Ультрафильтрация – это сравнительно новый процесс, заключающийся в том, что жидкость «продавливается» через полупроницаемую мембрану при относительно низком давлении (до 2 бар) или под вакуумом. Ультрафильтрация по рейтингу фильтрации воды занимает промежуточное положение между нанофильтрацией и микрофильтрацией.
Традиционно используемые методы отстаивания и фильтрования для предварительной подготовки в промышленности и получения питьевой воды в коммунальном хозяйстве в настоящее время не обеспечивают высокую технологическую и санитарную надежность. Введение дополнительных стадий очистки (озонирование, сорбция активированным углем и др.) приводит к увеличению эксплуатационных расходов и, соответственно, себестоимости очищенной воды. В этой связи всё большее применение получают мембранные способы обработки воды.
Различают два основных режима работы и типа мембран – напорные и погружные. При напорном режиме работы ультрафильтрационного модуля, мембраны заключены в кожух. Вода на модуль может подаваться при помощи нагнетающего насоса.
Погружная система обычно представляет из себя мембраны, погруженные в открытый бак. Со стороны фильтрата прикладывается вакуум, заставляя фильтрат протекать через мембрану. Погружные мембраны обычно работают при меньших скоростях потока. При работе под давлением, необходима меньшая площадь мембран вследствие больших скоростей потока, кроме того, такая система может доставляться к месту эксплуатации почти полностью собранной. Техническое обслуживание, замена элементов и очистка на месте проще выполняется для погружной системы, вследствие простого доступа к мембранам. Возможно как вертикальное, так и горизонтальное исполнение установок. Ультрафильтрационные мембраны имеют размер пор от 20 до 1000 À (или 0,002– 0,1 мкм) и позволяют задерживать тонкодисперсные и коллоидные примеси, макромолекулы (нижний предел молекулярной массы составляет несколько тысяч), водоросли, одноклеточные микроорганизмы, цисты, бактерии и вирусы и т.д. Главное отличие мембраной фильтрации от обычного объемного фильтрования в том, что подавляющее большинство всех задерживаемых веществ накапливается на поверхности мембраны, образуя дополнительный фильтрующий слой осадка, который обладает своим сопротивлением.
К ультрафильтрационным модулям предъявляются определенные требования. Они должны иметь гарантированную границу пропускания фильтрата, не допускать возможность перетекания питательной воды в фильтрат по короткому пути, иметь стойкость к окислителям (гипохлорит натрия, перекись водорода), не иметь в структуре мертвых зон, иметь возможность испытания целостности, иметь возможность полного опорожнения. Ультрафильтрационные мембраны имеют асимметричную структуру. При конструировании установок ультрафильтрации необходимо обеспечить защиту от скопления частиц на поверхности мембран. Это осуществляется за счет промывки (прямая промывка, обратная промывка), т.е. организации потока сквозь поверхность мембраны, вымывающего задержанные частицы. В настоящее время получили широкое распространение ультрафильтрационные половолокнистые модули на основе полиэстерсульфона (PES). Полиэстерсульфон (PES) стоек к высоким концентрациям хлора. Также данный материал стоек к изменениям величины рН в диапазоне от 1 до 13, в результате чего может эффективно проводится очистка мембран как от неорганических, так и органических веществ.