超滤膜技术的研究进展（徐州工程学院食品（生物）工程学院江苏徐州221000）摘要：综述超滤膜技术及其制膜材料的研究现状，并简述近年来通过原水预处理、不同的膜清洗方法和优化操作条件等改善超滤膜污染方面的新进展，介绍近年来国内外超滤膜技术在自来水厂中的应用现状，展望超滤膜技术应用于自来水厂的前景。
关键词：超滤膜技术；饮用水；发展前景Research Progress of Ultrafiltration Membrane TechnologyLI Yi-ping 20110806140(College of Food ( Biology ) Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221000, China)Abstract: Review on the research status of ultrafiltration membrane technology and membrane materials,and the new progress in recent years in raw water pretreatment, different membrane cleaning method and optimization of operating conditions to improve the ultrafiltration membrane pollution,this article introduces the application status at home and abroad in recent years of ultrafiltration membrane technology in water supply factory,Prospect of application of ultrafiltration membrane technology in water plant in the future.Key words: Ultrafiltration membrane technology; Waterworks; Prospects for development中图分类号：TS254.1 文献标志码：A 文章编号：随着水环境污染加剧，以及《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)的实施，发现了许多常规饮用水处理工艺不能很好解决的新水质问题。
受污染水源水经常规的混凝、沉淀及过滤工艺只能去除水中20%～30%的有机物；普遍存在的氨氮问题常规处理也不能有效解决，一般使用的折点加氯法[1]来控制出厂水中的氨氮浓度会产生的大量有机卤化物导致水质毒理学安全性下降，总之，常规的饮用水处理工艺(第一代饮用水技术)加臭氧-活性炭深度处理(第二代饮用水技术)已不能与现有的水源和水质标准相适应，因此，超滤膜技术应运而生。
1 原理超滤膜技术是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，其作用相当于以除浊为目的的传统处理工艺，随着膜价格的下降，它可望取代混凝、沉淀、砂滤和消毒的常规的自来水生产工艺。
其截留机理主要是通过筛分作用来截留水中的颗粒物质，即在膜两侧一定的压力差为推动力的作用下，当水流过膜表面时，只允许各种低分子溶质(如水、无机盐、矿物质)透过膜，成为渗透液被收集，而大于膜孔的各种高分子物质(如各种悬浮物、胶体、细菌、病毒、蛋白质等)被截留成为浓缩液外排。
一般来说，超滤所分离的组分直径为0.005～10μm，相对分子质量大于500的分子和胶体，通常这种液体的渗透压很小，可以忽略。
因而超滤技术所采用的操作压力较小，一般为0.1～0.5MPa，超滤膜常用非对称膜，膜的水透过率为0.5～5.0m3/(m2·d)。
2特点（1）滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。
（2）滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。
（3）超滤技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。
（4）超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
（5）超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。
对于蛋白质溶液，一般只能得到10～50%的浓度。
3 应用现状3.1 屠宰废水的处理3.1.1 废水特点禽类屠宰加工业产生的废水中，含有大量血污、油脂、毛皮、肉屑、骨屑、内脏杂物、未化的食物以及粪便等污染物，水呈红褐色并有明显的腥臭味，富含蛋白质、油脂及较高的含盐量，废水浓度高，污染严重[2]。
