Недавно је кинеска компанија у сарадњи са својим партнерима развила нови процес који комбинује биолошки предтретман и примену керамичких мембрана. Керамички биолошки филтер користи микроорганизме за уклањање органске материје и амонијачног азота из воде, док керамичка мембрана даље уклања микроорганизме, замућеност и суспендоване чврсте материје, постижући ефикасно одвајање чврстих{1}}течности. Две компоненте раде заједно, а свака испуњава своју специфичну функцију.
И. Преглед процеса
Овај комбиновани процес користи благо загађену реку као пример, конструишући комбиновани процес биолошког филтера узлазног тока са керамичком мембраном{0}}плошне плоче. Замућеност сирове воде била је 0,5~3,2 НТУ, ДОЦ 2,1~4,0 мг/Л, а позадински амонијачни азот ≈0 мг/Л. У експерименту је додат амонијум хлорид да би се амонијачни азот повећао на 1,5~2,0 мг/Л да би се симулирало загађење. Користећи керамичке грануле од 8-10 мм као филтер медијума, керамичка мембрана са равним плочама -Ал₂О₃ имала је ефективну површину филтрације од 0,0196 м². Систем је радио при флуксу од 40 ЛМХ и циклусу филтрације од 2 х, при чему је директна керамичка мембранска филтрација служила као контрола.
ИИ. Ефикасност пречишћавања воде
Комбинованим процесом се постиже степеновано уклањање загађивача, што резултира изванредном ефикасношћу пречишћавања: У погледу замућености, ефлуент директног филтрирања је остао стабилан на 0,01 НТУ, постижући стопу уклањања од 98%; у комбинованом процесу, филтер керамичких гранула је прво задржао 11% суспендованих честица, смањујући замућеност ефлуента са 1,35 НТУ на 1,20 НТУ, док је коначни ефлуент из керамичке мембране остао на 0,01 НТУ, постижући укупну брзину уклањања мембране од 9% и значајно смањивање оптерећења од 9%. Што се тиче растворене органске материје, појединачне керамичке мембране су постигле стопе уклањања од само 14,2% за ДОЦ и мање од 10% за УВ₂₅₄. Керамички филтер, ослањајући се на деградацију биофилма, постигао је стопе уклањања од 22,3% и 15% за ова два индикатора, респективно, повећавајући укупну стопу уклањања ДОЦ комбинованог процеса на 29,1%, скоро дупло већу од директне филтрације. Уклањање амонијачног азота је кључна предност. Четвртог дана након везивања мембране, систем нитрификације је сазрео, а амонијачни азот у ефлуенту из керамитског филтера је остао константно испод 0,01 мг/Л, са брзином уклањања која се приближавала 100%. Повећање нитратног азота одговарало је смањењу амонијачног азота, потврђујући да је нитрификација била доминантан процес уклањања. Керамичка мембрана није обезбедила додатно уклањање амонијачног азота, одржавајући концентрацију ефлуента од 0,01 мг/Л, чиме је надокнадила недостатке процеса са једном мембраном. Што се тиче флуоресцентне органске материје, током стабилног рада, керамитни филтер је смањио интензитет флуоресценције ароматичних протеина, хуминских киселина и фулво киселина, уз незнатно повећање услед акумулације микробних метаболита. Керамичка мембрана је даље задржала заостале велике-молекулске органске материје, показујући посебно значајне ефекте уклањања на микробне метаболите, постижући дубоко пречишћавање.
ИИИ. Карактеристике онечишћења мембране
Неповратна разлика у трансмембранском притиску комбинованог процеса порасла је само са 4,5 кПа на 8 кПа, што је значајно смањење у поређењу са 26 кПа директне филтрације, сужавајући повећање укупне отпорности мембране на загађивање за 50%. Површински загађивачи мембране су углавном били растворљиви микробни метаболити и ароматични протеини, при чему је хидрофилна органска материја мале{5}}молекуларне-тежине чинила 86.3%. Загађивачи унутар мембранских пора су додатно укључивали фулво киселине, са просечном молекулском тежином од 33,1 кДа, испољавајући јасне карактеристике комплексног зарастања.
ИВ. Закључак
Овај комбиновани процес, кроз синергистички ефекат биоразградње и физичког просејавања, не само да побољшава уклањање амонијачног азота и органске материје, већ и ефикасно инхибира неповратно зарастање мембране, пружајући нови технички пут за примену керамичких мембрана у третману воде за пиће.
