Concept : Waterzuivering
Techniekbeschrijving
Membraanfiltratie is een verzamelnaam voor een aantal scheidingstechnieken waarbij de scheiding wordt uitgevoerd met behulp van een halfdoorlatend (semi-permeabel) membraan. De volgende membraanfiltratietechnieken worden onderscheiden:
microfiltratie (MF);
ultrafiltratie (UF);
nanofiltratie (NF);
hyperfiltratie of omgekeerde osmose, (HF of RO);
elektrodialyse (ED).
Waterdruk of, bij elektrodialyse, een spanningsverschil is de drijvende kracht achter het scheidingsproces.
Microfiltratie
Microfiltratie (MF) kan worden toegepast voor het afscheiden van deeltjes met een grootte van 0,1 m tot 10 m. Het scheidingsmechanisme is gebaseerd op zeefwerking. De drijvende kracht is een drukverschil van 0,1 tot 3 bar. Het afscheidend vermogen is vergelijkbaar met zandfiltratie.
Naast water kunnen ook opgeloste zware metalen (ionen), macro- en laag moleculaire stoffen het membraan passeren. Colloïdale deeltjes en micro-organismen worden tegengehouden. Zware metalen kunnen worden verwijderd door deze eerst te precipiteren en vervolgens af te scheiden door middel van MF. MF wordt verder toegepast als voorbehandelingsstap voor hyperfiltratie.
Ultrafiltratie
Ultrafiltratie (UF) kan worden toegepast voor het afscheiden van deeltjes met een grootte van 0,005 m tot 0,3 m. De aan te leggen druk om een redelijk debiet te krijgen varieert van 3 tot 10 bar. Door het membraan passeren laagmoleculaire stoffen (ionen) en water. Grotere colloïdale deeltjes, micro-organismen en macro-moleculaire verbindingen worden tegengehouden. Zware metalen kunnen net als bij MF worden verwijderd door deze eerst te precipiteren.
Nanofiltratie
Door middel van nanofiltratie (NF) kunnen deeltjes tot circa 0,5 m worden afgescheiden. Bij NF worden water, laag moleculaire stoffen en eenwaardige ionen niet afgescheiden. Twee waardige ionen zoals zware metalen kunnen, afhankelijk van het type membraan worden tegengehouden.
Hyperfiltratie
Door middel van hyperfiltratie (HF) kunnen deeltjes tot circa 0,1 nm worden afgescheiden. Bij HF worden drukken toegepast van 20 tot 60 bar. Met HF kunnen de meeste zouten en laagmoleculaire stoffen worden afgescheiden.
Elektrodialyse
Elektrodialyse is een elektrochemisch proces waarbij opgeloste zouten (verontreinigingen) worden getransporteerd door doorlatende semi-permeabele membranen. De membranen zijn kation- of anionselectief. Door het aanleggen van een spanningsverschil bewegen de kationen naar de kathode en anionen naar de anode. De zouten worden geconcentreerd in de brijn, die moet worden afgevoerd en worden verwerkt.
Toepassingsvoorwaarden
Aandacht dient te worden besteed aan de chemie van het te behandelen grondwater. De hardheid, het ijzergehalte, de aanwezigheid van silicaten, humuszuren alsmede de hoeveelheid gesuspendeerd materiaal in het grondwater zijn belangrijke parameters in verband met het vervuilen van de membranen en de bedrijfsvoering. Tevens zijn de adsorptie-eigenschappen van het membraan in relatie tot de verontreiniging in het grondwater van groot belang. Door oxidatie van ijzer gevolgd door zandfiltratie kan worden voorkomen dat ijzeroxiden neerslaan op het membraan. De pH moet worden gecorrigeerd als het grondwater kalkafzettend is.
Resultaten
Bij een juiste membraankeuze zijn verwijderingsrendementen van 90% tot 99 % haalbaar.
Kosten
De kosten voor zuivering van grondwater door middel van membraanfiltratie zijn sterk afhankelijk van het systeem, type membraan, debiet, verontreinigingen en afschrijvingstermijn.
De kosten liggen tussen de 1 en 7,5 EUR per m³ gezuiverd grondwater.
Milieurendement
Bij membraanfiltratie komt naast de gezuiverde waterstroom een geconcentreerde stroom zouten (brijn) vrij die separaat moet worden nabehandeld. Nabehandeling vindt vaak plaats door middel van precipitie/coagulatie/flocculatie bij zware metalen. Bij deze techniek komt een hoeveelheid slib vrij die moet worden afgevoerd. Het te behandelen grondwater moet vaak worden voorbehandeld (bijvoorbeeld ontijzeren of ontharden) om neerslagreacties en vervuiling van de membranen te voorkomen. Het energieverbruik is relatief hoog door de toe te passen drukken.
Energieverbruik -
Reststoffen -
Ruimtegebruik 0
Geluidshinder 0
Geurhinder +
Ontwikkelingsstadium
Categorie 2
Er is met de techniek beperkte ervaring opgedaan in de bodemsaneringspraktijk.
Leveranciers
In de Nederlandse Membraangids, "Het aanbod van technische membranen in Nederland en België", versie 2.0, februari 1996, ISBN nummer 90-74718-04-3, is een overzicht gegeven van producenten van membranen en apparatenbouwers.
Referenties
Grondwaterzuivering bij bodemsanering, RIVM Rapportnummer 772404001, januari 1995, Nederland.
Doorgedreven zuiveringstechnieken voor afvalwater, Studiedag georganiseerd door Technologisch Instituut- K VIV 8 oktober 1992.
Nederlandse Membraangids, Het aanbod van technische membranen in Nederland en België, versie 2.0, februari 1996, Nederland.