Мікрофільтраційні мембрани забезпечують відмінну фільтрацію із низькою в результаті каламутністю води (зазвичай менше 0,1 нефелометричних одиниць каламутності) та високий рівень усунення патогенних цист/ооцист найпростіших, лямблій, криптоспоридій та бактерій. В якості кінцевого етапу очищення можна використовувати хлорування T.6 або ультрафільтрацію T.10 , а також нанофільтрацію/зворотний осмос T.15 . Мікрофільтрація застосовна на всіх етапах надзвичайної ситуації та у різних масштабах (див. H.4 для рівня домогосподарства).

Мікрофільтрація використовує мембрани для фільтрації води. Неочищена вода рухається через мембрани завдяки різниці в тиску, і компоненти води утримуються з огляду на розмір отворів у мембрані. Чим менші отвори, тим більший тиск знадобиться. Мікрофільтраційні мембрани, що використовуються для очищення води, мають пори розміром 0,1 – 0,5 мкм. Ці мембрани усувають частки та найпростіші організми і можуть усувати 4-log (99,9%) або вищу кількість лямблій/криптоспоридій та бактерій, хоча зазвичай усувають до 1-log вірусів. Подальше очищення зазвичай включає дезінфекцію, наприклад, хлорування T.6 . Мікрофільтраційні установки зазвичай виготовляються заздалегідь на заводах та є блочними, хоча також в наявності є одномембранні модулі. Більшість мікрофільтраційних мембранних модулів у блочних системах монтуються у циліндричних (трубоподібних) посудинах чи резервуарах через надзвичайно високу щільність монтажу (2 000 – 15 000 м² на м³) залежно від виду системи.

Проєктні міркування

Мембранні фільтри мають дві фундаментальні відмінності у проєктуванні порівняно із немембранною фільтрацією: тупикове фронтальне фільтрування (потік проходить повністю через мембрану) та перехресне фільтрування (потік протікає над мембраною, не весь потік фільтрується). Типові мікрофільтраційні мембрани працюють як тупикові фронтальні фільтри. Попереднє очищення завжди включає захисну сітку попереднього очищення (зазвичай автопромивочний вид на рівні приблизно 300 мікрон). Додаткове попереднє очищення (наприклад, коагуляція і седиментація, T.4 ) може посилити усунення розчинених матеріалів чи зменшити забруднювальний потенціал води із високим вмістом органічної речовини. Автоматично включена коагуляція, після якої відразу слідує мікрофільтрація, використовується для води з високим забруднювальним потенціалом із метою зменшення забивання мембрани. Зазвичай перевагу віддають підходящим для мембран коагулянтам, наприклад, хлориду поліалюмінію та/або хлоргідрату алюмінію. Заздалегідь виготовлені та блочні мікрофільтраційні системи переважно включать систему контролю для регулювання експлуатаційних умов під час циклів, включаючи фільтрацію з використанням насосів, частоту промивки, хімічне очищення (зазвичай раз на місяць) та перевірки цілісності (задля гарантування того, що мембрани не пошкоджені).

Зазвичай системи промиваються автоматично фільтрованою водою кожні 20 – 30 хвилин залежно від якості необробленої води. Мікрофільтраційна установка не виробляє фільтрат під час приблизно 3-хвилинного періоду автоматичного промивання, тому для зберігання фільтрату потрібен запасний резервуар. Приблизно 85 – 95% очищуваної води стає фільтратом, який можна використовувати, а решта зливається як використана вода для промивки або стоки після хімічного очищення. Основним проєктним параметром є потік, який позначає потік фільтрату через площу мембрани. Якщо потік розміщений занадто високо для застосування, то це може призвести до забруднення мембрани. Відворотне забруднення може збільшити робочий тиск, хоча із цим можна впоратися за допомогою регулярного промивання та хімічного очищення (зазвичай 1 день на місяць). Невідворотне забруднення потребуватиме складнішого хімічного очищення та може назавжди пошкодити мембрану. Експлуатація деяких мікрофільтраційних мембран насухо може також спричинити постійні пошкодження. Існують мікрофільтраційні системи, які працюють із постійним потоком та/або при постійному тиску. У випадку більшості проєктів проводять пілотування на місці перш ніж проєктувати, хоча, якщо це неможливо, рекомендується проводити практичне експериментування.

