Nedavno je kineska kompanija u saradnji sa svojim partnerima razvila novi proces koji kombinuje biološki predtretman i nanošenje keramičkih membrana. Ceramsite biološki filter koristi mikroorganizme za uklanjanje organske materije i amonijačnog azota iz vode, dok keramička membrana dalje uklanja mikroorganizme, zamućenje i suspendirane čvrste tvari, postižući efikasno odvajanje čvrstih-tečnosti. Dvije komponente rade zajedno, a svaka ispunjava svoju specifičnu funkciju.
I. Pregled procesa
Ovaj kombinovani proces koristi blago zagađenu rijeku kao primjer, konstruirajući uzlazni keramički biološki filter-kombinovani proces sa plosnatim keramičkim membranama. Zamućenost sirove vode bila je 0,5~3,2 NTU, DOC 2,1~4,0 mg/L, a pozadinski amonijačni azot ≈0 mg/L. U eksperimentu je dodat amonijum hlorid kako bi se amonijačni dušik povećao na 1,5~2,0 mg/L kako bi se simuliralo zagađenje. Koristeći keramičke granule od 8-10 mm kao filter medija, -Al₂O₃ ravna keramička membrana imala je efektivnu površinu filtracije od 0,0196 m². Sistem je radio pri protoku od 40 LMH i ciklusu filtracije od 2 h, uz direktnu keramičku membransku filtraciju koja je služila kao kontrola.
II. Efikasnost prečišćavanja vode
Kombinovanim procesom se postiže stepenovano uklanjanje zagađivača, što rezultira izvanrednom efikasnošću prečišćavanja: U pogledu zamućenosti, efluent direktnog filtriranja je ostao stabilan na 0,01 NTU, postižući stopu uklanjanja od 98%; u kombinovanom procesu, filter keramičkih granula je prvo zadržao 11% suspendovanih čestica, smanjujući zamućenost efluenta sa 1,35 NTU na 1,20 NTU, dok je konačni efluent iz keramičke membrane ostao na 0,01 NTU, postižući ukupnu brzinu uklanjanja membrane od 9% i značajno smanjivanje opterećenja od 9%. Što se tiče rastvorene organske materije, pojedinačne keramičke membrane su postigle stope uklanjanja od samo 14,2% za DOC i manje od 10% za UV₂₅₄. Keramički filter, koji se oslanja na degradaciju biofilma, postigao je stope uklanjanja od 22,3% i 15% za ova dva indikatora, respektivno, povećavajući ukupnu stopu uklanjanja DOC kombinovanog procesa na 29,1%, što je skoro duplo više od direktne filtracije. Uklanjanje amonijačnog azota je ključna prednost. Četvrtog dana nakon pričvršćivanja membrane, sistem nitrifikacije je sazreo, a amonijačni azot u efluentu iz keramitskog filtera ostao je konstantno ispod 0,01 mg/L, sa brzinom uklanjanja koja se približava 100%. Povećanje nitratnog azota odgovara smanjenju amonijačnog azota, potvrđujući da je nitrifikacija dominantan proces uklanjanja. Keramička membrana nije omogućila dodatno uklanjanje amonijačnog azota, održavajući koncentraciju efluenta od 0,01 mg/L, čime se nadoknađuju nedostaci jednomembranskih procesa. Što se tiče fluorescentne organske materije, tokom stabilnog rada, ceramzitni filter je smanjio intenzitet fluorescencije aromatičnih proteina, huminskih kiselina i fulvo kiselina, uz samo neznatno povećanje zbog akumulacije mikrobnih metabolita. Keramička membrana je dalje zadržala zaostale velike-molekularne organske materije, pokazujući posebno značajne efekte uklanjanja na mikrobne metabolite, postižući dubinsko pročišćavanje.
III. Karakteristike onečišćenja membrane
Nepovratna razlika u transmembranskom pritisku kombinovanog procesa porasla je samo sa 4,5 kPa na 8 kPa, što je značajno smanjenje u poređenju sa 26 kPa direktne filtracije, sužavajući povećanje ukupne otpornosti na zaprljavanje membrane za 50%. Zagađivači površine membrane bili su uglavnom rastvorljivi mikrobni metaboliti i aromatični proteini, sa niskom{5}}molekularnom-hidrofilnom organskom materijom koja čini 86.3%. Zagađivači unutar membranskih pora su dodatno uključivali fulvo kiseline, prosječne molekularne težine od 33,1 kDa, koje pokazuju jasne karakteristike kompleksnog zarastanja.
IV. Zaključak
Ovaj kombinovani proces, kroz sinergistički efekat biorazgradnje i fizičkog prosijavanja, ne samo da poboljšava uklanjanje amonijačnog azota i organske materije, već i efikasno inhibira nepovratno zarastanje membrane, pružajući novi tehnički put za primenu keramičkih membrana u tretmanu vode za piće.
