在水质改善工业中，膜被定义为物理屏障，其分离溶液并允许水性污染物在一定范围的尺寸，分子量或甚至电荷极性强度内通过。当驱动时施加的压力，并且根据该材料，孔径大小和电荷的的膜，某些污染物将被选择性地拒绝或通过浓缩膜，而水和污染物unrejected将通过作为纯化的渗透物流。这是膜 分离的本质。膜 分离技术是住宅，商业和工业水处理应用的宝贵资源。

流量配置

分离膜在死端或交叉通常操作流程结构。在死端配置中，被排出的污染物浓缩到流入物流中并最终积聚在膜的表面和孔隙上。当然，浓缩的污染物将不可避免地完全阻塞膜孔，因此该过程保留用于替换污垢膜片的成本/不便不如丢失任何原始流体或工程流程流动的重要应用。 设计专门要求它。死端构造的不断增长的部分是可反洗管状或中空纤维结构，这是显著较不敏感的结垢比膜片。随着这些管的制造变得更加可靠和具有成本效益，寻求该技术的市场渗透率不断提高。在交叉流 过滤中，膜的几何形状设计成当浓缩的排出流通过排水或二次过程时污染物从膜表面被洗掉。利用菲克扩散定律的原理，设计师可以操纵大分子浓度 分子在膜表面的流体的速度的函数，其平行于它的流动。

膜材料和元件结构

由于耐用的有机聚合物材料，Crossflow技术具有成本效益和实用性。那些谁已遍布行业几年会记得三醋酸纤维素（CTA那些曾经无处不在的）膜。在20世纪90年代中期推广的改变游戏规则的是薄膜复合材料（TFC），它降低了总体拥有成本并增加了通量在较低的驾驶压力下。复合膜可以由许多材料制成，例如聚醚砜（PES），聚砜（PSU），聚苯砜（PPSU），聚四氟乙烯（PTFE），聚偏二氟乙烯（PVDF）和甚至聚丙烯（PP）。目前绝大多数装置都使用复合膜，而其他材料（例如由二氧化硅，铝，钛等制成的陶瓷）仅用于pH，温度，磨蚀性，清洁化学或其他操作参数禁止使用聚合物的情况。

聚合物膜可以对称或不对称制造，但这是一个超出本文范围的讨论。与普遍看法相反，有许多方法可以构建交叉流动 膜，包括聚合物类型，膜叶长度，膜支撑构型和膜密度。这些配置选项在关键任务操作中非常重要，在选择可能影响您声誉的常规水过滤膜时也很重要。今天的主流膜 分离技术可分为四类分离通过相对污染物排除大小：

反向渗透（RO） 。有时被称为超滤，反渗透是目前使用的最好的过滤形式。当施加足够的外部能量（泵送压力）时，膜 孔足够小以能够通过离子扩散反转渗透压。的这种反向渗透压实际上是从分子污染物驱动纯水远，使类似过程海水脱盐，其中钠 离子被物理地从水中移除，使沙漠变绿并将干净，安全的饮用水带到以前不切实际的地方。RO还在工业上用于许多创新应用，例如浓缩果汁和乳清蛋白以及用于废水 污泥脱水。虽然大多数经销商和最终用户都了解RO 分离技术，但还需要了解其他膜 分离技术。

纳滤（NF）。作为RO的延伸而开发，NF根据与RO相同的离子扩散原理起作用，但具有孔尺寸配置和轻微表面电荷，允许除二价和更大离子外的所有污染物通过。一价离子（如钠和钾）右穿过一个NF膜，允许它被用作高效，盐 -free软化技术而不RO的并发症。NF在处理半挥发性有机物（如杀虫剂）和去除水中颜色方面也非常有效。

