الترشيح الفائق

الترشيح الفائق ( UF ) هو نوع من الترشيح الغشائي حيث تؤدي القوى مثل الضغط أو تدرجات التركيز إلى الفصل من خلال غشاء شبه نافذ . يتم الاحتفاظ بالمواد الصلبة العالقة والمواد المذابة ذات الوزن الجزيئي العالي في ما يسمى بالمحتجز، بينما تمر المياه والمواد المذابة ذات الوزن الجزيئي المنخفض عبر الغشاء في النفاذية (المرشح). تُستخدم عملية الفصل هذه في الصناعة والبحث لتنقية وتركيز المحاليل الجزيئية الكبيرة (10 ³ –10 ⁶ دالتون )، وخاصة محاليل البروتين .

لا تختلف الترشيح الفائق بشكل أساسي عن الترشيح الدقيق . فكلاهما منفصلان بناءً على استبعاد الحجم أو التقاط الجسيمات. وهو يختلف بشكل أساسي عن فصل الغازات الغشائية ، والتي تنفصل بناءً على كميات مختلفة من الامتصاص ومعدلات مختلفة من الانتشار . يتم تعريف أغشية الترشيح الفائق من خلال حد الوزن الجزيئي (MWCO) للغشاء المستخدم. يتم تطبيق الترشيح الفائق في وضع التدفق المتقاطع أو الوضع المسدود .

تستخدم الصناعات مثل تصنيع المواد الكيميائية والصيدلانية ، وتجهيز الأغذية والمشروبات، ومعالجة مياه الصرف الصحي ، الترشيح الفائق لإعادة تدوير التدفق أو إضافة قيمة إلى المنتجات اللاحقة. كما يستخدم غسيل الكلى الترشيح الفائق. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يمكن استخدام الترشيح الفائق لإزالة الجسيمات والجزيئات الكبيرة من المياه الخام لإنتاج مياه صالحة للشرب. وقد تم استخدامه إما لاستبدال أنظمة الترشيح الثانوي (التخثر والتكتل والترسيب) والثالثي (ترشيح الرمل والكلور) الموجودة في محطات معالجة المياه أو كأنظمة مستقلة في المناطق المعزولة ذات السكان المتزايدين. ^[1] عند معالجة المياه ذات المواد الصلبة المعلقة العالية، غالبًا ما يتم دمج الترشيح الفائق في العملية، باستخدام المعالجات الأولية (الغربلة والتعويم والترشيح) وبعض المعالجات الثانوية كمراحل معالجة أولية. ^[2] تُفضل عمليات الترشيح الفائق حاليًا على طرق المعالجة التقليدية للأسباب التالية:

• لا يتطلب أي مواد كيميائية (بخلاف التنظيف)
• جودة المنتج ثابتة بغض النظر عن جودة العلف
• حجم النبات صغير
• قادرة على تجاوز المعايير التنظيمية لجودة المياه، وتحقيق إزالة مسببات الأمراض بنسبة 90-100% ^[3]

تقتصر عمليات الترشيح الفائق حاليًا على التكلفة العالية الناجمة عن تلوث الغشاء واستبداله. ^[4] يلزم إجراء معالجة أولية إضافية لمياه التغذية لمنع حدوث أضرار مفرطة لوحدات الغشاء.

