我國膜技術與應用的現狀和發展趨勢
1 我國膜技術的發展概況
近年來，我國的膜技術取得了突飛猛進的發展，膜 應用領域也在不斷擴大，膜材料的研究開發和制造技術 取得了重大進展，膜技術在水污染治理領域的應用已 日益廣泛，已成為污水處理與污水回用的優選技術。然 而，這一切在十幾年前還幾乎是一件不可想象的事情。 那時候，我國的膜材料、膜組件還基本是依靠進口，昂 貴的銷售價格，使膜技術的應用范圍僅僅局限在工業純 水制造和化工、醫藥、輕工、食品等少數工業生產領域 的物料分離，業內人士很難想到應用這種技術去處理花 費不可過高的污水。
2001-2003年，我國開展了膜技術的國產化行動， 國家投入了大量資金支持膜材料的研發和產業化，積極 鼓勵膜技術在環境保護及相關領域內廣泛應用和在環境 污染防治領域建立工程示范，極大地促進了我國膜制造 產業的科技進步和膜技術在水污染治理領域的推廣。
經過近十年的發展，目前我國的膜制造產業已初具 規模，并涌現出一批膜材料制造骨干企業，其產品種類 涵蓋了反滲透、納濾、超濾和微濾等各類膜材料和卷式 膜、簾式膜、管式膜、平板膜等各種膜組件和膜組器。 其中，超濾膜和微濾膜在國內市場的占有率已過半。
隨著膜技術的進步，我國水污染治理領域對膜技術 的需求也越來越大，預計到2010年底，全國膜裝置的市 場需求可望達到200億元的規模。膜技術的應用范圍也 越來越廣，不僅已廣泛應用于城鎮污水和工業廢水回用 的處理，而且更多地應用于難生物降解有機污染物和重 金屬污染物的分離處理，并且已成為工業廢水零排放或 低排放的基本手段。同時，膜生物反應器技術也得到長 足進步，兼氧型膜生物反應器技術已經達到國際先進水 平，成為生活污水和工業廢水處理的可靠方法。
2 膜技術的應用領域
2.1 在有機污染物去除領域的應用
近年來，隨著國家對廢水排放中有機污染物的控制越 來越嚴格，在城市生活污水處理和工業難處理廢水方面， 已越來越廣泛地采用包括膜生物反應器（MBR）、集成膜 分離技術在內的膜技術，尤其是在北方缺水地區和全國 COD總量控制重點區域，采用MBR技術處理城市生活污 水，能充分發揮其活性污泥濃度高、處理效果好、可將 廢水資源化、排泥量少的特點；在電鍍、印染、皮革、 釀造、焦化等難處理工業廢水領域采用MBR與集成膜分 離技術，已成為行業的發展方向。
2.2 在污廢水回用領域的應用
“十一五”期間，在國家大力提倡節能減排的形勢 下，我國各地的城鎮污水回用產業得到很大發展，回用 規模較上一個五年計劃約翻了一番，回用范圍主要是用 于市政園林綠化和河湖景觀改善。目前，市政污水回用處理比較盛行“雙膜法”工藝，即將兩種不同的膜裝置 組合在一起，形成回用水處理工藝流程。根據回用領域 的不同，膜的種類可以是微濾、超濾和反滲透的組合。 工業廢水領域的回用，采用膜技術的目的較為多樣 化，或是為了廢水的循環利用，或是為了零排放的環境 壓力，或是為了治理某種難處理廢水的污染。
“十一五”期間，我國電力行業、冶金行業、化工 行業、石油化工行業都在普遍推行廢水再利用和循環冷 卻水的回用，以提高工業用水的重復利用率，減少廢水 排放量。由于工業節水可以給企業帶來直接的經濟效 益，因此企業比較愿意開展廢水再利用。
2.3 在廢水零排放領域的應用
“十一五”期間，國家加大了對環境污染排放的控 制力度，企業增加了排放控制的壓力。許多高耗水、高 污染、高排放的新建項目，被要求廢水不得外排，迫使 企業采取廢水回用措施以滿足零排放的要求。
對于一些已有的屬于高污染的“老大難”企業，政 府也實行了禁止外排廢水的零排放政策。尤其是排放高 含鹽、高氨氮污染物、高濃度難生物降解有機廢水和高 濃度重金屬廢水的污染企業，在常規處理方法難以做到 有效去除的情況下，往往需要借助膜技 術解決其處理難題。
發展循環經濟和資源化綜合利用、減少工業廢水污 染負荷，通常也要依靠膜技術的支持。膜的分離效能為 資源化綜合利用的物料分離提供了很好的解決路徑，不 管是固形物的回收，還是液體的濃縮回收，膜技術都可 以發揮不可替代的作用。具有獨特功能的新型膜材料的 開發，為這一領域的廢水回用和資源化綜合利用展開了 廣闊的市場前景和發展空間。
2.4 在造水領域的應用
