Hohlfasermembranen sind sowohl in der industriellen Wasseraufbereitung als auch in der Aufbereitung von Trinkwasser fest etabliert und heute Stand der Technik. Ihre Zuverlässigkeit in Bezug auf die Abtrennung von Feststoffen und Bakterien auch bei schwankenden Rohwasserqualitäten ist einer der Gründe für ihren Siegeszug. Heutzutage gibt es Ultrafiltrationsanlagen mit Kapazitäten von 100 000 m3 pro Tag und mehr.
Bei der Aufbereitung von Wässern mit höherem Feststoffgehalt und Trübung erfordern jedoch die im Markt verfügbaren Hohlfasermembranmodule häufig eine erweiterte Vorbehandlung, um erfolgreich eingesetzt werden zu können. Dies reduziert die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens besonders dann, wenn die höheren Feststoffkonzentrationen nur sporadisch auftreten. Das Design von Filtrationsanlagen und -modulen muss dies berücksichtigen. Dabei rücken die drei Bereiche Membraneigenschaften, Moduleigenschaften und Betriebsweise in den Vordergrund. Bei erfolgreichem Design können Hohlfasermodule, die eine höhere Toleranz gegenüber Feststoffen und Trübungen aufweisen, wirtschaftliche Vorteile bieten und auch neue Anwendungen erschließen.
Die im Markt verfügbaren Hohlfasermembranen basieren überwiegend auf Polyethersulfon (PES), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyacrylnitril (PAN) und Celluloseacetat (CA)/Cellulosetriacetat (CTA). Dabei verfügen PAN und CA/CTA über die für die Wasseraufbereitung vorteilhafte Eigenschaft der Hydrophilie und insbesondere Polyacrylnitril darüber hinaus über eine vergleichsweise hohe chemische und mechanische Stabilität.
Eine deutlich höhere Hydrophilie und damit verbundene Antifoulingeigenschaften bei Membranen führen zu einer reduzierten Belagsbildung beim Betrieb der Membrane durch hydrophobe Wasserinhaltsstoffe wie Huminstoffe, Algen etc. Durch die höhere Abstoßung von suspendierten Feststoffen aufgrund des negativeren Zetapotentials der PAN- und CA/CTA-Membranen wird auch die Belagsbildung durch diese Wasserinhaltsstoffe reduziert. Beides zusammen führt bei Membranen auf PAN- und CA/CTA-Basis im Betrieb zu höheren Flussleistungen und seltenerem und geringerem Reinigungsaufwand.
Dass die hydrophileren Membranpolymere dabei im Vergleich zu hydrophoberen Membranpolymeren, insbesondere gegenüber PVDF, geringere chemische Stabilitäten aufweisen, ist von untergeordneter Bedeutung, da die sich auf hydrophilen Membranen ausbildenden Foulingschichten mit deutlich geringeren Chemikalienkonzentrationen abgereinigt werden können. Darüber hinaus ist die Reinigungshäufigkeit gegenüber hydrophoben Membranen reduziert, was insgesamt in einer deutlich geringeren Chemikalienexpositionszeit resultiert. Die oftmals genannte höhere chemische Beständigkeit von PVDF ist nur im Zusammenhang mit der häufigeren und intensiveren Reinigung dieser hydrophoben Membranen von Bedeutung, da diese oftmals mit besonders hohen Konzentrationen gereinigt werden müssen.
