膜技術(shù)處理飲用水膜分離技術(shù)是指借助于外界能量或化學(xué)位差的推動(dòng)，通過特定膜的滲透作用，實(shí)現(xiàn)對兩組分或多組分混合的液體或氣體進(jìn)行分離、分級、提純以及濃縮富集的技術(shù)。目前常見的膜分離過程可分為以下幾種，微濾（Microfiltration，MF）、超濾（Ultrafiltration，UF）、納濾（Nanofiltration，UF）、反滲透（Reverseosmosis，RO）、電滲析（Electrodialysis，ED）等。按膜孔大小應(yīng)用于飲用水處理的膜可分為微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）。（1） 微濾（MF）微濾是一種以壓力為動(dòng)力，以濾膜的截留作為基礎(chǔ)的高精密過濾技術(shù)。微孔濾膜孔徑范圍一般為0.1?10pm。微濾膜過濾技術(shù)特點(diǎn)是：膜孔徑均一，過濾精度高，濾速快，吸附量少，無介質(zhì)脫落等。超濾、微濾技術(shù)可有效去除顆粒狀物質(zhì)，包括微生物，如隱胞子蟲、賈第蟲、細(xì)菌和病毒，并且通過預(yù)處理膜過濾前的混凝或粉末活性炭，可以一定程度地降低消毒副產(chǎn)物前體物濃度和限制消毒過程中氧化劑需求量來減少消毒副產(chǎn)物。張捍民、張威等［2］進(jìn)行超濾膜去除飲用水中污染物的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明超濾膜能夠有效地去除懸浮固體及膠體，試驗(yàn)中出水濁度始終保持在0.25NTU以下，并且出水中檢不出細(xì)菌。薛罡、趙洪賓等［3］的研究也證明了這一點(diǎn)，并且發(fā)現(xiàn)超濾膜除鐵、錳的效率高，兩者的去除率均達(dá)到85%以上。超濾、微濾技術(shù)與反滲透和納濾膜不同，它不需預(yù)處理就可直接處理高懸浮固體濃度的原水。處理能力小的凈水廠通常采用單獨(dú)的膜組件，而處理能力大的凈水廠（＞1萬立方米/天）通常由框架和共用的附屬設(shè)備組成，膜組件的設(shè)計(jì)隨處理水量的增加而更加優(yōu)化。目前，在美國、英國、日本、法國、荷蘭、澳大利亞和南非等都已相繼建立了生產(chǎn)性的微濾、超濾凈水廠。（2） 超濾（UF）超濾是以壓力為驅(qū)動(dòng)力，利用超濾膜的高精度截留性能進(jìn)行固液分離或者使不同分子量物質(zhì)分級的膜分離技術(shù)。超濾技術(shù)特點(diǎn)是：在以壓力驅(qū)動(dòng)的膜過程中，超濾是一種能同時(shí)進(jìn)行濃縮和分離大分子或膠體物質(zhì)的技術(shù)。與反滲透相比操作壓力低，設(shè)備投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用低。無相變，能耗低，膜選擇性高。超濾和微濾都是在壓差推動(dòng)力作用下進(jìn)行液相分離，為篩孔分離過程：2］。超濾膜的截留粒子粒徑為0.005?10pm，截留相對分子質(zhì)量為500?106的物質(zhì)。微孔濾膜的截留粒子粒徑為0.03?15pm。從成膜材料和制膜工藝來看，超濾膜和微濾膜沒有嚴(yán)格的區(qū)分界限，二者在截留粒子范圍內(nèi)有交叉。從結(jié)構(gòu)上講，超濾膜多數(shù)為非對稱膜，由一層極薄具有一定孔徑的表皮層和一層較厚具有海綿狀或枝狀結(jié)構(gòu)的多孔層組成［3］。前者起篩分作用，后者主要起支撐作用。微濾膜多數(shù)為對稱膜，其中最常見的是曲孔型，結(jié)構(gòu)類似于內(nèi)有相連孔隙的海綿；另外還有一種毛細(xì)管型，膜孔呈圓筒狀垂直貫通膜面。如果用超濾裝置對反滲透進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理，由于超濾膜孔徑很小，可以有效地將水中膠體去除，確保所處理水的污染指數(shù)（SDI）小于1，可保證反滲透安全運(yùn)行，延長裝置使用壽命［4］。微濾技術(shù)是為反滲透提供低SDI進(jìn)水的另一選擇。微濾在所有的膜過濾中是應(yīng)用最廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大、銷售額最高的技術(shù)，并且其技術(shù)應(yīng)用比較成熟。