我國有50%以上的江河斷面不能達到應有的水體功 能，處于Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類水體的污染狀態；全國 70%的湖泊、水庫處于不同程度的富營養化狀態，有3 億城鎮居民的飲用水源受到污染，居民飲水處于不安全 狀態。由于水污染嚴重，也由于受到嚴重缺水的困擾， 近幾年城鄉瓶裝飲用水的市場需求急劇上升，海水淡化 事業有了長足進展，在環渤海和東南沿海地區修建了一 批海水淡化廠，海水淡化的裝機規模逐年擴大。在這樣 的市場背景下，我國造水產業對膜技術和膜裝置的市場 需求也連年增長。
3 技術發展趨勢
3.1 膜性能的改善方向
根據目前國內膜技術的發展趨勢，未來需要進一步 提高或改善膜的性能，以利于膜技術擴大推廣應用。改 善膜性能的技術方向是：
（1）能夠抗污染，包括微生物垢和石油類污染物等 對膜造成的污染；
（2）能夠抗堵塞，包括微生物、油和固體粒子等對 膜形成的孔徑堵塞；
（3）無需苛刻的預處理，縮短流程，簡化操作，降 低建設投資，節約運行費用；
（4）具有較高的通量，提高產水率，減少污染物排 放量或再處理量；
（5）具有足夠的機械強度，能夠耐受高壓、反復清 洗、生物膜等重物的拉伸；
（6）具有較好的有效孔徑分布率、較好的分離性能 和穩定的理化性質，耗能低，壽命長。
3.2 膜材料和膜制造工藝的技術發展趨勢
目前，我國雖然可以生產微濾、超濾、納濾和反滲 透等不同類別的膜材料，但由于用于制膜的材料種類有 限，因而急需科技創新，提高制造技術，開發制膜新工 藝和新方法，開發新型制膜材料，提高材料本身的理化 性質，重點發展高性能化學纖維、超濾級的有機物燒結 膜、納濾級陶瓷膜、納濾級石英膜、納濾級不銹鋼膜和 鈦金屬膜、抗油污疏水膜等性能更好的膜材料。
3.3 膜應用的技術發展趨勢
膜技術在污水處理、工業廢水處理和資源化綜合利 用的應用范圍今后將得到進一步擴展，成為廢水回用和 難降解有機污染物分離回收，以及實現廢水零排放的基 本手段。除了去除固體粒子和鹽類物質以外，污染物去 除技術的主要發展方向是：
（1）采用微濾膜除鹽并去除各類重金屬污染物；
（2）采用超濾膜分離大分子有機物和高分子有機 物；
（3）采用納濾膜，以液液分離形式，進行油水分 離、去除石油類污染物；
（4）采用耐高溫（90℃以上）膜材料，開展熱水的 除固體粒子、除鹽和熱能回收；
（5）開發反滲透以外的除鹽新技術，發展電解膜、電極膜、電離子交換膜等新材料； （6）發展耐受高濃度（濃度在25%以上）酸堿的有 機膜，進行廢酸液和廢堿液的回收、處理；
（7）發展無需梯度過濾預處理的適宜去除高濃度懸 浮固體、膠體廢水的膜材料；
（8）發展適宜處理高濃度含鹽廢水的膜材料。
4 膜技術的最新進展
近年來，國內外的環保企業都加大了技術開發的步 伐，圍繞膜材料性能的不足，進行了一些具有國際先進 水平的科技創新，也取得了一批高技術水平的科技成 果，并直接進入了產業化和批量生產階段。其中部分科 技成果如下：
（1）杭州某公司采用聚苯乙烯（PE）纖維和聚偏 氟乙烯（PVDF）纖維制成的復合膜，具有較強的抗拉 強度，制成的膜絲用力拉扯可以保持不斷。此種膜材料 既有良好的抗污染性能，又彌補了聚偏氟乙烯強度較低 的缺陷。
（2）采用聚砜和聚酰胺制成的復合膜，可以耐受高 濃度（濃度≥25%）的堿溶液，為我國開展廢堿液的回收 和再利用提供了先進技術，這對于許多工業行業的廢堿 液處理是一種好方法，較蒸發濃縮法可節約大量能源。 （3）中科院某研究所和北京某公司合作，研究開發 了納米級石英砂燒結膜。
（4）中科院生態研究中心和江蘇金山環保公司合 作生產的疏水特種膜，可望為含油污水的油水分離處理 提供一種先進技術和可行手段。
（5）清華大學與江蘇藍天沛爾環保公司合作生產的 平板膜膜組件，填補了我國膜工業的一項空白。
（6）美國Duraflou公司開發的高通量聚偏氟乙烯微 濾膜，可以無需多級過濾預處理，直接處理高濃度懸浮 物廢水和重金屬廢水。
（7）美國某公司生產的不銹鋼、二氧化鈦復合燒 結納米膜膜組件，具有優良的理化性能，耐高壓、耐腐 蝕、耐高溫，抗污染、抗堵塞，性能卓越，可廣泛應用 于難生物降解有機工業廢水的污染物分離處理和有機物 資源化綜合利用。
（8）美國Sping公司開發、生產的SPING2000有機 物燒結固體超濾膜，具有良好的污染物去除和超級技術 性能。
（9）美國Weishi 膜技術公司生產的有機振動膜，可 用于廢油的回收。
以上事例表明，當今世界的膜技術創新主要致力于 膜性能的提高和改善。我國膜研發和膜制造產業的科技 創新能力目前已經居于世界膜技術科技發展的前沿。
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