Матеріали

Зазвичай вся мікрофільтраційна система купується разом, оскільки додаткове обладнання, у тому числі опорні рами, насоси, клапани, сітки попереднього очищення, повітряний компресор та комп’ютерна система (для промивки і моніторингу якості води) є настільки ж важливими як і мембрани. Розхідники включають елементи мембрани (5–10-річний строк експлуатації за умови правильного використання), набори для ремонту мембран, електропостачання та хімікати (наприклад, лимонна кислота та натрій гіпохлорит для очищення та дезінфекції; їдкий натрій (гідроксид натрію та бісульфід натрію) для нейтралізації).

Придатність

Порівняно з ультрафільтрацією T.10 мікрофільтрація частіше використовується як попереднє очищення для нанофільтрації/зворотного осмосу T.15 або для зменшення каламутності з метою проведення подальшої дезінфекції із використанням інших методів. У таких випадках мікрофільтрація зазвичай використовується, коли потрібна ефективна та економічно раціональна автоматизація. Такі системи можна встановити дуже швидко (автоматизовані блочні системи). Мікрофільтрацію можна застосовувати у віддалених локаціях та міських районах, оскільки вона легко масштабується та може використовуватися на всіх етапах надзвичайної ситуації, включаючи етап гострого реагування.

Експлуатація та обслуговування

Рекомендується найняти кваліфікованих операторів для забезпечення довгого, надійного строку експлуатації. Попри те, що системи зазвичай автоматизовані чи напівавтоматизовані, операційні помилки можуть спричинити суттєве пошкодження елементів мембрани (зламані волокна, забруднення). Регулярні завдання включають щоденну перевірку інструментальної точності та перевірку цілісності, щоденну перевірку рівня хімікатів, щотижневе калібрування насосу подачі хімікатів та очищення інструменту, а також щотижневий аналіз даних, який передбачає можливий перегляд будь-яких операційних параметрів, таких як потік, частота проведення хімічного очищення та перевірку напруги в електричних двигунах.

Здоров’я та безпека

Мембрани утримують велику кількість бактерій та найпростіших (також цисти) на рівні до 99,9 – 99,9999% (показники логарифмічного зменшення від 3-log до 6-log), тоді як усунення вірусів зазвичай менше 1-log. Потрібно ретельно розглянути питання утилізації концентрату, оскільки він містить забрудники із очищуваної води. Залежно від складників та місцевого регулятивного середовища концентрат можна повернути назад у джерело води, наприклад, річку, утилізувати в муніципальній каналізації, розбавити та використати для зрошування чи очистити на місці перед утилізацією. Рекомендуються очищення перед утилізацією та повторне використання, коли утилізація в муніципальну каналізацію неможлива. Агенти для хімічного очищення можуть бути корозійними та потребувати кваліфікованих операторів і особистого захисного спорядження.

Витрати

Початкові витрати на придбання є відносно суттєвими через високу вартість мембранних модулів та потребу в високотехнологічному додатковому обладнанні. Тоді як сама мікрофільтраційна мембрана є відносно дешевою (10 – 20 доларів США за м² мембрани), витрати на модулі загалом варіюються від 70 до 120 доларів США за м². Дбаючи про систему шляхом проведення частого та належного очищення, фільтр матиме строк експлуатації (залежно від виробника) до 10 років, що призводить до відносно низьких витрат на користувача у довгостроковій перспективі.

Соціальні та екологічні аспекти

Мікрофільтраційні фільтри добре приймаються користувачами та установами, оскільки візуально покращується ситуація із каламутністю води. Їх запровадження як нової технології потребує навчання, розвитку можливостей щодо експлуатації та обслуговування, а також готовності і бажання місцевого персоналу. Вимоги щодо енергії для експлуатації мікрофільтраційних систем є порівнюваними з традиційними системами очищення води.