一、前言
在全球范圍(fàn wéi)內(nèi)，隨著人口的增長和工業(yè)需求的不斷增加，淡水的供應日益短缺，而且費用(expense)也日益昂貴。同時，由于人們對環(huán)境污染的關(guān)注度日益提高，對污水的排放要求越來越高。初，由于媒體陸續(xù)曝光（exposure)部分地區(qū)工業(yè)水污染問題，引起全社會輿論的持續(xù)發(fā)酵。國家也開始對水資源的應用和污水排放采取更嚴格的管理措施。電力工業(yè)作為重要的能源行業(yè)，也是工業(yè)用水大戶，其在水資源綜合利用和污水處理方面的情況也自然而然成為關(guān)注的焦點。電力行業(yè)用水量占能源行業(yè)的80%以上，其中火電行業(yè)取水量更是占工業(yè)取水總量的1/6。由于電廠生產(chǎn)(Produce)工藝的特點和新技術(shù)的應用，電廠污水水質(zhì)較好，在水污染治理工作上比其他工業(yè)要好，尤其是先進的膜處理工藝已經(jīng)成熟地應用到電廠的污水處理中。
二、膜處理技術(shù)簡介
膜處理技術(shù)是20世紀后半葉發(fā)展起來的先進的水處理技術(shù)，膜是具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化和濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于膜可以在分子范圍內(nèi)進行分離，并且這個過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米級，依據(jù)其孔徑的不同，可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。膜處理的出現(xiàn)使得海水淡化、苦鹽水應用成為現(xiàn)實，并成功運用在污水處理、飲用水處理及制藥、電力以及電子等高品質(zhì)用水行業(yè)中。
微濾微濾能截留0.1~1mm之間的顆粒，微濾膜允許大分子有機物和溶解性固體等通過，但能阻擋住懸浮物、細菌、部分病毒及大尺度的膠體的透過，微濾膜兩側(cè)的運行壓差一般為0.07MPa。
超濾超濾是采用中空纖維過濾新技術(shù)，超濾壓力活性膜的微孔小于0.01mm，在壓力作用下截留水中膠體、顆粒和相對分子質(zhì)量較高的物質(zhì)，而水和小的溶質(zhì)顆粒透過膜分離，水分子和相對分子質(zhì)量小于300~500的溶質(zhì)透過膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于篩選作用被截留，從而使水得到凈化。能徹底濾除水中的細菌、病毒、蛋白質(zhì)和膠體等有害物質(zhì)，保留水中原有的微量元素和礦物質(zhì)。超濾裝置一般由若干超濾組件構(gòu)成。通常可分為板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種主要類型。
納濾納濾是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，它因能截留物質(zhì)的大小約為1nm而得名。納濾的操作區(qū)間介于超濾和反滲透（Osmosis)之間，它截留有機物的相對分子質(zhì)量大約為200~400，截留溶解性鹽的能力為20%~98%，對單價陰離子鹽溶液的脫除率低于高價陰離子鹽溶液，如氯化鈉及氯化鈣的脫除率為20%~80%，而硫酸鎂及硫酸鈉的脫除率為90%~98%。納濾膜一般用于去除地表水的有機物和色度，脫除井水的硬度及放射性鐳，部分去除溶解性鹽，濃縮食品以及分離藥品中的有用物質(zhì)等，納濾膜兩側(cè)運行壓差一般為0.35~1.6MPa。
反滲透由于反滲透過程簡單，能耗低，現(xiàn)已大規(guī)模應用于海水和苦咸水淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，并與離子交換結(jié)合來制取高純水。反滲透膜非常致密，孔徑(aperture)在0.1n m左右因此能有效地去除水中溶解的鹽類、小分子有機物、膠體(Colloid)、微生物、細菌和病毒等。反滲透膜的分類，按驅(qū)動壓力可分為高壓、低壓和超低壓膜；按膜的形狀分為平板膜、中空纖維膜和管式膜；根據(jù)制膜方法可分為相轉(zhuǎn)化膜和復合膜。反滲透脫鹽系統(tǒng)包括預處理、反滲透、后處理三道工序。預處理的好壞與否對反滲透膜的運行有較大的影響。一級反滲透一般有75%的回收率，25%的濃水將被排掉。為了獲得較高水的回收率，一般采用多級和多段形式。兩級反滲透串聯(lián)可以制得高純水用于電廠鍋爐補水或制藥等。
在污水的處理、回用中，膜技術(shù)過程常用于二級處理后的深度處理中，多以微濾、超濾替代常規(guī)深度處理中的沉淀、過濾、吸附和除菌等預處理，以納濾、反滲透進行水的軟化和脫鹽。在中水回用中，目前使用最多的是以M
F、U F 與活性污泥組成的膜生物反應器。膜生物反應器在污水處理，水資源再利用領(lǐng)域，MBR又稱膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor ）,是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。膜生物反應器膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機結(jié)合之新型態(tài)廢水處理系統(tǒng)。以膜組件取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池，在生物反應器中保持高活性污泥濃度，提高生物處理有機負荷，從而減少污水處理設(shè)施占地面積，并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池內(nèi)之膜分離設(shè)備截留槽內(nèi)的活性污泥與大分子有機物。膜生物反應器系統(tǒng)內(nèi)活性污泥（MLSS）濃度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高；污泥齡(SRT)可延長至30天以上。在電力行業(yè)中，反滲透膜處理已經(jīng)是鍋爐水處理預脫鹽的必要的環(huán)節(jié)之一，同時在火電廠循環(huán)冷卻水處理中也有應用；超濾作為反滲透的預處理單元或是用在電廠污水再生處理上，已經(jīng)有了越來越多的應用。
