膜技术的发展及应用

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膜分离技术是一种先进的废水处理技术。本文介绍了国内外膜分离技术的发展现状，一些主要生产商的先进技术和产品，通过对膜技术优缺点的分析，以及一些应用实例展望了膜技术在水处理领域的应用前景和方向。

1　膜分离废水处理现状与前景

膜分离技术作为一种先进的废水处理技术，利用膜对混合物中各组分的选择透过性能来分离、提纯和浓缩目的产物，可代替传统的蒸馏浓缩、高速离心分离、萃取、离子交换树脂吸附、生化处理中沉降等工艺，其应用范围广、操作方便、运行稳定可靠，在海水淡化、城市污水处理等很多领域已得到成功应用。

近年来，国内外普遍进行了以半透膜为分离介质的超滤(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)等废水处理回用工艺的研究。

膜过滤设备实际上是过滤设备的一种，但由于其采用的技术与传统的过滤设备有很大的差别，因此膜过滤设备常被单独划分为一类。由于膜过滤设备技术先进，将是各类水处理设施的优先考虑设备，其在工业领域有很大的市场容量，预计未来这类设备的销售额比重将继续增加。

现阶段，膜分离技术已被广泛应用于化工、能源、石油、医药、生物、环保、水处理等诸多领域，受到各国的高度重视。据预测，膜分离产业将在全球保持8％的增长率，在我国也有相当广阔的应用前景。2015年，我国膜市场需求可望超过200亿元，将占到世界总量的10％～15％，并仍将以每年20％的速度增长。

1.1　国外膜分离技术及产品的发展

作为世界领先的全膜法水处理解决方案供应商，美国GE(通用)公司已成为全球三大膜元件生产商之一，其膜产品涵盖了反渗透、纳滤、超滤和微滤领域。GE的全膜法废水处理技术包括超滤/膜生物反应器、电去离子，电渗析、分离膜/纯水膜、标准整机，应用的领域涉及石化、钢铁、发电、制药等。GE公司先进的膜技术，已成功应用在我国神华煤制油、燕山石化、长庆石化、天津泰达化工园、内蒙古亿利化学集团等企业，为北方缺水地区的水资源可持续利用和环境保护发挥了重要作用。该公司推出的ZeeWeed膜生物反应器采用超滤膜技术，已经成功用于改善太湖水质，所生产的高品质出水可安全排入太湖并回用于工业、灌溉或蓄水层重灌。其加强型聚偏氟乙烯中空纤维膜确保了膜的长期使用，提供了最大的单位过滤面积。此外，GE公司的零液体排放技术覆盖了全球90％的市场，实现了最大限度的水资源回用。

DOW Chemical(陶氏化学)公司反渗透膜目前占据全球50％以上的市场份额，具有高脱盐率、高抗氧化性、使用寿命长达5年以上、低压力和低能耗等诸多优点。陶氏的膜技术包括超滤技术、连续电去离子除盐技术、反渗透膜等。

日本东丽集团的反渗透膜元件包括低压、超低压、抗污染、海水淡化等4个系列，能够从海水、地表水、工业废水或市政污水等各种水源获得满足各行业不同用途的水资源；中空纤维超滤膜材质为聚偏氟乙烯，在保证高品质出水的同时可确保膜不受污染和发生孔洞堵塞，可用于工业用水和海水淡化反渗透预处理、工业废水三级处理及回用等。东丽还与中国蓝星集团合资，开发出宽流道低压、抗污染反渗透膜元件新产品。

日本旭化成化学公司的MICROZA中空纤维膜技术被苏州高新区废水处理新技术示范工程采用。每天处理废水量约为1700 t，完全能满足国家出台的关于“印刷制版、涂料、半导体等3个行业在申报设立工厂时，其工业废水处理循环再生率必须超过总耗水量的60％才能交付使用”的新规定。该废水循环利用工程采用日本旭化成化学公司研发的MICROZA技术。MICROZA是旭化成化学公司研制的采用特殊纤维制成的中空纤维膜，具有高透水性和耐久性，在化学、精密电子工业以及上下水道、食品、医疗、能源、环境保护等领域，被广泛运用于下水道和工厂废水的除浊、除菌以及再生利用。目前，国际上已经有500多个水处理设施采用了该技术，其中包括中国石油海南公司的废水循环利用工程以及2008年北京奥运会北京顺义奥林匹克水上公园项目。

此外，荷兰IMT创新膜技术公司的新一代七孔超滤膜技术，日本旭化成公司适用于高浊度污水处理的microzaUNS-620A浸没式膜处理技术，奥地利瓦巴格公司用于工业用水和工业污水处理、海水及苦咸水除盐、污泥处理的膜生物反应器技术和反渗透膜技术，三菱丽阳的聚乙烯中空纤维膜技术等，都已经在水处理领域得到广泛应用。

1.2　国内水处理膜技术的发展

近年来，国内水处理膜技术进步也很快，在一些领域已达到世界先进水平。如上海斯纳普分离科技公司用于膜生物反应器的平板膜技术、上海佳尼特膜科技公司的系列反渗透膜技术、杭州天创净水设备公司的膜分离工艺、北京时代沃顿科技公司的复合反渗透膜技术、杭州洁弗膜技术有限公司的中空纤维膜技术等，代表了国内膜技术领域发展的最新水平，也将为石化等工业用水处理和废水的回用提供全方位的技术支撑。

在膜制备方面也已取得了重大突破，其中反渗透膜制备技术已达到世界先进水平。国产反渗透膜脱盐率已达到99.7％，国内市场占有率达到12％。我国在全球范围内首创了PVC合金中空纤维膜技术，填补了国际空白，并成为饮用水深度处理的主流技术；攻克了热致相分离(TIPS)法制备聚偏氟乙烯中空纤维膜新工艺，突破了国外技术封锁，并将实现工业化生产。

目前，我国超滤膜已经有部分可以替代进口膜。中国蓝星、杭州水处理中心、北京时代沃顿、天津膜天膜、海南立升以及山东招金膜天等企业已能够生产高性能的超滤膜，并且在国内许多重大工程中成功应用；福建大拇指环保科技采用膜生物反应器实现了工业废水零排放；福建威士邦膜科技将膜生物反应器与反渗透工艺结合，对大型印染企业的印染废水二沉池出水进行深度处理，实现了印染废水的循环回用，项目在国内属首创；福州福龙膜科技和福州大学合作，制备变压器在线监测用新型油气分离膜气体采集装置，改变了我国电力行业油气分离膜长期依赖进口的局面。

南京工业大学膜科学技术研究所针对我国海水的水质特点，开发出蜂窝状和多通道海水淡化预处理陶瓷膜，处理量为150 t/d的陶瓷膜海水淡化预处理示范装置已在舟山运行。该校开发的无机陶瓷微滤膜、超滤膜具有易清洗再生的特点。加压海水进入陶瓷膜过滤单元后，经膜管壁上的微孔渗透出来，进水量与渗透出水量相等。这种陶瓷膜分离过程减轻了反渗透处理负担，提高了出水水质，能取代现有的反渗透海水淡化预处理工艺，提高海水的回收率。南京工业大学已进行处理量达1 000 t/d以上的陶瓷膜海水淡化预处理示范工程建设。