Das Membranverfahren dient der Entfernung von feinsten Partikeln bis hin zu gelösten Stoffen aus Abwasser mittels eines auf einer Stützschicht aufgebrachten Filters.
Membranverfahren erlauben eine Feinreinigung des Abwassers ohne Anwendung von Chemikalien; hierzu gehören die Umkehrosmose, Mikrofiltration und Ultrafiltration. Die Umkehrosmose wird u. a. bei der Behandlung von Deponiesickerwässern angewandt. Die Ultrafiltration wird vorwiegend bei der Trennung von Emulsionen (z. B. der Abtrennung von Öl aus Reinigungsbädern) eingesetzt.
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