Partikel
Eine Verschmutzung der Membran durch Partikel ist meist auf Schwebstoffe und Kolloide zurückzuführen, die sich an der Membran anlagern. Dies verstopft die Membran, sodass kein Wasser mehr durch sie hindurch fließen kann. Wenn die Membran verstopft ist, ist außerdem mehr Druck nötig, um eine bestimmte Menge an Wasser zu behandeln. Dies führt unweigerlich zu erhöhten Energiekosten.
Scaling
Unter Scaling versteht man die Anlagerung von Partikeln an der Membran, was zu deren Verstopfung führt. Es handelt sich dabei um einen unerwünschten Effekt, welcher während der Nanofiltration und der Umkehrosmose auftreten kann. Scaling verursacht einen höheren Energieverbrauch und eine kürzere Lebenszeit der Membrane, weiters ist eine häufigere Reinigung nötig.
Die Nanofiltration und die Umkehrosmose werden häufig eingesetzt um Trinkwasser aus Grund- und Oberflächenwasser aufzubereiten. Während dieses Prozesses ist eine hohe Umwandlungsrate notwendig, da das den Verlust an Rohstoffen und Energie reduziert. Abhängig von der Konversionsrate können 75 bis 90 Prozent des Eingangswassers in das gewünschte Produkt umgewandelt werden.
Im Laufe dieses Prozesses absorbiert die Membran Salze, woraus das Konzentrat entsteht. Bei anorganischen Salzen wie Kalziumkarbonat und Bariumsulfat, welche wasserunlöslich sind, kann es leicht zu einer Übersättigung kommen, was dann zu einer Ausfällung führt. Die Ausfällung von wasserunlöslichen Salzen an der Membran tritt häufiger auf, wenn die Konversion hoch ist.
Scaling führt zu einer Verringerung der nominellen Durchflussmenge. Die Folgen sind, wie bereits erwähnt, ein Steigen der Energiekosten, die Notwendigkeit, häufiger zu reinigen und eine kürzere Lebenszeit der Membrane. Ingesamt lässt all das die Kosten für die Wasseraufbereitung mittels Membranen gewaltig ansteigen.
Das Zufügen von Säuren und Anti-Scalants kann die Ausfällung von Salzen verhindern. Säuren verhindern die Übersättigung von Kalziumkarbonat, während Anti-Scalants das Niveau der Ausfällung senken.
Die Leistung der Membranfiltration ist dann im Optimum, wenn die Konversion maximal und die Dosierung der Säuren und Anti-Scalants minimal ist, ohne dass Scaling auftritt.
Biofouling
Biologische Verschmutzung, besser bekannt als Biofouling, kommt am häufigsten bei der Nanofiltration und bei der Umkehrosmose vor. Der Grund liegt darin, dass die Membrane nicht mit Chlor desinfiziert werden können, um die Bakterien zu töten. Biofouling in der Nanofiltration und der Umkehrosmose ist wahrscheinlich die am wenigsten erforschte Art von Verschmutzungen, die in Membransystemen auftreten können. Dies ist hauptsächlich auf das komplexe Wachstumsverhalten der Bakterien zurückzuführen. Durch die Mikroorganismen kommt es oft zu irreparablen Schäden an den Anlagen zur Nanofiltration und Umkehrosmose.
Die Art der Mikroorganismen, deren Wachstumsrate und Konzentration auf der Membran hängt hauptsächlich von den kritischen Faktoren wie der Temperatur, der Sonneneinstrahlung, dem pH-Wert, der Konzentration an gelöstem Sauerstoff und der Präsenz von organischen und anorganischen Nährstoffen ab.
Mikroorganismen gelangen über die Luft und/oder das Wasser in die Anlagen.
Aerobe (sauerstoffabhängige) Bakterien leben gewöhnlich in warmem, flachem sonnendurchflutetem Wasser, welches einen hohen Gehalt von gelöstem Sauerstoff aufweist, einen pH-Wert von 6,5 bis 8,5 und einen Überfluss an organischen und anorganischen Nährstoffen bietet.
Anaerobe (sauerstoff-unabhängige) Bakterien kommen gewöhnlich in geschlossenen Systemen vor, in denen kein oder nur eine geringe Menge an gelöstem Sauerstoff vorhanden ist. Sie werden aktiv, wenn eine ausreichende Menge an Nährstoffen vorhanden ist, wobei es sich um organische Bestandteile handeln kann oder auch um tote Algen.
Beide Arten von Bakterien können in einer Anlage vorhanden sein. Es gibt auch Bakterien, die je nach den Umgebungsbedingungen in aerober oder anaerober Form vorkommen. 
Eine der häufigsten Formen des Biofoulings tritt bei der Vorbehandlung in Umkehrosmose-Systemen auf sowie in Teilen des Membransystems, in denen gute Bedingungen für das Algenwachstum herrschen. Auch in Anlagenteilen, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, ist mit einem sehr starken Algenwachstum zu rechnen.
Da Sonnenlicht eine bedeutende Rolle im Prozess der Photosynthese spielt, ist es auch für das Algenwachstum entscheidend. Die Menge an Sauerstoff, die produziert wird, steht in direktem Zusammenhang mit der verfügbaren Menge an Sonnenlicht. Aerobe Bakterien sind auf den von den Algen produzierten Sauerstoff angewiesen, wenn die Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Eingangswasser nicht zur Aufrechterhaltung ihrer Stoffwechselfunktionen ausreicht.
Die abgestorbenen Algen stellen eine wichtige Nährstoffressource für die Bakterien dar und unterstützen damit auch deren Wachstum.
Eine andere Art von Biofouling in einem Membransystem ist die Anlagerung von Bakterien an den Innenwänden der Rohrleitungen. Ecken und Sackgassen im Leitungssystem sind typische Plätze, die gerne von Bakterien besiedelt werden.
Nachdem sich die ersten Bakterien an den Wänden anlagern, entstehen die ersten Teile des Biofilms. Der Biofilm wächst indem sich die Bakterien vermehren und indem totes organisches Material in die Strukturen des Biofilms eingelagert wird. Neben der Tatsache, dass der Biofilm einen Einfluss auf den Wasserdurchfluss hat, lagern sich daran auch leicht Schwebstoffe und Mikroorganismen an. Die Biofilmanlagerungen entwickeln sich zu einem starken, zusammenhängenden Belag, der schwer zu entfernen ist. Letztendlich lösen sich Teile des Biofilms ab und verbreiten sich in der Anlage, auch in den Membranen. Wenn sich der abgelöste Biofilm in den Membranen anlagert, beginnen sich die Mikroorganismen zu vermehren, indem sie die Nährstoffe verwenden, die im Eingangswasser vorhanden sind. Als Folge davon entwickelt sich der Biofilm auf den Membranen, was den Eingangswasserstrom in die Membrane behindert. Wenn die gleiche Wassermenge durchgesetzt werden soll, muss der Druck erhöht werden, was wiederum die Betriebskosten ansteigen lässt und irreparable Schäden an den Membranen verursachen kann.
Es kann auch vorkommen, dass spezielle Membranmaterialen ein besonders geeignetes Milieu für die Mikroorganismen schaffen, was innerhalb kurzer Zeit zu einer vollkommenen Zerstörung der Membrane führt. 
Membrantechnologie
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