有一種不需要預(yù)處理的Aquapure微濾技術(shù)，可取代常規(guī)的澄清、過濾工藝，用于反滲透預(yù)處理［5］。Aquapure微濾作為預(yù)處理裝置，其后反滲透的產(chǎn)水量比澄清、過濾預(yù)處理系統(tǒng)提高了15%?25%；反滲透膜的污染降低到最低水平，因此反滲透膜化學(xué)清洗次數(shù)可從每月1次降到每年1次或更少。如果考慮預(yù)處理工藝出水水質(zhì)對后續(xù)反滲透膜的壽命影響，采用Aquapure微濾可使反滲透膜使用壽命達(dá)到4年，而預(yù)處理系統(tǒng)為澄清、過濾時(shí)的反滲透膜壽命為2年。（3）納濾（NF）納濾是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過程。納濾膜對單價(jià)離子和分子量低于200的有機(jī)物截留較差，而對二價(jià)或多價(jià)離子及分子量介于200~500之間的有機(jī)物有較高脫除率。納濾又稱松散型反滲透。和反滲透一樣，納濾可以去除水中離子和有機(jī)物，對2價(jià)離子去除率高達(dá)95%以上，對1價(jià)離子去除率較低（40%?80%）。納濾的這一性能決定了其在生活飲用水處理上代替反滲透，具有保留一定礦物質(zhì)又能去除有機(jī)物的優(yōu)點(diǎn)。在發(fā)電廠水處理中，人們較多關(guān)注的是其用作循環(huán)冷卻水處理，去除硬度防垢，以及用于循環(huán)冷卻水排水的回收利用。納濾的這種特殊性能，可用來解決發(fā)電廠生產(chǎn)中的其他問題，由于納濾對有機(jī)物去除率高，可用于發(fā)電廠非經(jīng)常性難處理有機(jī)廢水的一次性處理等。納濾膜能有效去除水中致突變物質(zhì)，使Ames試驗(yàn)陽性水變?yōu)殛幮裕琓OC去除率可高達(dá)90%。納濾膜還可有效地去除硬度，完全去除色度。有研究表明［5］，納濾膜對于三鹵甲烷前體物（THMFP）、鹵乙酸前體物（HAAFP）和水合氯醛前體物（CHFP）有高去除率，分別為97%、94%和86%。納濾膜對細(xì)菌也有很好的去除效果，作為物理消毒以取代常規(guī)化學(xué)消毒是可行的。AGaid等［4］研究了法國Mery-Sur-Oise水廠納濾工藝的運(yùn)行效能，結(jié)果表明該工藝對有機(jī)物有著很好的去除效果，溶解性有機(jī)碳（DOC）平均去除率為60%，農(nóng)藥如莠去津（Atrazine）和西瑪津（Simazine）去除率達(dá)90%以上，出水中殘留的微污染物絕大部分低于分析檢測限度。李靈芝等[5][6]研究納濾循環(huán)制水試驗(yàn)工藝的效果表明，循環(huán)試驗(yàn)工藝與一段一段納濾工藝相比，在同樣較低的壓力下，出水率較高，并且能耗降低，減少濃水排放。（4）反滲透（RO）反滲透系統(tǒng)由反滲透裝置及其預(yù)處理和后處理三部分組成，是將溶液中的溶劑，在壓力下用一種對溶劑有選擇透過性的半透膜使其進(jìn)入膜的低壓側(cè)，而溶液中的其它成分被阻留在膜的高壓側(cè)得到濃縮的過程。反滲透技術(shù)特點(diǎn)是：無相變，能耗低，膜選擇性高，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便易維修和不污染環(huán)境等。由于反滲透膜幾乎將水中鹽類全部去除，處理后的水甚至純于蒸餾水，這樣的水不能作為飲用水長期使用。納濾膜對鹽類的去除僅次于反滲透，去除率也很高，一般作為軟化水使用，且納濾膜目前在我國尚需要進(jìn)口，成本很高，還不能作大規(guī)模推廣。超濾在將水中的膠體微粒、不溶性的鐵和錳以及細(xì)菌、病毒、賈第蟲等微生物去除的同時(shí)，保留了人體必需的微量元素，既確保水質(zhì)安全又保證水質(zhì)健康。因此，選擇超濾膜提高飲用水質(zhì)安全性和健康性是可行的。反滲透技術(shù)為開發(fā)海水、苦咸水資源提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的途徑。1997年，在我國舟山嵊山建成日產(chǎn)500m3級反滲透海水淡化站，運(yùn)行結(jié)果表明，反滲透膜元件脫鹽率大于99%，可將含鹽量27000mg/L的海水淡化至200mg/L以下。