For nylig udviklede en kinesisk virksomhed i samarbejde med sine partnere en ny proces, der kombinerer biologisk forbehandling og påføring af keramiske membraner. Det biologiske keramsitfilter bruger mikroorganismer til at fjerne organisk materiale og ammoniak-nitrogen fra vandet, mens den keramiske membran yderligere fjerner mikroorganismer, uklarhed og suspenderede stoffer, hvilket opnår effektiv faststof-væskeseparation. De to komponenter arbejder sammen og opfylder hver deres specifikke funktion.
I. Procesoversigt
Denne kombinerede proces bruger en let forurenet flod som et eksempel, og konstruerer en opstrøms keramsite biologisk filter-fladplade keramisk membran kombineret proces. Råvandets turbiditet var 0,5~3,2 NTU, DOC 2,1~4,0 mg/L, og baggrunds ammoniaknitrogen ≈0 mg/L. I eksperimentet blev ammoniumchlorid tilsat for at hæve ammoniaknitrogenet til 1,5~2,0 mg/L for at simulere forurening. Ved at bruge 8-10 mm keramiske granulat som filtermedie havde -Al₂O₃ fladplade keramiske membran et effektivt filtreringsområde på 0,0196 m². Systemet fungerede ved en flux på 40 LMH og en filtreringscyklus på 2 timer, med direkte keramisk membranfiltrering, der tjente som kontrol.
II. Vandrensningseffektivitet
Den kombinerede proces opnår trindelt fjernelse af forurenende stoffer, hvilket resulterer i enestående rensningseffektivitet: Med hensyn til turbiditet forblev det direkte filtreringsudløb stabilt på 0,01 NTU, hvilket opnåede en fjernelseshastighed på 98 %; i den kombinerede proces tilbageholdt det keramiske granulatfilter først 11% af de suspenderede partikler, hvilket reducerede spildevandets turbiditet fra 1,35 NTU til 1,20 NTU, mens det endelige spildevand fra den keramiske membran forblev på 0,01 NTU, hvilket opnåede en total fjernelseshastighed og oversteg 9% membranfjernelsesbelastningen betydeligt. Med hensyn til opløst organisk materiale opnåede enkeltkeramiske membraner en fjernelseshastighed på kun 14,2% for DOC og mindre end 10% for UV₂₅4. Ceramsitfilteret, der er afhængigt af biofilmnedbrydning, opnåede fjernelsesrater på henholdsvis 22,3 % og 15 % for disse to indikatorer, hvilket øgede den samlede DOC-fjernelseshastighed for den kombinerede proces til 29,1 %, næsten det dobbelte af direkte filtrering. Ammoniak-nitrogenfjernelse er en kernefordel. På den fjerde dag efter membranfastgørelsen modnedes nitrifikationssystemet, og ammoniaknitrogenet i spildevandet fra keramsitfilteret forblev konsekvent under 0,01 mg/L med en fjernelseshastighed, der nærmede sig 100 %. Stigningen i nitratnitrogen matchede faldet i ammoniaknitrogen, hvilket bekræfter, at nitrifikation var den dominerende fjernelsesproces. Den keramiske membran tilvejebragte ikke yderligere ammoniaknitrogenfjernelse, idet den bibeholdt en spildevandskoncentration på 0,01 mg/L, hvilket kompenserede for manglerne ved enkelt-membranprocesser. Med hensyn til fluorescerende organisk materiale reducerede keramsitfilteret under stabil drift fluorescensintensiteten af aromatiske proteiner, humussyrer og fulvinsyrer, med kun en lille stigning på grund af akkumulering af mikrobielle metabolitter. Den keramiske membran tilbageholdt yderligere store-molekylære organiske stof, hvilket viste særligt signifikante fjernelseseffekter på mikrobielle metabolitter, hvilket opnåede dyb oprensning.
III. Membranbegroningskarakteristika
Den irreversible transmembrane trykforskel i den kombinerede proces steg kun fra 4,5 kPa til 8 kPa, en signifikant reduktion sammenlignet med de 26 kPa ved direkte filtrering, hvilket indsnævrede stigningen i den samlede membrantilsmudsningsmodstand med 50 %. Membranoverfladekontaminanter var hovedsageligt opløselige mikrobielle metabolitter og aromatiske proteiner, med lav-molekylær-vægt hydrofilt organisk stof, der tegner sig for 86.3%. Kontaminanter i membranporerne inkluderede desuden fulvinsyrer med en gennemsnitlig molekylvægt på 33,1 kDa, der udviser klare karakteristika for kompleks begroning.
IV. Konklusion
Denne kombinerede proces, gennem den synergistiske effekt af biologisk nedbrydning og fysisk sigtning, forbedrer ikke kun fjernelsen af ammoniak nitrogen og organisk materiale, men hæmmer også effektivt irreversibel membranbegroning, hvilket giver en ny teknisk vej til anvendelse af keramiske membraner i drikkevandsbehandling.