في كثير من الحالات يتم استخدام UF للترشيح المسبق في محطات التناضح العكسي (RO) لحماية أغشية التناضح العكسي. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تُستخدم تقنية الترشيح الفائق على نطاق واسع في صناعة الألبان؛ ^[5] وخاصة في معالجة مصل اللبن للجبن للحصول على مركز بروتين مصل اللبن (WPC) ونفاذية غنية باللاكتوز. ^{[6] [7]} في مرحلة واحدة، تكون عملية الترشيح الفائق قادرة على تركيز مصل اللبن بمقدار 10-30 ضعف العلف. ^[8]
كان البديل الأصلي للترشيح الغشائي لمصل اللبن هو استخدام التسخين بالبخار متبوعًا بالتجفيف بالأسطوانة أو التجفيف بالرش. كان لمنتج هذه الطرق تطبيقات محدودة بسبب قوامه الحبيبي وعدم قابليته للذوبان. كما كانت للطرق الحالية تركيبة غير متسقة للمنتج وتكاليف رأسمالية وتشغيلية عالية وبسبب الحرارة المفرطة المستخدمة في التجفيف والتي غالبًا ما تؤدي إلى تحلل بعض البروتينات. ^[6]
وبالمقارنة بالطرق التقليدية، فإن عمليات الترشيح الفائق المستخدمة لهذا التطبيق: ^{[6] [8]}

• أكثر كفاءة في استخدام الطاقة
• جودة المنتج ثابتة، 35-80% من المنتج يحتوي على بروتين حسب ظروف التشغيل
• لا تتسبب في تحلل البروتينات لأنها تستخدم ظروف تشغيل معتدلة

إن احتمالية التلوث محل نقاش واسع النطاق، حيث تم تحديدها كمساهم كبير في انخفاض الإنتاجية. ^{[6] [7] [8]} يحتوي مصل الجبن على تركيزات عالية من فوسفات الكالسيوم والتي يمكن أن تؤدي إلى رواسب قشور على سطح الغشاء. ونتيجة لذلك، يجب تنفيذ معالجة أولية كبيرة لموازنة درجة الحموضة ودرجة حرارة العلف للحفاظ على قابلية ذوبان أملاح الكالسيوم. ^{[8] [9]}

• ترشيح مياه الصرف من مصنع لب الورق
• صناعة الجبن، انظر الحليب المصفى للغاية
• إزالة بعض البكتيريا من الحليب
• معالجة مياه الصرف الصحي والعمليات
• استعادة الانزيم
• تركيز وتنقية عصير الفاكهة
• غسيل الكلى وعلاجات الدم الأخرى
• إزالة الأملاح وتبادل المذيبات للبروتينات (عن طريق الترشيح بالتنقيط )
• تصنيع بدرجة المختبر
• تأريخ الكربون المشع للكولاجين العظمي
• استعادة دهانات الترسيب الكهربائي
• معالجة مستحلبات الزيت واللاتكس
• استعادة مركبات اللجنين في سوائل اللب المستهلكة

يعتمد مبدأ التشغيل الأساسي للترشيح الفائق على فصل المواد المذابة عن المذيب عن طريق الضغط من خلال غشاء شبه نافذ. يتم وصف العلاقة بين الضغط المطبق على المحلول المراد فصله والتدفق عبر الغشاء بشكل شائع من خلال معادلة دارسي:

${\displaystyle J={TMP \over \mu R_{\mathrm {t} }}}$,

حيث J هو معدل التدفق (معدل التدفق لكل مساحة غشاء)، TMP هو ضغط الغشاء (فرق الضغط بين تيار التغذية وتيار النفاذ)، μ هي لزوجة المذيب و R _t هي المقاومة الكلية (مجموع مقاومة الغشاء والتلوث). ^{[ بحاجة لمصدر ]}