繼嵊山之后，在遼寧省、浙江省、山東省都相繼建成了幾個(gè)大型反滲透海水淡化站。這標(biāo)志著我國反滲透海水淡化已步入產(chǎn)業(yè)化。2000年9月在河北滄州市建成18000t/d苦咸水反滲透淡化廠，該系統(tǒng)淡水水質(zhì)符合GB5749-85生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，其中溶解固體＜500mg/L微濾是最早使用的膜分離技術(shù)，是在壓力差作用下進(jìn)行的篩孔分離、使不溶物濃縮的過程，主要用于濾除0.05?10gm的懸濁物質(zhì)顆粒。主要應(yīng)用于截留顆粒物、液體澄清以及除菌。RO可用于海水脫鹽,RO處理海水制飲水產(chǎn)率在40%?50%,操作壓力7?8MPa;對半咸水（TDS小于5000mg/L）制飲水產(chǎn)率75%,工作壓力1?2MPa.日本南部Okinawa已開發(fā)出4萬m3/d的海水脫鹽系統(tǒng)，但發(fā)現(xiàn)該RO系統(tǒng)對硼的去除率只有43%?78%,不能滿足日本的飲水標(biāo)準(zhǔn)，采取加壓和調(diào)節(jié)pH措施也收效不大，結(jié)果只好用新鮮的地表水進(jìn)行稀釋.超濾是在壓力差作用下進(jìn)行的篩孔分離過程。納濾是從水溶液中分離除去中小分子物質(zhì)的過程（分子量為300?500）。其原理是在超濾和反滲透間提供了一種選擇性媒介，在濃縮有機(jī)溶質(zhì)的同時(shí)，也可脫鹽。電滲析是在直流電作用下，以電位差為推動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)溶液的精制、純化或淡化。液膜是依據(jù)溶解、擴(kuò)散等原理，通過液相薄膜將兩個(gè)組成不同而又互溶的溶液分開，并通過滲透起到分離與提純的效果，它很好地克服了固體膜存在的選擇性低、通量小等特點(diǎn)。反滲透是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過程，滲透與反滲透都是通過半透膜來完成。早在上世紀(jì)30年代，硝酸纖維素微濾膜已商品化，近年來開發(fā)出聚四氟乙烯為材料的微濾膜新品種，它使用范圍非常廣，銷售額居于各類膜的首位。從上世紀(jì)70年代，超濾應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。上世紀(jì)80年代，新型含氟離子膜在氯堿工業(yè)應(yīng)用成功。第三代低壓反滲透復(fù)合膜，性能大幅提高，已在藥液濃縮、化工廢液、超純水制造等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。1979年Monsanto公司成功研制出H2/N2分離系統(tǒng)。滲透汽化于80年代后期進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，主要用于醇類等恒沸物脫水，該過程節(jié)約能源，不使用挾帶劑，使用起來比較經(jīng)濟(jì)。此外，用滲透汽化（PV）分離有機(jī)混合物，近年也有中試規(guī)模研究的報(bào)道。日本的MAC一21和新MA[C一21計(jì)劃對微濾（MF）、超濾（U）F和納濾（N）F在除菌、去濁、去大分子膠體、TXM、農(nóng)藥、異味及部分以兒2—NO3一、F一、sA等方面的作用進(jìn)行了深人研發(fā)和肯定；反滲透幾乎可除去各種雜質(zhì)..????家用MF、UF、NF和RO凈水器以及瓶裝、桶裝純凈水和礦泉水等，在國內(nèi)已很普遍.另外，電滲析可脫鹽和除氟，電化膜過程可對水消毒及可產(chǎn)生酸性水和堿性水，膜接觸器（MC）可去除水中揮發(fā)性有害物質(zhì).所以，隨著城市化進(jìn)程的加快，膜技術(shù)作為飲用水的預(yù)處理和深度處理，其作用也越來越顯著，將成為本世紀(jì)飲用水凈化的優(yōu)選技術(shù)之一隨著對飲水水質(zhì)及環(huán)保要求的提高，美國國家環(huán)保局已在《消毒劑/消毒副產(chǎn)物條例》中規(guī)定飲水中THMs總濃度不得高于80gg/L，5種鹵乙酸總濃度（HAA5）不得高于60gg/L；在《改進(jìn)的地面水處理?xiàng)l例》中要求控