摘要：随着膜科学研究的发展，衍生出了区别于传统膜处理原理的技术，且膜技术应用正在向着复合式、组合式发展。目前水处理行业中常用的纳滤、反渗透技术，在实际应用中存在一些不容忽视的限制因素，因此需要采用改良、联用等方式对现有单一基础处理工艺进行调整。本文综合了前沿学术成果，简述几种传统膜法水处理技术在应用中的改良及特点，并进行展望。
关键词：膜法水处理；纳滤；反渗透；水处理工艺改良；膜技术展望；市政工程
1.传统膜法水处理技术应用及改良
1.1 纳滤应用及工艺改良
在新兴污染物去除技术中，纳滤膜可有效去除水中天然有机物，减少三致物质和消毒副产物的生成。
然而，纳滤膜在对天然有机物和合成药物有高截留率的同时，膜污染问题严重影响着膜截留性能，制约着该技术的应用。有研究表明溶解性有机物（DOM）会对两种纳滤膜造成膜污染及其通量下降，且其截留卡马西平药物的性能与膜本身性能和污染物特性有关[1]。因此，在注重研究水中天然有机物对膜污染影响的同时，也需要关注膜污染对痕量污染物去除状况的影响，进而明晰膜污染机理并提出有效改进措施。
在目前的应用中，纳滤主要与超滤技术联用，组成UF-NF联合工艺应用于水厂的深度处理工艺中，且针对纳滤膜的处理特性，预测未来纳滤工艺会在处理我饮用水水源微污染的问题中得到广泛应用。
1.2 反渗透应用及工艺改良
在苦咸水淡化方面，甘肃庆阳市反渗透苦咸水淡化工程通过将反渗透产水与Ｖ型滤池预处理后的苦咸水进行勾兑，回收率达到85%，出水满足生活饮用水标准[1]。
此外，在反渗透工艺广泛应用的同时，大量反渗透浓水（ROC）如何处理的问题不容忽视。有研究结果表明ROC中含有多种无机盐和难生物降解的溶解性有机物，因此可以通过混凝吸附法、高级氧化法及高级氧化与生物处理联用技术这３种主要方式处理ROC，在一定程度上解决ROC难以处理的问题。
同时，反渗透技术在饮用水领域应用中，存在能耗较高、有益离子被截留等问题，应对这些问题，可以注重对集成工艺的开发，如应用于海水淡化的超滤／微滤－反渗透－电渗析（UF／MF－RO－ED）、纳滤／反渗透－膜结晶（NF／RO－MCr）、反渗透－正渗透／阻尼渗透（RO－FO／PRO）等组合新工艺。利用各项工艺的优势，使出水水质在实现对主要污染物有效去除的同时，也能保留有益离子。
2膜法水处理前沿技术展望
2.1正渗透技术
在目前的膜处理过程中，一个至关重要的难点就在于如何解决能耗高造成的产水成本高的问题。尤其是在实际应用中，能耗的高低会对膜工艺的经济性和社会价值产生直接的影响。
在此背景下，有研究以渗透驱动过程作为切入点，开发了正渗透膜（FO），能在常压条件下利用半透膜两侧溶液的渗透压差异，实现溶液的自发分离。相对于压力驱动的膜分离过程如微滤、超滤和反渗透技术，这一技术从过程本质上讲具有许多独特的优点，如低压甚至无压操作，因而能耗较低；对许多污染物几乎完全截留，分离效果好；低膜污染特征；膜过程和设备简单等。在许多领域，特别是在海水淡化、饮用水处理和废水处理中表现出很好的应用前景。
2.2EDI组合工艺
EDI技术是一种新的纯水制备技术，俗称“电去离子”、“电混床”或“填充床电渗析”，是将电渗析技术和离子交换技术相融合，对水质中存在的盐分物质进行多次电离分解，其制取的高纯水可直接应用于锅炉补水等一般工业用纯水要求。EDI 技术利用电而不是酸碱对树脂进行再生，具有无废水和化学污染物排放、占地面积小、运行费用低、操作管理方便、产水品质稳定等优点，有利于节水和环保。
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在实际应用中，采用“RO反渗透+EDI+抛光混床（树脂）”的工艺组合可制取超纯水，出水可以满足集成电路、光电产业等尖端科技的苛刻要求，也是未来纯水设备的发展趋势[2]。