عندما يحدث الترشيح، يزداد التركيز المحلي للمواد المرفوضة على سطح الغشاء ويمكن أن يصبح مشبعًا. في الترشيح الفائق، يمكن أن يؤدي زيادة تركيز الأيونات إلى تطوير ضغط تناضحي على جانب التغذية من الغشاء. وهذا يقلل من TMP الفعال للنظام، وبالتالي يقلل من معدل النفاذية. تؤدي الزيادة في الطبقة المركزة عند جدار الغشاء إلى تقليل تدفق النفاذية، بسبب زيادة المقاومة مما يقلل من القوة الدافعة لنقل المذيب عبر سطح الغشاء. يؤثر CP على جميع عمليات فصل الغشاء المتاحة تقريبًا. في التناضح العكسي، تؤدي المواد المذابة المحتجزة في طبقة الغشاء إلى ضغط تناضحي أعلى مقارنة بتركيز التيار السائب. لذلك فإن الضغوط الأعلى مطلوبة للتغلب على هذا الضغط التناضحي. تلعب استقطاب التركيز دورًا مهيمنًا في الترشيح الفائق مقارنة بالترشيح الدقيق بسبب حجم المسام الصغير للغشاء. ^{[10] يختلف} استقطاب التركيز عن التلوث لأنه ليس له تأثيرات دائمة على الغشاء نفسه ويمكن عكسه عن طريق تخفيف TMP. ومع ذلك، فإن له تأثيرًا كبيرًا على العديد من أنواع التلوث. ^[11]

^[12] فيما يلي الفئات الأربع التي يمكن من خلالها تعريف تلوث أغشية UF في:

• المواد البيولوجية
• الجزيئات الكبيرة
• الجسيمات
• الأيونات

تصف النماذج التالية آليات ترسب الجسيمات على سطح الغشاء وفي المسام:

• الحجب القياسي : يتم ترسيب الجزيئات الكبيرة بشكل موحد على جدران المسام
• انسداد كامل : يتم غلق مسام الغشاء بالكامل بواسطة جزيء كبير
• تكوين الكعكة : تشكل الجسيمات المتراكمة أو الجزيئات الكبيرة طبقة متسخة على سطح الغشاء، وفي UF يُعرف هذا أيضًا باسم طبقة الهلام
• الانسداد المتوسط : عندما تترسب الجزيئات الكبيرة في المسام أو على المسام المسدودة بالفعل، مما يساهم في تكوين الكعكة ^[13]

نتيجة لاستقطاب التركيز على سطح الغشاء، قد تتجاوز تركيزات الأيونات المتزايدة عتبات الذوبان وتترسب على سطح الغشاء. يمكن أن تسد رواسب الأملاح غير العضوية المسام مما يتسبب في انخفاض التدفق وتدهور الغشاء وفقدان الإنتاج. يعتمد تكوين المقياس بشكل كبير على العوامل التي تؤثر على كل من الذوبان واستقطاب التركيز بما في ذلك الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة وسرعة التدفق ومعدل النفاذية. ^[14]

تلتصق الكائنات الحية الدقيقة بسطح الغشاء لتشكل طبقة هلامية - تُعرف باسم الأغشية الحيوية . ^[15] تزيد الأغشية من مقاومة التدفق، وتعمل كحاجز إضافي للنفاذية. في الوحدات ذات الجرح الحلزوني، يمكن أن تؤدي الانسدادات التي تشكلها الأغشية الحيوية إلى توزيع غير متساوٍ للتدفق وبالتالي زيادة تأثيرات استقطاب التركيز. ^[16]

اعتمادًا على شكل ومادة الغشاء، يمكن استخدام وحدات مختلفة لعملية الترشيح الفائق. ^[17] تختلف التصميمات المتوفرة تجاريًا في وحدات الترشيح الفائق وفقًا للقيود الهيدروديناميكية والاقتصادية المطلوبة بالإضافة إلى الاستقرار الميكانيكي للنظام تحت ضغوط تشغيل معينة. ^[18] تشمل الوحدات الرئيسية المستخدمة في الصناعة ما يلي:

يستخدم تصميم الوحدة الأنبوبية أغشية بوليمرية مصبوبة على الجانب الداخلي من مكونات بلاستيكية أو ورقية مسامية بأقطار تتراوح عادةً بين 5-25 مم وبطول يتراوح بين 0.6-6.4 متر. ^[6] توجد أنابيب متعددة داخل غلاف من البولي فينيل كلوريد أو الفولاذ. يتم تمرير تغذية الوحدة عبر الأنابيب، مما يستوعب النقل الشعاعي للنفاذية إلى جانب الغلاف. يسمح هذا التصميم بالتنظيف السهل، لكن العيب الرئيسي هو نفاذيته المنخفضة، واحتفاظه بالحجم الكبير داخل الغشاء وكثافة التعبئة المنخفضة. ^{[6] [18]}

