Ultra- und Mikrofiltration

Die Ultra- und Mikrofiltration sind physikalische mechanische Membrantrennverfahren und werden ohne Zusatz von Chemikalien betrieben. Beide Verfahren trennen nach dem Prinzip des mechanischen Größenausschlusses (Filtrationsprinzip). Alle Inhaltsstoffe im Trinkwasser bzw. Abwasser, die größer als die Membranporen sind, werden von der Membran zurückgehalten.

Die verschiedenen Porengrößen und die unterschiedliche Membranstruktur (Werkstoffe, Materialien) sind die Merkmale der Mikro- und Ultrafiltration. Die Ultrafiltration filtriert durch Membranen mit einer Porengröße < 0,1 µm und die Mikrofiltration arbeitet mit Porengrößen > 0,1 µm.

Dabei haben die Ultrafiltrationsmembranen eine asymmetrische Struktur, bei der der Membrankörper aus einer trennaktiven Schicht mit Poren im Submikronenbereich und einer offenporigen Stützschicht mit reiner Stützfunktion ohne Einfluss auf den Trennprozess besteht. Die Mikrofiltrationsmembranen sind dagegen offenporige symmetrische Membranen bei denen die Porenweite im Membrankörper nicht variiert.

Ein Differenzdruck (zwischen 1 und 10 bar) zwischen Zulauf und Ablauf der Membran ist die Grundlage der Funktion. Durch diese Arbeitsdrücke lassen sich flächenbezogene Filtratdruchsätze (Flux) von 50 l (m²/h) bis ca. 500 l (m²/h) erreichen.

Bei der Mikro- und Ultrafiltration wird die  Membran tangential überströmt und wird deswegen auch Querstromfiltration oder Cross-Flow-Filtration genannt. Hierdurch wirken tangentiale  Schwerkräfte, die einen Deckschichtaufbau auf der Membran vermindern und eine ungewünschte Filterkuchenausbildung findet nicht statt. Eine Deckschicht lässt sich aber nicht vollständig ausschließen. Eine regelmäßige  Rückspülung der selbsttragenden Membranen kann die Deckschicht minimieren.

Es werden Membranen aus keramischen und organischen Werkstoffen eingesetzt, so z . B. aus Zirkoniumoxid, hydrophilem Polysulfon und Siliciumcarbid. Keramische Werkstoffe haben eine größere chemische, thermische und mechanische Beständigkeit gegenüber den organischen Membranwerkstoffen.

Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen gibt es als

• Flachmembranen
• Rohrmembranen
• Druckrohr mit Hohlfasern

Ein Modul besteht aus einem Druckrohr und einer Membrane. Bei der Abwasserreinigung kommen Rohrmodule mit einem Rohrdurchmesser von 3  bis 24 mm zum Einsatz. Bei der Trinkwasseraufbereitung werden Wickel- oder Hohlfasermodule eingesetzt.