Hiljattain kiinalainen yritys kehitti yhteistyössä kumppaneidensa kanssa uuden prosessin, jossa yhdistyvät biologinen esikäsittely ja keraamisen kalvon käyttö. Biologinen keramsiittisuodatin käyttää mikro-organismeja orgaanisen aineksen ja ammoniakkitypen poistamiseen vedestä, kun taas keraaminen kalvo poistaa mikro-organismit, sameuden ja suspendoituneet kiintoaineet, mikä saavuttaa tehokkaan kiintoaineen{1}}nesteen erotuksen. Nämä kaksi komponenttia toimivat yhdessä, ja kumpikin täyttää erityistehtävänsä.
I. Prosessin yleiskatsaus
Tässä yhdistetyssä prosessissa käytetään esimerkkinä lievästi saastunutta jokea ja rakennetaan keramsiittikeramiitin biologinen suodatin-tasalevykeraamisten kalvojen yhdistelmäprosessi. Raakaveden sameus oli 0,5-3,2 NTU, DOC 2,1-4,0 mg/L ja tausta-ammoniakityppi ≈0 mg/L. Kokeessa ammoniumkloridia lisättiin ammoniakkitypen nostamiseksi 1,5-2,0 mg/l saastumisen simuloimiseksi. Käyttämällä 8-10 mm:n keraamisia rakeita suodatinväliaineena, -Al₂O3-tasolevykeraamikalvon tehokas suodatusala oli 0,0196 m². Järjestelmä toimi 40 LMH:n virtauksella ja 2 tunnin suodatusjaksolla, jossa suora keraaminen kalvosuodatus toimi kontrollina.
II. Vedenpuhdistustehokkuus
Yhdistetyllä prosessilla saavutetaan epäpuhtauksien porrastettu poisto, mikä johtaa erinomaiseen puhdistustehokkuuteen: Sameuden suhteen suora suodatus jätevesi pysyi vakaana 0,01 NTU:ssa, jolloin saavutettiin 98 %:n poistoaste; yhdistetyssä prosessissa keraaminen raesuodatin pidätti ensin 11 % suspendoituneista hiukkasista, mikä pienensi jäteveden sameutta 1,35 NTU:sta 1,20 NTU:iin, kun taas keraamisen kalvon lopullinen jätevesi pysyi 0,01 NTU:ssa, jolloin kokonaispoistonopeus ylitti 99 % ja vähentää merkittävästi kalvon kuormitusta. Mitä tulee liuenneeseen orgaaniseen aineeseen, yksittäiset keraamiset kalvot saavuttivat vain 14,2 %:n poistonopeuden DOC:lle ja alle 10 %:n UV254:lle. Keramsiittisuodatin, joka luottaa biofilmin hajoamiseen, saavutti näiden kahden indikaattorin poistonopeudet 22,3 % ja 15 %, mikä nosti yhdistetyn prosessin DOC:n kokonaispoistonopeuden 29,1 prosenttiin, joka on lähes kaksinkertainen suorasuodatukseen verrattuna. Ammoniakkitypen poisto on keskeinen etu. Neljäntenä päivänä kalvon kiinnittämisen jälkeen nitrifikaatiojärjestelmä kypsyi, ja keramsiittisuodattimen jäteveden ammoniakkityppi pysyi jatkuvasti alle 0,01 mg/L poistonopeuden ollessa lähes 100 %. Nitraattitypen lisääntyminen vastasi ammoniakkitypen vähenemistä, mikä vahvisti, että nitrifikaatio oli hallitseva poistoprosessi. Keraaminen kalvo ei poistanut ylimääräistä ammoniakkitypeä, vaan se piti jäteveden pitoisuuden 0,01 mg/l, mikä kompensoi yksikalvoprosessien puutteita. Mitä tulee fluoresoivaan orgaaniseen aineeseen, vakaan toiminnan aikana keramsiittisuodatin vähensi aromaattisten proteiinien, humushappojen ja fulvohappojen fluoresenssin intensiteettiä, mutta vain hieman lisääntyi mikrobien aineenvaihduntatuotteiden kertymisen vuoksi. Keraaminen kalvo säilytti lisäksi suurimolekyylistä orgaanista ainesta, mikä osoitti erityisen merkittäviä poistovaikutuksia mikrobien metaboliitteihin ja saavutti syväpuhdistuksen.
III. Kalvon likaantumisominaisuudet
Yhdistetyn prosessin palautumaton transmembraaninen paine-ero kasvoi vain 4,5 kPa:sta 8 kPa:iin, mikä on merkittävä vähennys verrattuna 26 kPa:iin suorassa suodatuksessa, mikä kavensi kokonaiskalvon likaantumiskestävyyden kasvua 50 %. Kalvon pintakontaminantit olivat pääasiassa liukoisia mikrobien metaboliitteja ja aromaattisia proteiineja, joiden -molekyylipainoinen- hydrofiilinen orgaaninen aines vastasi 86.3 %. Epäpuhtaudet kalvon huokosissa sisälsivät lisäksi fulvohappoja, joiden keskimääräinen molekyylipaino oli 33,1 kDa ja jotka osoittivat selkeät monimutkaisen likaantumisen ominaisuudet.
IV. Johtopäätös
Tämä yhdistetty prosessi biohajoamisen ja fysikaalisen seulonnan synergistisen vaikutuksen kautta ei ainoastaan tehosta ammoniakkitypen ja orgaanisen aineksen poistoa, vaan myös estää tehokkaasti peruuttamatonta kalvon likaantumista, mikä tarjoaa uuden teknisen tavan käyttää keraamisia kalvoja juomaveden käsittelyssä.