هذا التصميم مشابه من الناحية المفاهيمية للوحدة الأنبوبية ذات الترتيب بين الغلاف والأنبوب. يمكن أن تتكون الوحدة الواحدة من 50 إلى آلاف الألياف المجوفة وبالتالي فهي ذاتية الدعم على عكس التصميم الأنبوبي. يتراوح قطر كل ليفة من 0.2 إلى 3 مم مع تدفق التغذية في الأنبوب ونفاذ المنتج الذي يتم جمعه شعاعيًا على الخارج. تتمثل ميزة وجود أغشية ذاتية الدعم في سهولة تنظيفها بسبب قدرتها على الغسيل العكسي. ومع ذلك، فإن تكاليف الاستبدال مرتفعة، حيث تتطلب الألياف المعيبة استبدال الحزمة بأكملها. ونظرًا لأن الأنابيب ذات قطر صغير، فإن استخدام هذا التصميم يجعل النظام أيضًا عرضة للانسداد. ^[8]

تتكون من مجموعة من صفائح الغشاء المسطحة المفصولة بمادة فاصلة شبكية رقيقة تعمل كداعم لشاشة بلاستيكية مسامية. يتم لف هذه الصفائح حول أنبوب مثقب مركزي وتثبيتها في غلاف وعاء ضغط فولاذي أنبوبي. يمر محلول التغذية فوق سطح الغشاء ويتدفق الحلزوني إلى أنبوب التجميع المركزي. تعد الوحدات الملفوفة الحلزونية بديلاً مضغوطًا ورخيصًا في تصميم الترشيح الفائق، وتوفر إنتاجية حجمية عالية ويمكن أيضًا تنظيفها بسهولة. ^[18] ومع ذلك، فهي محدودة بالقنوات الرقيقة حيث يمكن أن تؤدي حلول التغذية مع المواد الصلبة المعلقة إلى انسداد جزئي لمسام الغشاء. ^[8]

يستخدم هذا غشاءً موضوعًا على صفيحة مسطحة مفصولة بمادة تشبه الشبكة. يتم تمرير التغذية عبر النظام الذي يتم فصل النفاذية منه وتجميعها من حافة الصفيحة. يمكن أن يتراوح طول القناة من 10 إلى 60 سم وارتفاع القناة من 0.5 إلى 1.0 مم. ^[8] توفر هذه الوحدة احتجازًا منخفض الحجم واستبدالًا سهلًا نسبيًا للغشاء والقدرة على تغذية المحاليل اللزجة بسبب ارتفاع القناة المنخفض، وهو أمر فريد من نوعه لهذا التصميم المعين. ^[18]

تعتمد خصائص عملية نظام UF بشكل كبير على نوع الغشاء المستخدم وتطبيقه. تميل مواصفات الشركات المصنعة للغشاء إلى تقييد العملية بالمواصفات النموذجية التالية: ^{[19] [20] [21] [22]}

	الألياف المجوفة	جرح حلزوني	أنبوبي سيراميك	لوحة وإطار
الرقم الهيدروجيني	2-13	2-11	3-7
ضغط التغذية (رطل/بوصة مربعة)	9–15	<30–120	60-100
ضغط الغسيل العكسي (رطل/بوصة مربعة)	9–15	20–40	10–30
درجة الحرارة (درجة مئوية)	5-30	5-45	5-400
إجمالي المواد الصلبة الذائبة (ملجم/لتر)	<1000	<600	<500
إجمالي المواد الصلبة العالقة (ملجم/لتر)	<500	<450	<300
العكارة (NTU)	<15	<1	<10
الحديد (ملجم/لتر)	<5	<5	<5
الزيوت والشحوم (ملجم/لتر)	<0.1	<0.1	<0.1
المذيبات، الفينولات (ملجم/لتر)	<0.1	<0.1	<0.1

