膜技術及市場綜述
隨著我國凈水及污水處理標準的不斷攀升，膜技術已經從工業水處理行業轉移至凈水及市政污水領域。膜技術分類中：以壓力為推動力的膜分離技術可分反滲透（RO）、納濾（NF）、超濾（UF）以及微孔過濾（MF）四類；以制造膜的材料來分又可分有機合成材料膜、陶瓷膜以及其它材料，其中陶瓷膜相比有機聚合材料具有耐酸堿、抗微生物能力強、耐高溫、更強的化學穩定性等特點，但陶瓷膜只有管式組件，因此其膜過濾面積較。欢そM件又分平板式、管式、卷式和中空纖維四種類型，其中卷式和中空纖維膜的過濾面積最大。
它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區分標準時，則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02～10μm；超濾膜(UF)為0.001～0.02μm；逆滲透膜(RO) 為0.0001～0.001μm。
RO反滲透膜
技術綜述：一般水的流動方式是由低濃度流向高濃度，水一旦加壓之后，將由高濃度流向低濃度，亦即所謂逆滲透原理：由于 RO 膜的孔徑是頭發絲的一百萬分之五（ 0.0001 微米） , 一般肉眼無法看到，細菌、病毒是它的 5000 倍，因此，只有水分子及部分有益人體的礦物離子能夠通過，其它雜質及重金屬均由廢水管排出。
最早應用于海水淡化，自上世紀70年代進入海水淡化市場之后發展十分迅速，RO用膜和組件已相當成熟，組件脫鹽率可高達99.8%以上。近年來，功交換器和壓力交換器的開發成功使能量回收效率都高達90%以上，從而使應用RO反滲透膜海水淡化的本體能耗在3KWh/m3淡水以下，成為從海水制取飲用水最廉價的方法。
除應用于海水淡化之外，RO廣泛用于苦咸水淡化以及純水和超純水的制備，并成為其最經濟的制備工藝過程。純水和超純水的制備在電子、電力、化工、石化、醫藥、飲料、食品、冶金等各行業廣泛采用；苦咸水淡化在西部大開發中將進一步發揮作用。同時RO反滲透技術已應用于電鍍、礦山、放射、垃圾滲濾液等廢水的濃縮處理，以及水回用或達標排放等。
案例介紹：2008年7月9日正式投入運行的北京市北小河再生水廠，其中采用RO反滲透膜生產1萬立方米更高品質的再生水每天源源不斷供給奧運中心區。其工藝流程圖如下：
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超濾膜（UF）
技術綜述：一種孔徑規格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。采用超濾膜以壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料制得。最適于處理溶液中溶質的分離和增濃，也常用于其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應用領域在不斷擴大。超濾膜的制膜技術，即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的？椎目刂埔蛩剌^多，如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，廣泛用于如醫藥工業、食品工業、環境工程等。
案例分析：清河再生水回用工程是北京市污水處理和資源化的重要工程項目，是奧運工程的配套項目。按照以下進水條件進行設計：設計進水水量：≥88,000m3/d，設計水溫：13.1～25.4℃。核心處理單元為膜超濾膜池（ZeeWeed 1000系列中空纖維，采用“由外至內”流動方式），出水滿足城市污水再生利用景觀用水水質標準（GB/T 18921-2002）娛樂性景觀環境用水（河湖類）。
納濾膜（NF）
技術綜述：納濾(簡稱NF) 介于反滲透和超濾膜之間,是近10 年發展較快的一項膜技術,其推動力仍是水壓。納濾膜的開發始于20 世紀70 年代,最初開發目的是用膜法代替常規的石灰法和離子交換法的軟化過程,所以納濾膜早期也被稱為軟化膜。目前國際上的納濾膜多半是聚酰胺復合膜,切割分子量100～1 000 。主要用于去除直徑為1 nm 左右的溶質粒子,對NaCl 脫除率在80 %左右。RO 膜幾乎對所有的溶質都有較高的脫除率,但NF 膜只對特定的溶質(如MgSO4 ) 具有高脫除率。NF 膜的最大特征是膜本體帶有電荷,這使它在很低操作壓力下(0. 5 MPa) 仍具有較高的脫鹽率。
案例分析（納濾在石油平臺廢水處理中的應用）： 石油平臺產生的廢水,經處理后,廢水排出船外,石油送至岸上。要求排放水的有機物( TOC) 含量必須小于48 mg/ kg。許多海岸平臺采用重力沉降器、除沫器、氣浮等設備分離油和水。這些設備根據相分離原理實現分離。在大多數情況下,由于原水中溶解有機物含量過高，很難降低到允許的限度。
廢水中的低分子量羧酸主要是由水溶性有機物構成。它不溶于二氯二氟甲烷(氟利昂) ,骨架上具有4 個更大碳原子的羧酸溶于氟利昂。但具有4 個更大碳原子的羧酸不溶于水。因而，所選擇的膜應能去除C5～C10 范圍內的羧酸,以及去除其它水溶性有機物。C. Bartels 采用直徑76 cm、循環式納濾裝置,在平臺溫度30～40 ℃、料液速率1. 1 m/ min、壓力1.3 MPa 條件下進行了試驗。試驗結果：由于C4和更大碳原子的羧酸溶于氟利昂, 因此選用己酸作為模擬有機物。廢水中加入40 000 mg/ kg的NaCl 模擬鹽含量的影響。對這種模擬液膜的性能較差。但當pH 試液從初始3. 3增高時,膜的選擇性和通量增加。pH = 7 時,膜的脫除率約60 % ,膜A 的通量為151. 4 L/ d ,膜B 的通量為10210 L/ d。
微濾（MF）
技術綜述：它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜的材質分為有機和無機兩大類，有機聚合物有醋酸纖維素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他污染物，以達到凈化、分離、濃縮的目的。能截留0.1-1 微米之間的顆粒。微濾膜允許大分子和溶解性固體（無機鹽）等通過，但會截留住懸浮物、細菌及大分子量膠體等物質。微濾膜的運行壓力一般為0.7-7bar。
案例介紹：2004年湖南大學與長沙市第二污水凈化中心科技人員經過三年的攻關，成功推出“浸沒式微濾膜與氧化溝組合”的城市污水回用處理新技術。湖南大學在全國首次將化工領域的微濾膜成功替代傳統的二沉池,不僅簡化了流程,而且具有投資小、占地少、污水處理效率高的優點,來自長沙市第二污水凈化中心、株洲市霞灣污水處理廠和岳陽市污水凈化中心的成果應用表明,采用這種新技術運行幾個月來,氧化溝對城市污水中污染物質的去除效率明顯提高,特別是氮和磷的去除效果特別明顯。根據測量,新工藝運行成本比傳統污水深度處理工藝低13%左右,其建設投資則低40%左右,如果湖南污水處理廠全部推廣該工藝,每年可節省污水處理運行費用2000多萬元。
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