Die Membrantechnologie entwickelte sich über die letzten Jahrzehnte zu einer anerkannten Trennungstechnologie. Der Hauptvorteil der Membrantechnologie ist die Tatsache, dass sie ohne Zugabe von Chemikalien arbeitet, der Energieverbrauch relativ gering ist, die Handhabung einfach ist und die Anlagen gut auf die unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden können.
Membrantechnologie ist ein Überbegriff für eine Vielzahl unterschiedlicher Trennungsmethoden, die alle auf dem Einsatz von Membranen basieren. Membrane werden immer häufiger dafür verwendet, um Prozesswasser aus Grund-, Oberflächen- und Abwasser zu erzeugen, weshalb die Membrantechnologie sicher auch wettbewerbsfähig im Vergleich zu den konventionellen Techniken ist. Die wichtigste Eigenschaft der Membrane ist deren Semipermeabilität. Das Prinzip ist ziemlich einfach: Die Membran verhält sich wie ein spezieller Filter, der Wasser hindurch fließen lässt, während Schwebstoffe und andere Substanzen zurückgehalten werden.
Es gibt zahlreiche Methoden, die Stoffe daran hindern, eine Membran zu durchdringen. Beispiele für diese Methoden sind die Anwendung von einem hohen Arbeitsdruck, die Aufrechterhaltung eines Konzentrationsgradienten an beiden Seiten der Membran und die Einleitung eines elektrischen Potentials. Membrane stellen also eine selektive Trennwand dar, durch die bestimmte Substanzen hindurchtreten können während andere zurückgehalten werden.
Die Membranfiltration kann als Alternative zu Flockung, Sedimentation, Adsorption (Sandfilter und Aktivkohlefilter, Ionenaustauscher), Extraktion und Destillation verwendet werden. Zwei Faktoren bestimmen die Effektivität eines Membranfiltrationsprozesses: die Selektivität und die Produktivität. Die Selektivität wird in einem Parameter ausgedrückt, welcher Retentions- oder Trennfaktor genannt wird (angegeben in l/m2*h). Der Parameter, mit dem die Produktivität beschrieben wird, heißt Durchflussmenge (angegeben in l/m2*h). Sowohl die Selektivität und als auch die Produktivität sind von der Membran abhängig. 
Die Membranfiltration kann einerseits in die Mikro- und Ultrafiltration und andererseits in die Nanofiltration und die Umkehrosmose geteilt werden.
Wenn es darum geht, größere Teilchen mittels Membranfiltration zu entfernen, werden die Verfahren der Mikro- und Ultrafiltration angewandt. Wegen des offenen Charakters dieser Membrane ist die Produktivität hoch, während die Druckunterschiede gering sind.
Wenn Salze aus dem Wasser entfernt werden müssen, kommen die Nanofiltration und die Umkehrosmose zum Einsatz. Diese beiden Verfahren basieren nicht auf dem Durchsatz durch Poren, sondern dem Trennungsprozess liegt die Diffusion durch die Membran zu Grunde. Der Druck, welcher bei der Nanofiltration und bei der Umkehrosmose notwendig ist, ist viel höher als der bei der Mikro- und bei der Ultrafiltration, während die Produktivität geringer ist. 
Die Membranfiltration hat zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlicher Wasseraufbereitungsverfahren.
Einerseits kann der Prozess bei niedrigen Temperaturen stattfinden, was es möglich macht, hitzeempfindliche Substanzen zu behandeln. Aus diesem Grund werden derartigen Verfahren häufig in der Nahrungsmittelproduktion verwendet.
Die Energiekosten sind bei der Membrantechnologie relativ gering. Ein Großteil der Energie wird beim Durchpumpen der Flüssigkeiten durch die Membran gebraucht. Im Vergleich zu alternativen Techniken, wie der Verdampfung, sind die Gesamtenergiekosten jedoch sehr gering. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Prozess leicht erweitert werden kann. Betriebsarten von Membranfiltrationssystemen
Der Durchfluss durch Membranfiltrationssysteme kann als Dead-End-Flow oder als Cross-Flow geführt werden. Das Ziel bei der Optimierung der Membrantechnologie soll immer das Erlangen einer möglichst hohen Produktion über eine lange Zeit bei einem akzeptablen Gehalt an Schmutzstoffen im Permeat sein. Membransysteme
Die Wahl eines bestimmten Membransystems wird von einer Vielzahl an Faktoren beeinflusst. So richtet sie sich nach den Kosten, dem Risiko für eine Membranverstopfung, der Packdichte und den Möglichkeiten für eine Reinigung. Membrane werden nie in Form von flachen Platten eingesetzt, da die große Oberfläche hohe Investitionskosten verursacht. Aus diesem Grund werden die Systeme in einer dichten Bauweise fabriziert, um eine große Oberfläche in einem kleinstmöglichen Volumen zu erhalten. Die Membrane sind in Modulbauweise verfügbar, von welchen zahlreiche unterschiedliche Typen existieren. Man unterscheidet hauptsächlich die rohrförmigen und die plattenförmigen Module. Die rohrförmigen Module werden wiederum unterteilt in Rohr-, Kapillar- und Hohlfasermodule. Die plattenförmigen Module werden untergliedert in die Spiral-Wickel-Module und in die Plattenmodule. Ablagerungen in der Membran
Bei allen Membranfiltrationsprozessen sind Ablagerungen in der Membran unvermeidbar, sogar bei einer ausreichenden und guten Vorbehandlung. Die Art und der Grad des Anwuchses sind abhängig von vielen verschiedenen Faktoren, wie etwa der Qualität des Eingangswassers, dem Membrantyp, dem Membranmaterial, dem Aufbau der Anlage und der Kontrolle.
Partikel, Biofouling und Scaling sind die drei Haupttypen von Ablagerungen, die in Membranen auftreten. Diese Verschmutzungen bewirken, dass ein höherer Arbeitsdruck eingesetzt werden muss, um eine kontinuierliche Kapazität der Membrane zu gewährleisten. Ab einem bestimmten Punkt nimmt der Druck so stark zu, dass er weder ökonomisch noch technisch vertretbar ist. Reinigung der Membran
Für die Entfernung von Ablagerungen in der Membran gibt es eine Vielzahl von Reinigungstechniken, welche Forward Flush, Backward Flush, Air Flush und chemische Reinigung sowie jede Kombination dieser Techniken umfassen.
Membran-Reinigungsmethoden |