عند تصميم منشأة جديدة لفصل الأغشية أو التفكير في دمجها في مصنع قائم، هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها. بالنسبة لمعظم التطبيقات، يمكن تطبيق نهج استدلالي لتحديد العديد من هذه الخصائص لتبسيط عملية التصميم. تشمل بعض مجالات التصميم ما يلي:

إن معالجة العلف قبل الغشاء ضرورية لمنع تلف الغشاء وتقليل آثار التلوث التي تقلل بشكل كبير من كفاءة الفصل. غالبًا ما تعتمد أنواع المعالجة المسبقة على نوع العلف وجودته. على سبيل المثال، في معالجة مياه الصرف الصحي، يتم فحص النفايات المنزلية والجسيمات الأخرى. تشمل الأنواع الأخرى من المعالجة المسبقة الشائعة في العديد من عمليات الترشيح الفائق موازنة الرقم الهيدروجيني والتخثر. ^{[23] [24]} يعد التسلسل المناسب لكل مرحلة من مراحل المعالجة المسبقة أمرًا بالغ الأهمية في منع تلف المراحل اللاحقة. يمكن حتى استخدام المعالجة المسبقة ببساطة باستخدام نقاط الجرعات.

تستخدم معظم أغشية UF مواد بوليمرية ( بولي سلفون ، بولي بروبيلين ، أسيتات السليلوز ، حمض البوليلكتيك )، ومع ذلك تُستخدم الأغشية الخزفية للتطبيقات ذات درجات الحرارة المرتفعة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

القاعدة العامة لاختيار حجم المسام في نظام الترشيح الفائق هي استخدام غشاء بحجم مسام يساوي عُشر حجم الجسيمات المراد فصلها. وهذا يحد من عدد الجسيمات الأصغر التي تدخل المسام وتمتص على سطح المسام. وبدلاً من ذلك، فإنها تسد مدخل المسام مما يسمح بتعديلات بسيطة لسرعة التدفق المتقاطع لإخراجها. ^[8]

يمكن أن تعمل أنظمة الترشيح الفائق إما بالتدفق المتقاطع أو التدفق المسدود. في الترشيح المسدود، يكون تدفق محلول التغذية عموديًا على سطح الغشاء. من ناحية أخرى، في أنظمة التدفق المتقاطع، يمر التدفق موازيًا لسطح الغشاء. ^[25] تعد تكوينات النهاية المسدودة أكثر ملاءمة لعمليات الدفعات ذات المواد الصلبة المعلقة المنخفضة حيث تتراكم المواد الصلبة على سطح الغشاء وبالتالي تتطلب عمليات غسيل وتنظيف متكررة للحفاظ على تدفق مرتفع. تُفضل تكوينات التدفق المتقاطع في العمليات المستمرة حيث يتم طرد المواد الصلبة باستمرار من سطح الغشاء مما يؤدي إلى طبقة كعكة أرق ومقاومة أقل للنفاذية. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تعتبر سرعة التدفق بالغة الأهمية بالنسبة للمياه العسيرة أو السوائل التي تحتوي على معلقات لمنع التلوث المفرط. يمكن استخدام سرعات تدفق متقاطع أعلى لتعزيز تأثير الكنس عبر سطح الغشاء وبالتالي منع ترسب الجزيئات الكبيرة والمواد الغروية وتقليل تأثيرات استقطاب التركيز. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مضخات باهظة الثمن لتحقيق هذه الظروف. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