此外，某些工业厂区已经应用"一级反渗透RO+膜脱气GTM+EDI"工艺，采用膜脱气GTM技术解决了EDI进水的离子负荷、改善EDI进水的pH值和放宽EDI对硬度的限定，达到EDI系统运行稳定、降低初期工程投资和减少能源消耗的多重目的，更加有利于系统的稳定。
2.3“全膜法”水处理工艺组合
目前我国污废水种类较多，其中微生物及大分子物质形态并不固定，各种膜分离技术也各有缺陷，且单纯的RO工艺也必然会产生25%左右的高含盐量的浓水难以处理，所以通过一体化过滤流程来实现全方位的污废水处理，保证水质纯度较高，实现资源高效回收利用。
“全膜法”也被成为“第三代水处理工艺”，是利用微滤、超滤、反渗透和 EDI等技术的有效结合，以去除废水中的钙镁硬度、悬浮物、有机物、微胶体等各种污染成分[3]，可以达到提高水重复利用率甚至能完全循环利用的目的，是一种高效排污、深度脱盐的先进水处理技术工艺。
“全膜法”的水处理工艺系统流程为：原水预处理（微滤或超滤）→反渗透→深度处理（高压反渗透或 EDI）→合格出水 [4]。该工艺流程具有污染物去除率高、占地面积小、自动化程度高、操作简单方便和安全可靠、运行时水的回收率高等优点，符合当前的环保要求。
2.4超声技术在膜处理中的应用
在膜生物反应器（MBR）的应用中，膜污染的问题是主要的限制因素。传统的化学清洗、物理清洗、物理清洗、化学清洗和生物清洗都存在着膜损耗问题和各自的局限性，因此我们需要寻找一种新型的膜污染处理方法。
近年来，科学家发现了一种有前途的膜生物反应器清洗技术——超声技术。超声辐照可以通过产生微射流、微束和冲击波等重要物理作用来清洁被污染的薄膜。此外，超声波清洗法可与化学清洗、反洗等清洗方法相结合，提高清洗效率。而且，在MBR系统之前，通过超声波辐照或超声波与其他方法（例如臭氧氧化）相结合对废水进行预处理，可以降低废水的有机负荷，从而推迟膜的污染[6]。
综上，在未来膜工艺的推广中，我们应该努力开发多工艺联用技术来解决综合性问题，同时还需要权衡组合工艺的经济性，避免因片面地追求污染物的去除效率，而忽视了工程实施的经济可行性。
参考文献：
[1] 杨银，丰桂珍，徐瑶瑶，等．净水处理中膜技术应用研究进展［Ｊ］．净水技术，2019，38（1），25-30，37
[2] 孙圣东.一级RO和EDI新工艺组合在热电厂首次成功应用[C]//第四届中国膜科学与技术报告会论文集.2010.
[3] 柏磊，张翔.全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用分析[J].环境与发展，2019，31（01）：81+83.
[4] 海水全膜法海水淡化装置运行特点及故障分析[J].王磊，张艳涛，徐斌.水处理技术.2015（10）
[5] 蒙云亚.“全膜法”水处理工艺及应用[J].山西科技，2019，34（03）：133-135.
[6] Samira Arefi-Oskoui，Alireza Khataee，Mahdie Safarpour，Yasin Orooji，Vahid Vatanpour.A review on the applications of ultrasonic technology in membrane bioreactors[J].Ultrasonics Sonochemistry，2019，58.
作者简介：
梁文正（1996-），女，山东烟台人，本科毕业于济南大学给排水科学与工程专业，目前就读于兰州交通大学环境与市政工程学院建筑与土木工程专业，攻读工学硕士学位，主要进行膜法水处理新技术、RO复合膜材料改性技术方向的研究。
论文作者:梁文正,殷仕颖,王晨霞,赵丹丹,李中兴
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/13
标签：反渗透论文; 工艺论文; 技术论文; 水处理论文; 滤膜论文; 组合论文; 污染物论文; 《基层建设》2019年第30期论文;