三、關(guān)鍵的預處理系統(tǒng)
為了保證膜的耐用性，膜處理對污水或原水的前處理比較嚴格，尤其是為了提高反滲透和納濾膜系統(tǒng)效率(efficiency)，必須對原水進行有效的預處理，否則會造成膜污染、膜結(jié)垢、極化等問題，影響產(chǎn)水量和水質(zhì)，嚴重時會造成膜報廢。針對原水水質(zhì)情況和系統(tǒng)回收率等主要設(shè)計參數(shù)要求，選擇適宜的預處理工藝，就可以減少污堵、結(jié)垢和膜降解，從而大幅度提高系統(tǒng)效能，實現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)水量、脫鹽率、回收率和運行費用的最優(yōu)化。
一是要根據(jù)原水類型和水質(zhì)進行全面分析(Analyse)，設(shè)計合適的預處理(chǔ lǐ)系統(tǒng)和膜處理系統(tǒng)；二是要根據(jù)水質(zhì)設(shè)計合理的阻垢系統(tǒng)，包括(bāo kuò)加酸、加阻垢劑和石灰軟化等，降低結(jié)垢傾向；三是選擇可靠的預處理方式防止膠體污染和顆粒污染，比如多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器和超濾等；四是防止原水中含有的細菌、藻類、真菌及病毒等微生物污染，在前處理環(huán)節(jié)設(shè)計殺菌裝置十分必要。
預處理的方法見下表。
四、膜處理的優(yōu)缺點
膜技術(shù)在污水治理及回用中作為一項實用技術(shù)，其優(yōu)點一是出水品質(zhì)高，穩(wěn)定可靠，膜處理幾乎可完全脫除懸浮物、一般的細菌、病毒以及大腸桿菌等，且可脫色，可以達到生活用水和飲用水標準；二是由于膜裝置占用的空間小，特別適合于老廠改造升級或建廠空間受限制的條件下采用；三是膜處理設(shè)備自動化水平高，可以實現(xiàn)無人值守；四是膜處理工藝不需要大量的酸堿再生劑，管理簡單，不會產(chǎn)生新的污染。膜生物反應器膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機結(jié)合之新型態(tài)廢水處理系統(tǒng)。以膜組件取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池，在生物反應器中保持高活性污泥濃度，提高生物處理有機負荷，從而減少污水處理設(shè)施占地面積，并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池內(nèi)之膜分離設(shè)備截留槽內(nèi)的活性污泥與大分子有機物。膜生物反應器系統(tǒng)內(nèi)活性污泥（MLSS）濃度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高；污泥齡(SRT)可延長至30天以上。
但是膜處理對水的預處理要求較高，同時水的回收率受技術(shù)限制不能做到100%，例如反滲透膜處理回收率根據(jù)原水的不同一般在50%~90%之間，一般只有75%。另外一個方面，由于反滲透的特點，原水中的微生物、鹽分被多倍濃縮了，對于濃水的再處理目前沒有很好的解決辦法，電廠一般作為反洗過濾器（作用：過濾雜質(zhì)等）用水、沖爐渣用水、綠化用水或在有擴散條件的地方進行直接排放，國內(nèi)外有部分單位開展?jié)馑脑賾醚芯浚╮esearch)，如采取蒸汽壓縮蒸發(fā)、水塘天然蒸發(fā)、石灰軟化等多種處理方法，均還沒有獲得成熟的廣泛的應用。因此隨著水資源的日益緊張和零排放的要求，對于反滲透濃水再處理的技術(shù)應加緊研究攻克。具體參見
五、污水膜處理的前景
隨著工業(yè)發(fā)展和人們對飲用水要求的不斷提高，水處理行業(yè)將會得到進一步的發(fā)展，膜處理由于其高效性、可靠性會得到越來越廣泛的應用。根據(jù)《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》預測(predict)，到2015年，我國節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將達到4.5萬億元，增加值占國內(nèi)生產(chǎn)(Produce)總值的比重為2%左右。有關(guān)專家分析預測，僅自來水分離膜處理市場需求將達13億元，而污水處理及再生水生物膜(英文：Biofilm)處理市場就可達上百億元。膜材料及工程(Engineering)市場前景優(yōu)良，將獨立走上產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路。目前市場占有量比較大的膜元件供應商主要是歐美和日本公司，占有市場的絕大部分，在我國國內(nèi)反滲透膜有80%都是進口產(chǎn)品，而超濾和微濾膜約有30%為進口，用于制作膜的原料(raw material)就有40%~70%是依賴進口，大多數(shù)膜技術(shù)基本都掌握在G
E、陶氏等跨國公司得手中。我國的膜處理技術(shù)也在不斷的發(fā)展中，并且研究和應用領(lǐng)域也非常廣泛，有多個大學和研究所都牽頭進行了產(chǎn)學研開發(fā)，但是質(zhì)量和產(chǎn)量上仍有差距，在市場(shì chǎng)推廣上還需努力，需要進一步推進水處理膜的科研和生產(chǎn)研究，進一步提高質(zhì)量，為建設(shè)生態(tài)文明和美麗的中國做出積極貢獻。