لتجنب التلف المفرط للغشاء، يوصى بتشغيل المصنع عند درجة الحرارة المحددة من قبل الشركة المصنعة للغشاء. ومع ذلك، في بعض الحالات، تكون درجات الحرارة أعلى من المنطقة الموصى بها مطلوبة لتقليل آثار التلوث. ^[24] يلزم إجراء تحليل اقتصادي للعملية لإيجاد حل وسط بين التكلفة المتزايدة لاستبدال الغشاء وإنتاجية الفصل. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يمكن أن يؤدي انخفاض الضغط أثناء الفصل متعدد المراحل إلى انخفاض حاد في أداء التدفق في المراحل الأخيرة من العملية. يمكن تحسين ذلك باستخدام مضخات التعزيز لزيادة TMP في المراحل النهائية. سيؤدي هذا إلى زيادة تكلفة رأس المال والطاقة والتي سيتم تعويضها من خلال تحسين إنتاجية العملية. ^[24] مع التشغيل متعدد المراحل، يتم إعادة تدوير التيارات المحتجزة من كل مرحلة عبر المرحلة السابقة لتحسين كفاءة فصلها.

يمكن تطبيق مراحل متعددة على التوالي لتحقيق تيارات نفاذة ذات نقاء أعلى. ونظرًا للطبيعة المعيارية لعمليات الغشاء، يمكن ترتيب وحدات متعددة بالتوازي لمعالجة أحجام أكبر. ^[26]

تعتمد المعالجة اللاحقة لتدفقات المنتج على تركيبة المادة المتغلغلة والمتبقية واستخدامها النهائي أو التنظيم الحكومي. في حالات مثل فصل الحليب، يمكن جمع كلا التيارين (الحليب ومصل اللبن) وتحويلهما إلى منتجات مفيدة. سيؤدي التجفيف الإضافي للمادة المتبقية إلى إنتاج مسحوق مصل اللبن. في صناعة مصانع الورق، يتم حرق المادة المتبقية (مادة عضوية غير قابلة للتحلل البيولوجي) لاستعادة الطاقة ويتم تصريف المادة المتغلغلة (الماء النقي) في المجاري المائية. من الضروري أن تكون درجة الحموضة في الماء المتغلغل متوازنة ومبردة لتجنب التلوث الحراري للمجاري المائية وتغيير درجة الحموضة فيها. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يتم تنظيف الغشاء بانتظام لمنع تراكم الأوساخ وعكس التأثيرات المتدهورة للأوساخ على النفاذية والانتقائية.
غالبًا ما يتم إجراء الغسيل العكسي المنتظم كل 10 دقائق لبعض العمليات لإزالة طبقات الكعكة المتكونة على سطح الغشاء. ^[8] من خلال الضغط على تيار النفاذية وإجباره على العودة عبر الغشاء، يمكن إزاحة الجسيمات المتراكمة، مما يحسن تدفق العملية. الغسيل العكسي محدود في قدرته على إزالة أشكال أكثر تعقيدًا من الأوساخ مثل التلوث الحيوي أو التكلس أو الامتصاص على جدران المسام. ^[27]
تتطلب هذه الأنواع من الأوساخ التنظيف الكيميائي لإزالتها. الأنواع الشائعة من المواد الكيميائية المستخدمة في التنظيف هي: ^{[27] [28]}

• المحاليل الحمضية للسيطرة على الرواسب الكلسية غير العضوية
• المحاليل القلوية لإزالة المركبات العضوية
• المبيدات الحيوية أو التطهير مثل الكلور أو بيروكسيد الهيدروجين عندما يكون التلوث البيولوجي واضحًا

