2.3 膜技术在水处理领域的应用

膜技术可以用于海水淡化；用河水、江水、湖水制取优质的饮用水；处理生活废水、工业废水并使水资源得以再生等。

海水淡化

据2010年底统计资料显示，全球已建成15000多座海水淡化厂，产水总规模达6520万m ³ /d，其中反渗透海水淡化产水规模为3900万m ³ /d，80%用于饮用水，解决了全球2亿多人的用水问题。2010年全球海水淡化工程总投资达340亿美元，且每年以10%~20%的速度递增。市场研究机构卢克斯研究所（Lux Research）研究指出，到2020年，海水淡化的淡水量必须达到2010年底的3倍，才有可能满足全球不断增长的人口需求，海水淡化市场有望在未来的10年里以年均9.5%的增长率增长。

2013年我国已建成反渗透海水淡化装置58套，日产淡水能力38.3万m ³ ，其过程如图2.19所示。截至2021年6月全国海水淡化能力达到160万m ³ /d。

位于唐山曹妃甸工业区的阿科凌50000m ³ /d海水淡化工程，由5套反渗透海水淡化装置组成，采用多组件并联单级除盐流程。工艺流程见图2.20，装置实景照片见图2.21。

饮用水处理

膜技术在饮用水领域的应用已有30多年的时间了，根据不同水质的特点，膜法水处理可以替代传统的水处理工艺中的混凝、沉淀、过滤及消毒的全部流程，可以达到传统方法难以达到的106项新国标的水质要求。

1987年，世界上第一座采用膜分离技术的水厂在美国科罗拉多州的Keystone建成投产，处理规模为105 m ³ /d。1988年第二座水厂在法国Amoncourt建成投产，处理量为240 m ³ /d。30多年后的今天，以超滤为核心的第三代城市饮用水净化工艺已逐步走上水净化的舞台。如今世界上超滤水厂总规模已超过千万m ³ /d。

我国2021年建成或正在建设10万m ³ /d以上的大型饮用水膜法处理工程20余个，其中建成的60万m ³ /d的膜法饮用水处理工程就有3个。

宁波江东水厂20万m ³ /d饮用水扩容改造工程，采用混凝沉淀加浸没式超滤工艺，于2016年1月投产。浸没式超滤的工艺流程见图2.22，膜池现场实景照片见图2.23。

该工艺有效去除了病毒、细菌、两虫等微生物，同时产水的浊度、色度、嗅味等感官均较传统工艺大有改善，而且能耗很低，适合于水厂的升级改造系统。

生活污水处理

建在北京某镇的处理量为4万m ³ /d的再生水厂的膜生物反应器（MBR）工程，原水为生活污水和部分工业废水，再生水用于绿化灌溉、道路浇洒、建筑、冲厕及河湖补水等。工程于2010年5月建成投入运行，采用厌氧、兼氧、好氧（此处是指利用厌氧菌、兼氧菌、好氧菌处理有机废水的技术）加膜生物反应器（A ² /O+MBR）工艺，工艺流程图见图2.24，图2.25是膜池实景照片。

该工艺以膜分离系统取代传统生物处理工艺末端的二沉池、滤池及消毒池等单元，将膜组件直接浸没安装于生物反应池中，依靠高浓度的活性污泥和膜孔小于0.1 µm的中空纤维膜丝实现固液分离，并将污染物彻底分解。

该项目既解决了城镇水污染问题，又有效缓解了区域水资源短缺的现状。

工业废水处理及资源回收再利用

膜技术已在冶金行业废水、石油化工废水、造纸废水、食品废水、纺织印染废水、印钞废水以及其他工业废水处理中发挥了重要的作用，成为当今首选的治理工业污水技术之一。

例如在冶金行业中，大量的冷轧乳化液废水处理一直是个难题，使用陶瓷微滤膜后，水透过陶瓷微滤膜被回收，分散在水中的油滴被微滤膜截留，有效实现了油水分离。

上海宝钢公司在2000年采用陶瓷微滤膜分离技术处理冷轧乳化液废水（图2.26），年处理量为6万t，油截留率达99.9%，水回收率大于90%，废水处理成本大幅下降。

目前国内主流钢厂基本都采用陶瓷膜分离技术处理乳化废水。