwijderen.
Bij omgekeerde osmose komen de membranen echter onder hoge druk te staan. Alleen hoogtechnologische en drukbestendige membranen
komen hiervoor in aanmerking.
Membraanfiltratie - omgekeerde osmose
Deze techniek laat de hoogste mate van zuivering toe, zowel op fysisch, chemisch, organisch en
bacteriologisch gebied. Voor deze techniek wordt dan ook gebruik gemaakt van een semi-doordringbaar membraan.
In de afvalwaterzuivering wordt de omgekeerde osmose technologie ingezet voor de
productie van ultrapuur water voor industriëel
processwater, voor nitraatverwijdering, voor het
ontzouten van brak- en zeewater, …
Werkingsprincipe omgekeerde osmose technologie
Osmose is gebaseerd op een natuurlijk fenomeen.
Bij twee vloeistoffen met een verschillende
concentratie die van mekaar gescheiden worden door een semi-doordringbaar
membraan, zal het zuiver water doorheen het
membraan stromen van de minst geconcentreerde naar de meest
geconcentreerde vloeistof. Deze natuurlijke actie brengt het osmotische
drukgehalte van de twee oplossingen terug in evenwicht.
Bij omgekeerde osmose gaat men op de meest geconcentreerde
oplossing een mechanische druk uitoefenen, die hoger is dan
de osmotische druk. Op deze manier zal het osmotische drukverdelingsfenomeen doorheen het membraan zich omkeren, waardoor uiteindelijk zuiver water verkregen wordt.
Verschillende soorten membranen
Teneinde het probleem van de vuilafzetting in de membraanporiën
tegen te gaan, beschikt elke fabricant over een
waaier van technische snufjes (oa. asymmetrische
membranen, eigenschappen van het membraanoppervlak,
hydrofiel versus hydrofobe membranen,
kruisstroomfiltratie). De membranen moeten bovendien
vaak ook nog eens resistent zijn en blijven tegen
solventen, hoge temperaturen en zeer uiteenlopende
pH's. De nieuwe generatie membranen is hierdoor ook
almaar performanter geworden en in vergelijking met
de oude generatie membranen, kan het noodzakelijke
vervangen van membranen steeds langer worden uitgesteld, wat de hoge kostprijs voor membranen almaar meer compenseert.
Er zijn 3 membraantypes te onderscheiden : buismembranen, hollevezel membranen en spiraalgewonden membranen. Elk type heeft uiteraard zijn preferentiëel toepassingsgebied.
Voordelen van het gebruik van membraantechnologie in de behandeling
van afval- of proceswater
-
betrouwbaarheid van de materialen
-
minder chemicaliën vereist
-
relatief eenvoudige opvolging,
eens de installatie op punt staat
-
efficiënt gebruik van energie
-
geen faseovergang of verandering van aggregatietoestand
nodig
Nadelen van het gebruik van membraanfiltratie in de behandeling
van afval- of proceswater
Mogelijke toepassingsgebieden van
membraantechnieken in de behandeling van afval- of
proceswater
-
olie/water afscheiding,
behandeling van lyofiele substanties
-
recyclage van car wash water
-
behandeling van dunne mest
-
behandeling afvalwater cosmetica-industrie
-
behandeling van afvalwater uit de voedings- en drankenindustrie
-
filtratie van zwevende stoffen uit afvalwater
-
verwijdering van biomassa
-
afscheiding van koelvloeistoffen
-
afscheiding van inkten voor flexodruk technieken
-
hergebruik van proceswater
-
regenwaterrecuperatie
-
hergebruik van diverse effluenten
|