Как все мембранные технологии в водоподготовке, ультрафильтрация относится к баромембранным процессам, движущей силой которых является разность давлений по обе стороны мембраны. Рабочее давление ультрафильтрации складывается из осмотического давления, создаваемого удаляемыми частицами, и гидродинамического сопротивления мембраны.

Ультрафильтрационная мембрана задерживает коллоидные частицы, бактерии, вирусы и высокомолекулярные органические соединения с молекулярной массой более 100 000 Дальтон. Осмотическое давление этих веществ значительно ниже при одной и той же концентрации (г/л) вследствие высокой молекулярной массы. В качестве примера приведены значения осмотического давления вещества при его содержании в воде 1 г/л при различной молярной массе.

Следовательно, осмотическое давление не влияет на рабочее давление ультрафильтрации. Из-за сравнительно большого размера пор (0,02-0,03 мкм) гидродинамическое сопротивление ультрафильтрационных мембран значительно меньше, чем сопротивление обратноосмотических и нанофильтрационных мембран. Поэтому рабочее давление ультрафильтрации составляет не более 2-4 бар.

Традиционным материалом для изготовления ультрафильтрационных мембран являются полисульфон и полиэфирсульфон. Гидродинамическое сопротивление этих материалов, а следовательно, и рабочее давление мембран не превышает 1 атм.

Наиболее технологичными являются капиллярные мембранные ультрафильтрационные модули. Стенками капилляров являются непосредственно мембраны. Исходная вода поступает внутрь капилляра.

Способные проникать через мембрану частицы и молекулы воды проходят через стенки капилляра, а более крупные частицы остаются внутри капилляра.

Основным преимуществом капиллярных мембранных модулей по сравнению с рулонными, является возможность промывки мембран обратным током для удаления накопленных внутри капилляров загрязнений. Кроме того, при использовании капиллярных мембранных модулей требуется значительно меньшая предварительная очистка исходной воды. Если в рулонных модулях мутность исходной воды не должна превышать 1 мг/л, то капиллярные модули работают при мутности исходной воды до 100 мг/л.

С помощью ультрафильтрации можно получить воду питьевого качества, если основной проблемой является высокая мутность, а минеральный состав исходной воды сбалансирован и не требует дополнительной коррекции.

Ультрафильтрация также часто используется в комбинации с другими методами:

• коагуляция + ультрафильтрация

Добавление коагулянта перед ультрафильтрацией позволяет укрупнить трудноудаляемые небольшие органические молекулы (танины, гуминовые, фульвокислоты), придающие воде желтоватый оттенок. В составе комплексов с флоккулянтами эти соединения успешно задерживаются ультрафильтрационной мембраной.

• ультрафильтрация + активированный уголь

Комбинация ультрафильтрации с активированным углем позволяет удалить все органические соединения (как высокомолекулярные, так и низкомолекулярные), в том числе легколетучие.

• ультрафильтрация + нанофильтрация / обратный осмос

В такой последовательности ультрафильтрация служит предочисткой перед более тонкими методами, что позволяет улучшить эксплуатационные характеристики нанофильтрационных и обратноосмотических мембран.