Os sistemas de ultrafiltração podem ser usados em condições extremas quando o projeto é preparado para essas condições adversas.
Em geral, a qualidade das águas superficiais, como as provenientes de rios, é afetada pela descarga de efluentes (tratados ou não tratados), presença natural de contaminantes (matéria orgânica natural ou metais) e condições climáticas (variabilidade durante a estação seca e chuvosa).
Membranas de diferentes tipos e configurações têm limitações específicas em termos de turbidez e sólidos suspensos totais (SST). É extremamente importante entender as flutuações sazonais da turbidez para preparar a planta para lidar com essa situação. Em geral, as membranas submersas podem funcionar com concentrações mais altas de sólidos dentro dos tanques, mas as membranas pressurizadas também podem funcionar bem durante picos curtos (horas) de turbidez (em alguns casos acima de 1000 NTU) por meio de ajustes operacionais, principalmente nas frequências de retrolavagem e limpezas químicas. Em todos os casos, uma boa pré-filtração com filtros autolimpantes para remover grandes partículas e lama, é obrigatória para proteger as membranas. A ultrafiltração produzirá água com turbidez muito baixa (<0,1 NTU), independentemente da turbidez de alimentação.
Se a turbidez estiver acima dos limites da membrana (importante verificar o limite na condição contínua e pico), é possível incluir diferentes tipos de pré-tratamentos, como sedimentação, clarificação ou sequências de filtros autolimpantes aptos a trabalhar com alto teor de sólidos e reduzir o conteúdo de sólidos para uma faixa aceitável. Nesses casos, uma análise técnica e econômica é importante para definir a melhor rota tecnológica.
Outro tópico importante é a remoção de cor com ultrafiltração. A remoção dependerá do tamanho dos poros da membrana e do tamanho das moléculas orgânicas, sendo a eficiência bastante variável dentro de uma ampla faixa (10-90%). Considerando que as membranas de ultrafiltração normalmente têm tamanhos de poros da ordem nanométrica (20-40 nm), moléculas orgânicas que possuem cadeias mais complexas e de alto peso molecular, tendem a ser removidas mais facilmente. Neste sentido, o conceito de cor real (ou dissolvida) é
importante para estimar a remoção de cor na ultrafiltração, ou seja, águas com alto teor de cor real tendem a reduzir a eficiência de remoção na ultrafiltração, enquanto águas com baixo teor de cor real (maior fração em suspensão), tendem a permitir uma elevada remoção – em alguns casos o uso de coagulantes pode ser opcional.
Coagulantes à base de metal, como sais de ferro e alumínio, são amplamente utilizados em sistemas de tratamento convencionais e podem ser usados em conjunto com membranas de ultrafiltração para remover matéria orgânica natural e outros tipos de moléculas orgânicas. Quando usados em sistemas de ultrafiltração, o consumo de coagulantes é substancialmente menor do que os sistemas convencionais, porque não há necessidade de produzir um floco grande e pesado, um pequeno floco (pin floc) é suficiente para ser removido pelos poros das membranas. Com uma mistura adequada, o tempo de contato também é reduzido significativamente (tipicamente de 30 a 90 segundos).
Em alguns casos, os coagulantes podem reduzir a incrustação, mas, se houver dosagem em altas concentrações, podem causar incrustações inorgânicas na superfície da membrana. O controle de dosagem, produtos químicos adequados e limpezas químicas são cruciais para manter uma operação estável com boa performance.
Em aplicações de água potável, onde é necessária uma concentração residual de cloro, a remoção da cor também pode ser melhorada pela oxidação. Porém, nesses casos, devido à potencial formação de subprodutos prejudiciais (como trihalometanos e ácidos haloacéticos), é importante evitar dosagem de oxidantes na presença de altas concentrações de matéria orgânica.