عند تصميم بروتوكول التنظيف، من الضروري مراعاة ما يلي:
وقت التنظيف - يجب السماح بوقت كافٍ للمواد الكيميائية للتفاعل مع الأوساخ والتغلغل في مسام الغشاء. ومع ذلك، إذا تم تمديد العملية إلى ما بعد مدتها المثلى، فقد يؤدي ذلك إلى إفساد الغشاء وترسيب الأوساخ المزالة. ^[27] قد تستغرق دورة التنظيف الكاملة بما في ذلك الشطف بين المراحل ما يصل إلى ساعتين حتى تكتمل. ^[29]
عدوانية المعالجة الكيميائية - مع وجود درجة عالية من التلوث، قد يكون من الضروري استخدام حلول تنظيف عدوانية لإزالة المواد الملوثة. ومع ذلك، في بعض التطبيقات قد لا يكون هذا مناسبًا إذا كانت مادة الغشاء حساسة، مما يؤدي إلى زيادة شيخوخة الغشاء.
التخلص من نفايات التنظيف - قد يُحظر إطلاق بعض المواد الكيميائية في أنظمة الصرف الصحي أو يتم تنظيمها، لذلك يجب مراعاة ذلك. على سبيل المثال، قد يؤدي استخدام حمض الفوسفوريك إلى ارتفاع مستويات الفوسفات التي تدخل مجاري المياه ويجب مراقبتها والتحكم فيها لمنع التغذية الزائدة.

ملخص الأنواع الشائعة من التلوث ومعالجاتها الكيميائية الخاصة ^[8]

فولانت	الكاشف	الوقت ودرجة الحرارة	طريقة العمل
الدهون والزيوت والبروتينات والسكريات المتعددة والبكتيريا	0.5 مولار NaOH مع 200 جزء في المليون من Cl 2	30–60 دقيقة 25–55 درجة مئوية	التحلل المائي والأكسدة
الحمض النووي والأملاح المعدنية	0.1–0.5 م حمض (الأسيتيك، الستريك، النيتريك)	30-60 دقيقة 25-35 درجة مئوية	الذوبان
الدهون والزيوت والبوليمرات الحيوية والبروتينات	0.1% SDS، 0.1% Triton X-100	30 دقيقة – طوال الليل 25–55 درجة مئوية	الترطيب، الاستحلاب، التعليق، التشتيت
شظايا الخلايا والدهون والزيوت والبروتينات	المنظفات الانزيمية	30 دقيقة – طوال الليل 30-40 درجة مئوية	الانهيار التحفيزي
الحمض النووي	0.5% دنايز	30 دقيقة – طوال الليل 20–40 درجة مئوية	التحلل الإنزيمي

من أجل زيادة دورة حياة أنظمة الترشيح الغشائي، يتم تطوير أغشية موفرة للطاقة في أنظمة المفاعلات الحيوية الغشائية. تم تقديم تقنية تسمح بتقليل الطاقة المطلوبة لتهوية الغشاء للتنظيف مع الحفاظ على مستوى تدفق مرتفع. كما تم اعتماد عمليات التنظيف الميكانيكية باستخدام الحبيبات كبديل للأشكال التقليدية للتنظيف؛ وهذا يقلل من استهلاك الطاقة ويقلل أيضًا من المساحة المطلوبة لخزانات الترشيح. ^[30]

كما تم تحسين خصائص الغشاء لتقليل ميول التلوث عن طريق تعديل خصائص السطح. ويمكن ملاحظة ذلك في صناعة التكنولوجيا الحيوية حيث تم تعديل أسطح الغشاء من أجل تقليل كمية ارتباط البروتين. ^[31] كما تم تحسين وحدات الترشيح الفائق للسماح بمزيد من الغشاء لمنطقة معينة دون زيادة خطر التلوث من خلال تصميم أجزاء داخلية أكثر كفاءة للوحدة.

تستخدم المعالجة المسبقة الحالية لإزالة الكبريت من مياه البحر وحدات ترشيح فائقة تم تصميمها لتحمل درجات الحرارة والضغوط العالية مع احتلال مساحة أصغر. كل وعاء وحدة مدعوم ذاتيًا ومقاوم للتآكل ويستوعب إزالة الوحدة واستبدالها بسهولة دون تكلفة استبدال الوعاء نفسه. ^[30]

• قائمة تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي

• الوسائط المتعلقة بالترشيح الفائق في ويكيميديا ​​كومنز