Son zamanlarda Çinli bir şirket, ortaklarıyla birlikte biyolojik ön arıtma ile seramik membran uygulamasını birleştiren yeni bir süreç geliştirdi. Keramsit biyolojik filtre, sudan organik maddeyi ve amonyak nitrojenini çıkarmak için mikroorganizmaları kullanır; seramik membran ise mikroorganizmaları, bulanıklığı ve askıdaki katıları daha da gidererek verimli katı{1}sıvı ayrımı sağlar. İki bileşen birlikte çalışır ve her biri kendi özel işlevini yerine getirir.
I. Sürece Genel Bakış
Bu birleşik işlem, örnek olarak hafif kirlenmiş bir nehri kullanır ve yukarı akışlı bir keramsit biyolojik filtre-düz plaka seramik membran birleşik işlemi oluşturur. Ham suyun bulanıklığı 0,5~3,2 NTU, DOC 2,1~4,0 mg/L ve arka plan amonyak nitrojeni ≈0 mg/L idi. Deneyde, kirliliği simüle etmek amacıyla amonyak nitrojenini 1,5~2,0 mg/L'ye yükseltmek için amonyum klorür eklendi. Filtre ortamı olarak 8-10 mm seramik granüllerin kullanıldığı -Al₂O₃ düz plakalı seramik membran, 0,0196 m²'lik etkili bir filtreleme alanına sahipti. Sistem, 40 LMH'lik bir akışta ve 2 saatlik bir filtreleme döngüsünde çalıştırıldı ve doğrudan seramik membranlı filtreleme kontrol görevi gördü.
II. Su Arıtma Verimliliği
Kombine proses, kirleticilerin kademeli olarak uzaklaştırılmasını sağlayarak olağanüstü bir saflaştırma verimliliği sağlar: Bulanıklık açısından, doğrudan filtrelemeden çıkan atık su 0,01 NTU'da stabil kalarak %98'lik bir uzaklaştırma oranına ulaştı; Kombine proseste, seramik granül filtre ilk olarak askıda kalan parçacıkların %11'ini tutarak atık su bulanıklığını 1,35 NTU'dan 1,20 NTU'ya düşürürken, seramik membrandan gelen son atık su 0,01 NTU'da kalarak %99'u aşan bir toplam uzaklaştırma oranı elde etti ve membranın tutma yükünü önemli ölçüde azalttı. Çözünmüş organik maddeyle ilgili olarak, tekli seramik membranlar DOC için yalnızca %14,2 ve UV₂₅₄ için %10'dan az giderme oranlarına ulaştı. Biyofilm bozulmasına dayanan keramsit filtresi, bu iki gösterge için sırasıyla %22,3 ve %15'lik giderme oranları elde ederek, birleşik prosesin genel DOC giderme oranını doğrudan filtrelemenin neredeyse iki katı olan %29,1'e yükseltti. Amonyak nitrojeninin giderilmesi temel bir avantajdır. Membranın eklenmesinden sonraki dördüncü günde, nitrifikasyon sistemi olgunlaştı ve keramsit filtreden çıkan atık sudaki amonyak nitrojeni, %100'e yaklaşan bir uzaklaştırma oranıyla tutarlı bir şekilde 0,01 mg/L'nin altında kaldı. Nitrat nitrojenindeki artış, amonyak nitrojenindeki azalmayla eşleşti ve nitrifikasyonun baskın uzaklaştırma işlemi olduğunu doğruladı. Seramik membran, atık madde konsantrasyonunu 0,01 mg/L'de tutarak ilave amonyak nitrojen giderimi sağlamadı, böylece tek membranlı proseslerin eksiklikleri telafi edildi. Floresan organik madde ile ilgili olarak, stabil çalışma sırasında keramsit filtresi aromatik proteinlerin, hümik asitlerin ve fulvik asitlerin floresans yoğunluğunu mikrobiyal metabolitlerin birikmesi nedeniyle yalnızca hafif bir artışla azaltmıştır. Seramik membran ayrıca büyük moleküllü organik madde kalıntısını da korudu, mikrobiyal metabolitler üzerinde özellikle önemli uzaklaştırma etkileri göstererek derin saflaştırma sağladı.
III. Membran Kirlenme Özellikleri
Kombine işlemin geri döndürülemez transmembran basınç farkı yalnızca 4,5 kPa'dan 8 kPa'ya yükseldi; bu, 26 kPa doğrudan filtrelemeyle karşılaştırıldığında önemli bir azalmaydı ve toplam membran kirlenme direncindeki artışı %50 oranında daralttı. Membran yüzeyi kirleticileri çoğunlukla çözünebilir mikrobiyal metabolitler ve aromatik proteinlerdi; düşük-moleküler-ağırlıklı hidrofilik organik madde %86.3'yi oluşturuyordu. Membran gözenekleri içindeki kirletici maddeler ayrıca, karmaşık kirlenmenin açık özelliklerini sergileyen, ortalama 33,1 kDa moleküler ağırlığa sahip fulvik asitleri de içeriyordu.
IV. Çözüm
Biyolojik bozunma ve fiziksel elemenin sinerjik etkisi yoluyla bu birleşik süreç, yalnızca amonyak nitrojeninin ve organik maddenin uzaklaştırılmasını arttırmakla kalmaz, aynı zamanda geri dönüşü olmayan membran kirlenmesini de etkili bir şekilde önleyerek seramik membranların içme suyu arıtımında uygulanması için yeni bir teknik yol sağlar.
