DOI 10.35776/MNP.2019.12.08
УДК 628.16:62-278

Кофман В. Я.

Гравитационная мембранная фильтрация в схемах очистки воды и сточных вод (обзор)

Аннотация

Технология гравитационной мембранной фильтрации предусматривает использование плоских полимерных ­ультра- и микрофильтрационных мембран (с размером пор от нескольких нанометров до нескольких сотен наномет­ров), расположенных на 40–100 см ниже уровня воды, т. е. работающих под гидростатическим напором 40–100 мбар в качест­ве движущей силы мембранной фильтрации в тупиковом режиме. Бактериальное сообщество исходной воды вызывает образование слоя биопленки на поверхности мембраны. В то же время присутствие эукариотных организмов в слое биопленки, характеризующихся хищничес­ким поведением, обусловливает возникновение своего рода эффекта «биологической чистки», приводящей к уменьшению сопротивления фильтрации биопленки за счет образования пустот и развития ее гетерогенности. В результате динамического развития подобной системы происходит ее стабилизация и соответствующее достижение относительного постоянства потока пермеата на уровне 2–10 л/(м2·ч). Стабильный водный поток в режиме гравитационной мемб­ранной фильтрации сохраняется в течение многих месяцев без проведения чистки мембраны. Система обеспечивает удаление из воды органических веществ и патогенных мик­роорганизмов. Проведены разного масштаба испытания системы гравитационной мембранной фильтрации для децентрализованной обработки речной воды, для обработки дождевой воды и серых сточных вод в локальных очистных системах с получением воды, пригодной для непитьевого потребления, при очистке сточных вод для безопасного их сброса и при предварительной обработке морской воды перед опреснением. В настоящее время известны примеры практического применения данной системы фильтрации.

Ключевые слова

ультрафильтрация , очистка воды , органические вещества , патогенные микроорганизмы , гравитационная мембранная фильтрация , тупиковый режим

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

REFERENCES

1. Pronk W., Ding A., Morgenroth E., et al. Gravity-driven membrane filtration for water and wastewater treatment: A review. Water Research, 2019, v. 149, pp. 553–565.
2. Peter-Verbanets M., Hammes F., Vital M., Pronk W. Stabilization of flux during dead-end ultra-low pressure ultrafiltration. Water Research, 2010, v. 44, pp. 3607–3616.
3. Klein T., Zihlmann D., Derlon N., et al. Biological control of biofilms on membranes by metazoans. Water Research, 2016, v. 88, pp. 20–29.
4. Wu B., Christen T., Tan H. S., et al. Improved performance of gravity driven membrane filtration for seawater pretreatment: implications of membrane module configuration. Water Research, 2017, v. 114, pp. 59–68.
5. Field R. W., Pearce G. K. Critical, sustainable and threshold fluxes for membrane filtration with water industry applications. Advances in Colloid and Interface Science, 2011, v. 164, pp. 38–44.
6. Wu B., Hochstrasser F., Akhondi E., et al. Optimization of gravity-driven membrane (GDM) filtration process for seawater pretreatment. Water Research, 2016, v. 93, pp. 133–140.
7. Fortunato L., Jeong S., Wang Y. R., et. al. Integrated approach to characterize fouling on a flat sheet membrane gravity driven submerged membrane bioreactor. Bioresource Technology, 2016, v. 222, pp. 335–343.
8. Klein T., Zihlmann D., Derlon N., et al. Biological control of biofilms on membranes by metazoans. Water Research, 2016, v. 88, pp. 20–29.
9. Wu B., Suwarno S. R., Tan H. S., et al. Gravity-driven microfiltration pretreatment for reverse osmosis (RO) seawater desalination: microbial community characterization and RO performance. Desalination, 2017, v. 418, pp. 1–8.
10. Chomiak A., Sinnet B., Derlon N., Morgenroth E. Inorganic particles increase biofilm heterogeneity and enhance permeate flux. Water Research, 2014, v. 64, pp. 177–186.
11. Lee D., Lee Y., Choi S. S., et al. Effect of membrane property and feed water organic matter quality on long-term performance of the gravity-driven membrane filtration process. Environmental Science and Pollution Research, 2019, v. 26, pp. 1152–1162.
12. Derlon N., Peter-Varbanets M., Scheidegger A. Predation influences the structure of biofilm developed on ultrafiltration membranes. Water Research, 2012, v. 46, pp. 3323–3333.
13. Wu B., Hochstrasser F., Akhondi E., et al. Optimization of gravity-driven membrane (GDM) filtration process for seawater pretreatment. Water Research, 2016, v. 93, pp. 133–140.
14. Ding A., Wang J. L., Lin D. C., et al. Effects of GAC layer on the performance of gravity-driven membrane filtration (GDM) system for rainwater recycling. Chemosphere, 2019, v. 191, pp. 253–261.
15. Ding A., Wang J. L., Lin D. C., et al. In situ coagulation versus pre-coagulation for gravity-driven membrane bioreactor during decentralized sewage treatment: permeability stabilization, fouling layer formation and biological activity. Water Research, 2017, v. 126, pp. 197–207.
16. Tang X., Pronk W., Ding A., et al. Coupling GAC to ultra-low-pressure filtration to modify the biofouling layer and bio-community: flux enhancement and water quality improvement. Chemical Engineering Journal, 2017, v. 333, pp. 289–299.
17. Peter-Varbanets M., Margot J., Traber J., Pronk W. Mechanisms of membrane fouling during ultra-low pressure ultrafiltration. Journal of Membran Science, 2011, v. 377, pp. 42–53.
18. Ding A., Liang H., Li G., et al. A low energy gravity-driven membrane bioreactor system for grey water treatment: permeability and removal performance of organics. Journal of Membrane Science, 2017, v. 542, pp. 408–417.
19. Frechen F.-B., Exler H., Romaker J., Schier W. Long-term behavior of a gravity-driven dead end membrane filtration unit for potable water supply in cases of disasters. Water Science and Technology: Water Supply, 2011, v. 11, pp. 39–44.