膜过滤

随着高性能合成膜的发展，膜工艺在 20 世纪 60 年代成为一种可行的水处理手段。随着使用由新材料制成的更先进的膜并采用不同的配置，水净化膜的实施取得了进展。淡水资源的日益稀缺导致对海水等替代来源的压力。

膜工艺在从地下水 、 地表水和海水源生产饮用水  以及高级废水处理和 海水淡化方面 越来越受欢迎。

改编自 SAGLE 和 FREEMAN (2004)

模块主要有四种类型：板框式、管式、螺旋缠绕式和中空纤维式。板框模块是最简单的配置，由两个端板、平板膜和垫片组成。在管式模块中，膜通常位于管内，并且进料溶液通过管泵送。纳滤或反渗透膜行业中最受欢迎的模块是螺旋卷式模块。该模块具有包裹在孔渗流收集管上的平板膜。进料在膜的一侧流动。 渗透物 在膜的另一侧收集并进入螺旋的中央收集管。

用于 海水淡化的中空纤维模块 由加压罐中的中空纤维束组成。它们可以具有壳侧进料配置，其中进料沿着纤维的外部通过并在纤维的末端离开。中空纤维模块还可用于孔侧进料配置，其中进料通过纤维循环。用于废水处理和 膜生物反应器的中空纤维 并不总是用于压力容器。纤维束可以悬浮在进料溶液中，并且从纤维的一端收集渗透物。

改编自 SAGLE 和 FREEMAN (2004)

水处理过程使用不同类型的膜。它们包括微滤（MF）、超滤（UF）、反渗透（RO）和纳滤（NF）膜。 微滤膜 具有最大的孔径，通常去除大颗粒和各种微生物。 超滤膜的 孔径比微滤膜更小，因此除了大颗粒和微生物之外，还可以去除细菌和可溶性大分子，例如蛋白质。 反渗透膜 实际上是无孔的，因此可以去除颗粒物，甚至许多低摩尔质量物质，例如盐离子、有机物 等 。它们是多孔膜，但由于孔径为数十埃或更小，因此其性能介于反渗透膜和超滤膜之间。

改编自 SAGLE 和 FREEMAN (2004)

大多数膜是合成有机聚合物（例如聚砜、醋酸纤维素）。 微滤膜和超滤膜 通常由相似的材料制成，但它们是在不同的成膜条件下制备的，以产生不同的孔径。

膜  也可以由无机材料制成，例如陶瓷或金属。微孔陶瓷膜具有热稳定性、耐化学性，常用于微滤。然而，成本高和机械脆弱等缺点阻碍了它们的广泛使用。金属膜通常由不锈钢制成，并且具有非常多的微孔。它们的主要应用是气体分离，但也可用于高温水净化或作为膜支撑。

当前膜开发的趋势是使用纳米功能膜。掺有 银纳米粒子 以防止生物污垢的聚合物膜就是这种现代膜的一个例子（PRONK 2011）。

摘自维基百科 (2012)

膜污染 是指溶质或颗粒以降低膜性能的方式沉积在膜表面或膜孔上的过程。这是该技术广泛应用的一大障碍   。膜污染  会导致 通量严重降低  并影响采出水质量。严重堵塞可能需要大量化学清洗    或更换膜。这增加了处理厂的运营成本。有不同类型的泵：胶体泵（粘土、絮凝物）、生物泵（ 细菌 、  真菌 ）、有机泵（ 油 、聚电解质、腐殖质）和片状泵（矿床）。

根据颗粒对膜表面的粘附强度，污垢 可分为可逆污垢和不可逆污垢。通过反冲洗的高剪切力可   去除可逆污垢。在连续过滤过程中，沉积物层与溶质形成坚固的基质，导致可逆沉积物转化为不可逆沉积物层。不可逆污垢是颗粒的强烈粘附，无法通过物理清洁去除。

改编自 HOA (2009)

Eawag、KWB 和 Opalium 开发了一种小型膜系统，无需横流、回流、曝气或化学清洗即可运行。它配备了 Biosend 过滤器 作为预处理，其设计坚固、节能（基于重力），并且  操作时化学干扰有限（仅余氯）。作为唯一的操作要求，膜反应器只需每天或每周进行排水，以从表面排出膜保留并积聚在模块中的材料。否则，该系统是完全独立且独立的，仅由40厘米（即40毫巴）压差压头驱动。

改编自 AMTA (2007)

应经常检查原水水质，并不断改变膜处理机组的运行参数并与初始启动条件进行比较。前处理效率和后处理工作也应认真检查。这些任务可以及时提醒操作员未决问题，以便在生产能力受到影响之前采取纠正措施。虽然处理过程中的一些变化可能不会显着影响工厂的生产力或最终水质，但如果实施不当，随着时间的推移，它们可能会导致膜降解、更频繁的清洁以及总体更高的运营成本。请不要注意。

当处理或设备缺陷变得明显时，提供足够的维护资源至关重要。与任何工业设施一样，必须仔细安排日常预防性维护活动，同时也必须及时响应意外维修。与其他处理技术不同的是，其他处理技术会随着原水质量的下降而产生较低质量的产品，而膜系统会在系统本身降解的同时产生恒定的水质。

因此，及早发现原水变化并调整运行参数以适应变化是工厂成功运营的关键。一个设计良好的工厂应该包括必要的“仪器”和足够的例行测试和检查规定。这些规定包括设备齐全的实验室、测试仪器和分析采样点。

膜过滤系统的资本成本 （以每单位处理容量的美元计算）不会随着工厂规模的缩小而迅速增加。这个因素使得膜对于小型系统非常有吸引力。此外，对于不需要预处理的地下水源，膜技术的安装相对简单，系统需要给水泵、清洗泵、膜组件和一些储水池。