超滤（UF）。超滤是一种真正的物理排除过程，不依赖于渗透原理。UF膜按其分子截止分级（MWCO）分类。UF的典型MWCO范围为1,000至1,000,000道尔顿，相当于约0.005-0.1微米（μm）。UF在去除悬浮固体，胶体，细菌，病毒，囊肿和单宁等高分子量有机物方面非常有效。UF膜以死端配置，偶尔冲洗（向前冲洗和/或反吹）或横流配置操作。膜制造商之间的配置可能不同，但中空纤维类型是最常用的，并且铸造成小直径管或吸管。成千上万的这些吸管捆在一起，两端粘接/封装在环氧树脂隔板上。然后将束密封到壳体中，壳体通常是PVC或不锈钢。密封灌封形成一个独立的密封空间，可隔离从外部进入纤维内部。这种膜和外壳组合称为模块。市场上的许多超滤膜组件都经过BioVir认证，可用于减少饮用水中的病原体（如细菌和病毒）），使经销商能够比以往更经济有效地提供安全的饮用水。

微滤（MF）。微滤技术应用于交叉过滤，螺旋缠绕，偶尔冲洗中空纤维（前向冲洗和/或反吹）以及死端板和框架配置，取决于应用的性质，取得了巨大成功。此膜技术通常具有0.2-1微米的排斥的大小和非常良好适合于除去颗粒，的浊度，悬浮固体和某些病原体，如隐孢子虫和贾第鞭毛虫。MF拥有完整的工业跟踪记录，用于无菌澄清葡萄酒和啤酒，乳清浓缩和果汁灭菌。在废水处理领域，微滤对于絮凝剂污泥的脱水和经济地降低排放物流中的BOD和COD 是非常宝贵的。微滤在保护其他下游膜分离器方面也非常有效。

为所使用的任何膜 分离过程选择合适的预处理是非常重要的。复合聚合物膜对氧化损伤敏感，因此应特别注意确保加工水中不存在氯，臭氧和其他氧化消毒剂。还应仔细考虑水流中的宏观颗粒和有机 / 无机污染物，这些污染物会影响适当的膜功能。作为一般规则，孔径越小，确保长运行时间和经济运行所需的物理预处理量越大。

无论膜 孔径如何，即使进行预处理，操作污垢也几乎是不可避免的。污垢的类型和数量取决于许多不同的因素，例如给水化学，膜类型，膜材料和操作过程。最常见的类型的膜 污染是规模沉淀和生物污染。污垢导致通量降低，这又需要对膜施加更大的压力以产生令人满意的渗透物流速。作为犯规恶化，增加的压力（能量）要求将导致运行成本显着增加并且甚至可能使膜完全失明，导致显着的损坏和操作失败。

有些很好，意思却误导人们指责膜 分离被浪费的系统，因为水是用来清洗膜操作过程中（S）。我不同意排水浓缩水作为废水的负面描述，因为事实并非如此。说隔膜分离器浪费水就像是说一棵树掉落其未开垦的水果是浪费。水果将营养物质返回地球并喂养树木，然后生长出更多的水果。从膜分离中排出水 系统也不会永远丢失; 它将通过建筑物的排水系统返回市政工厂或在离网应用中返回地面，或者可以通过设计在过程中重新使用。我们不能忽视水的机会成本，因为它必须在进入膜分离器之前进行清洁，储存，处理，加压和分配。

由于从饮用水膜分离器排出也是卫生饮用水（这显然不被认为是废水，因为它从未与土壤，污垢或生物污染物接触;它只是浓缩的清洁水），排放的机会成本可以是通过创新的再利用技术回收，例如灰水回收，与收获的雨水混合，在二次加工中重新使用或用作景观灌溉。

结论

膜 分离系统是一种环保技术，是降低我们项目整体环境影响的另一个有价值的工具。它要么获得必要的教育，以确保正确的系统选型，设计和部署或工作与供应商是非常重要的谁可以依靠的帮助，惹麻烦通过使不知情的决定之前。WQA的模块化教育计划（MEP）为学习RO和其他膜 分离技术提供了一个很好的起点。