3.1.2 处理工艺Zhang,S.Q.等人通过对超滤膜和纳滤膜治理家禽屠宰水的回用，主要回用于农业用水，满足加拿大本底值；微生物量小于1000organisms/mL，总的大肠菌小于10 organisms/mL，总的有机碳小于100mg/L，透光率大于90%。
超滤膜可以去除全部细菌和达到90%的透光率，但达不到有机碳的要求，纳滤可以达到，可以采用超滤和纳滤连用的方法[3-4]。
南非是一个缺水的地区，近年开始对屠宰废水研究处理，采用的格删和气浮法都没有效果。
南非的屠宰公司开始转向膜处理屠宰废水的研究，结果表明：超滤能一直保持去除90%的COD和85%的磷酸盐，同时能为出水达到屠宰废水回用的反渗透提高没有污染的供给[5]。
屠宰过程中产生的大量血液都随水流走，不仅污染环境而且浪费资源。
作为屠宰的副产品废血，实际上可以作为动物的饲料和人类的食物，墨西哥只有15%的废血被用作动物的饲料，故Gomez-Juarez.C.等人研究采用超滤分离，通过次氯酸钠处理滞留物，可以生产出含75%的蛋白质和1%的杂质白色产品，几乎没有异味，结果表明，这种白色产品含有人所需成本的氨基酸[6-7]。
3.2 食品废水的处理3.2.1 废水特点食品废水总的特点都是高浓度有机废水，BOD5和CODCr的值都很高，大多食品加工厂的废水没有经过处理就直接排放或采用的处理方法设备复杂、占地面积较大并且浪费了其中有价值的营养物质[8]。
在国外食品废水处理中，超滤膜主要用于回收物质及其它膜的预处理和膜生物反应器的应用。
3.2.2 处理工艺在鱼食品制造过程中产生高有机负荷的废水，如果不治理直接排入河中，会对环境有负面影响，同时这些废水中含有大量的蛋白质。
葡萄牙Afonso.M.D.[9]等人采用超滤膜回收废水中的蛋白质回用于鱼食品制造厂，可以提高质量和经济效益。
同时指出微滤膜作为预处理是需要的。
通过单独的反渗透处理来自罐头厂的发酵废水，结果令人失望，过多的膜通量下降由于膜污染和粘性的增大。
现行的研究发现用超滤作为反渗透的预处理可以在更多种的罐头废水中去除造成通量下降的腐烂物质，结果令人满意[10]。
淀粉产品和来自麦粉的淀粉回收，浓缩液通过喷雾干燥法产生的物质适合烤制品所需的麸质或动物的饲料，这种方法在澳大利亚有广泛的应用和研究[11]。
3.3 饮用水的处理3.3.1 废水特点由于近年环境污染的加重和人们对水质要求的提高，传统的絮凝和过滤的方法处理供给城市饮用水已经不能满足要求。
新的方法超滤膜不仅有效的去除浊度，还能对水中的细菌和病毒进行有效的去除。
3.3.2 处理工艺“日本21世纪膜计划”研究表明超滤膜过滤技术能有效过滤地表水，达到市政用水的要求[12]，后来日本东京的18个水净化厂通过试验说明超滤膜在饮用水处理方面有着很好的作用，可以代替絮凝、沉淀和沙滤等传统的固、液分离方法[13-14]。
美国通过对超滤膜净化市政给水的处理表明：没有预处理的超滤膜可以有效的去除浊度，短期的膜污染可以通过反冲洗，长期的不可逆的膜污染受膜聚合体类型影响[15]。
南非在不同地区应用低压膜技术制造饮用水，中试研究显示超滤膜技术是一个简单有效的饮用水生产方法，采用的低压聚砜毛细管超滤膜能去除天然有机物、去色、减少部分细菌[16]。
许多缺水地区的市政给水都是地表水，这种地表水含有大量的致病微生物，主要可能导致婴儿的死亡率增高。
超滤膜可以从水中去除细菌和病毒，所以西班牙的巴伦西亚大学的化学与非政府机构开发研究超滤膜系统解决厄瓜多瓦的饮用水问题[17-18]。
美国的Winona.L.J.等人用中空纤维和切向流两种超滤膜进行试验，研究表明两种超滤膜都能截留60%以上的病毒，中空纤维超滤膜比切向流超滤膜更有优势。
4 前景与展望超滤膜技术对自来水厂原水的处理效果可以达到优质，其具有的占地面积少、生产时间短以及容易扩充的优点是其他工艺无法比拟的，因此，在饮用水领域中具有广阔的应用前景。
但超滤膜技术中膜污染是不可避免的，其所导致水通量的持续下降，使膜的使用寿命缩短，制水成本上升，很难水力清洗恢复，从而不可逆转导致维护成本上升[19-20]等问题，严重的制约着大规模的使用超滤膜技术在自来水厂中的推广应用，使超滤膜技术目前主要集中应用于小水厂中。
因此，需要我们水处理界的同仁们进一步探讨超滤膜的污染的机理；有针对性对原水预处理方法继续优化、研究；针对污染物的特性研究高效价廉的清洗技术，优化膜处理过程中的操作条件，来促进超滤膜技术在自来水厂中更广泛的应用。
随着膜性能的改进、制膜成本的降低以及超滤膜工艺的成熟，相对常规处理工艺超滤已经显现一定的技术和经济优势。
以超滤膜为核心的超滤组合工艺将替代传统的给水处理工艺成为城市饮用水净水工艺一个新的发展方向。
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