Membranfiltration

Trennprinzip und Rückhalteverhalten bei Membranen

Bei der Membranfiltration wird das aufzubereitende Wasser durch eine Membran geführt, die nur Stoffe unterhalb einer bestimmten Grösse oder mit bestimmten Eigenschaften passieren lässt. Das durchgetretene Wasser wird als Filtrat oder Permeat bezeichnet, die abgetrennte Phase verbleibt als Konzentrat oder Rückstand im System. Welche Stoffe zurückgehalten werden, hängt vom eingesetzten Membranverfahren, der Porenstruktur und den Betriebsbedingungen ab. Damit unterscheidet sich die Membranfiltration von rein mechanischen Grobfiltern, die vor allem grössere Feststoffe abfangen.

Einsatzfelder in der Wasseraufbereitung

Membranfiltration wird eingesetzt, wenn Wasser mit definierter Partikel- und Keimarmut oder mit reduzierter Belastung an Kolloiden und bestimmten organischen Bestandteilen benötigt wird. Typische Anwendungsfelder liegen in der Aufbereitung von Rohwasser, in Prozess- und Betriebswasseranlagen sowie in der Nachbehandlung von kommunalem oder industriellem Abwasser. Je nach Aufgabenstellung kann die Filtration der Wassergewinnung, der Prozessstabilität oder der Wiederverwendung von Wasser dienen. In mehrstufigen Konzepten folgt sie oft auf Vorbehandlungsschritte oder bereitet Wasser für nachgeschaltete Verfahren vor.

Verfahrensarten und Betriebsweisen

Zur Membranfiltration zählen je nach Trennbereich vor allem Mikrofiltration, Ultrafiltration und in erweiterten Anwendungen auch Nanofiltration. Die Auswahl richtet sich danach, ob vor allem Schwebstoffe, Mikroorganismen, Makromoleküle oder kleinere gelöste Bestandteile zurückgehalten werden sollen. Technisch werden Membranen in unterschiedlichen Bauformen und Betriebsweisen eingesetzt, etwa als Dead-End- oder Crossflow-System. Für den laufenden Betrieb sind Themen wie Fouling, Rückspülung, Reinigung und die Überwachung von Druck und Filtratqualität relevant.

Abgrenzung zu Sandfiltration, Chemiebehandlung und Umkehrosmose

Innerhalb der Wasseraufbereitung ist Membranfiltration von anderen Verfahrensgruppen klar zu unterscheiden. Sandfiltrationsanlagen und klassische Filter arbeiten mit Tiefenfiltration und werden häufig für gröbere Feststoffe oder als Vorstufe eingesetzt, während Membranen eine definiertere Trennschärfe ermöglichen. Fällungsanlagen, Flockungsanlagen und Chemikalien zur Wasseraufbereitung verändern die Wasserchemie oder bilden abtrennbare Flocken; sie ersetzen die Membranfiltration nicht, sondern können sie sinnvoll ergänzen. Von Umkehrosmose-Anlagen grenzt sich Membranfiltration dadurch ab, dass dort die Abtrennung sehr kleiner gelöster Stoffe und Salze im Vordergrund steht.