Baru-baru ini, sebuah perusahaan Tiongkok bekerja sama dengan mitranya, mengembangkan proses baru yang menggabungkan perlakuan awal biologis dan aplikasi membran keramik. Filter biologis situs tanah liat memanfaatkan mikroorganisme untuk menghilangkan bahan organik dan nitrogen amonia dari air, sedangkan membran keramik menghilangkan lebih lanjut mikroorganisme, kekeruhan, dan padatan tersuspensi, sehingga menghasilkan pemisahan padat-cair yang efisien. Kedua komponen tersebut bekerja sama, masing-masing memenuhi fungsi spesifiknya.
I. Ikhtisar Proses
Proses gabungan ini menggunakan sungai yang sedikit tercemar sebagai contoh, membuat filter biologis situs tanah liat aliran atas-proses gabungan membran keramik pelat datar. Kekeruhan air baku adalah 0,5~3,2 NTU, DOC 2,1~4,0 mg/L, dan nitrogen amonia latar ≈0 mg/L. Dalam percobaan, amonium klorida ditambahkan untuk meningkatkan nitrogen amonia menjadi 1,5~2,0 mg/L untuk mensimulasikan polusi. Menggunakan butiran keramik berukuran 8-10 mm sebagai media filter, membran keramik pelat datar -Al₂O₃ memiliki luas filtrasi efektif sebesar 0,0196 m². Sistem beroperasi pada fluks 40 LMH dan siklus filtrasi 2 jam, dengan filtrasi membran keramik langsung sebagai kontrol.
II. Efisiensi Pemurnian Air
Proses gabungan ini mencapai penghilangan polutan secara berjenjang, sehingga menghasilkan efisiensi pemurnian yang luar biasa: Dalam hal kekeruhan, limbah filtrasi langsung tetap stabil pada 0,01 NTU, mencapai tingkat penghilangan sebesar 98%; dalam proses gabungan, filter butiran keramik pertama-tama menahan 11% partikel tersuspensi, mengurangi kekeruhan limbah dari 1,35 NTU menjadi 1,20 NTU, sedangkan limbah akhir dari membran keramik tetap pada 0,01 NTU, mencapai tingkat pembuangan total melebihi 99% dan secara signifikan mengurangi beban retensi membran. Mengenai bahan organik terlarut, membran keramik tunggal mencapai tingkat penghilangan hanya 14,2% untuk DOC dan kurang dari 10% untuk UV₂₅₄. Filter situs tanah liat, yang mengandalkan degradasi biofilm, mencapai tingkat penghilangan masing-masing sebesar 22,3% dan 15% untuk kedua indikator ini, sehingga meningkatkan tingkat penghilangan DOC secara keseluruhan dari proses gabungan menjadi 29,1%, hampir dua kali lipat dari filtrasi langsung. Penghapusan nitrogen amonia adalah keuntungan inti. Pada hari keempat setelah pemasangan membran, sistem nitrifikasi menjadi matang, dan nitrogen amonia dalam limbah dari filter situs tanah liat tetap konsisten di bawah 0,01 mg/L, dengan tingkat penghilangan mendekati 100%. Peningkatan nitrogen nitrat sejalan dengan penurunan nitrogen amonia, sehingga menegaskan bahwa nitrifikasi merupakan proses penghilangan yang dominan. Membran keramik tidak menghasilkan penghilangan nitrogen amonia tambahan, sehingga mempertahankan konsentrasi limbah sebesar 0,01 mg/L, sehingga mengimbangi kekurangan proses membran tunggal. Mengenai bahan organik fluoresen, selama pengoperasian yang stabil, filter situs tanah liat mengurangi intensitas fluoresensi protein aromatik, asam humat, dan asam fulvat, dengan hanya sedikit peningkatan karena akumulasi metabolit mikroba. Membran keramik selanjutnya mempertahankan sisa bahan organik molekul besar, yang menunjukkan efek penghilangan signifikan pada metabolit mikroba, sehingga mencapai pemurnian mendalam.
AKU AKU AKU. Karakteristik Pengotoran Membran
Perbedaan tekanan transmembran ireversibel dari proses gabungan hanya meningkat dari 4,5 kPa menjadi 8 kPa, penurunan yang signifikan dibandingkan dengan filtrasi langsung sebesar 26 kPa, mempersempit peningkatan total ketahanan pengotoran membran sebesar 50%. Kontaminan permukaan membran sebagian besar berupa metabolit mikroba terlarut dan protein aromatik, dengan bahan organik hidrofilik dengan berat-molekul-rendah terhitung sebesar 86.3%. Kontaminan dalam pori-pori membran juga termasuk asam fulvat, dengan berat molekul rata-rata 33,1 kDa, menunjukkan karakteristik pengotoran kompleks yang jelas.
IV. Kesimpulan
Proses gabungan ini, melalui efek sinergis dari biodegradasi dan penyaringan fisik, tidak hanya meningkatkan penghilangan nitrogen amonia dan bahan organik tetapi juga secara efektif menghambat pengotoran membran yang tidak dapat diubah, sehingga memberikan jalur teknis baru untuk penerapan membran keramik dalam pengolahan air minum.
