目前，水体污染严重，部分源水采用常规水处理工艺技术净化后难以满足《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）。 卫生组织（WHO）调查表明，人类80%的疾病和50%的儿童死亡都与饮水水质不良有关。由于水质污染，全 每年有5000万儿童死亡，3500万人患心血管病，7000万人患结石病，9000万人患肝炎。因此，饮用水的深度处理对保障居民健康具有重要意义。

1 膜的分类及特点

目前，用于饮用水深度处理的技术有吸附、离子交换、臭氧、超级氧化、生物活性炭、膜分离技术等。膜分离是一种纯物理过程，具有无相变化，节能、体积小、可拆分、分离效果好、运行稳定，及无二次污染等特点，在饮用水深度处理中得到广泛的应用。

根据膜的形态、材料、结构，及功能不同，膜有不同的分类。在饮用水处理中，膜一般按孔径不同分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜与反渗透膜，不同膜的孔径范围不同，分离机理不同，净化效果也不同。

2 膜的应用

2.1 微滤膜

微滤膜的过滤孔径为0.01～10μm，截留分子量在100000D以上，具有操作压力低，水通量大等特点。由于其孔径较大，可去除饮用水中的悬浮物、胶体、细菌等污染物质，一般用于膜处理工艺中的预处理，对后续膜起到保护作用。

朱建文等用微滤膜处理经沉淀过滤后的饮用水。研究表明，微滤膜的水通量为120L/（㎡·h·bar），运行期间，跨膜压力增加缓慢。微滤膜对浊度的去除率达到99%，对大肠杆菌等细菌的去除率接近100%，对色度与铁的去除效果良好，但对有机物等的去除率低于20%。

Dong Bing-zhi等用中空纤维微滤膜深度处理饮用水中的双酚A。研究表明，吸附作用在双酚A微滤去除中起到重要作用。pH值在9.6～11.3之间时，双酚A去除效果较差，离子强度与有机物浓度对双酚A去除效果影响不大。

Josip Curkod等以三价铁为絮凝剂，对五价砷进行絮凝，然后用孔径为0.4μm的平板微滤膜进行过滤去除。研究结果表明，固定进水中五价砷的浓度为100μg/L，当絮凝剂投加量从1.4mg/L增加到3.4mg/L时，出水中五价砷的浓度从18.1μg/L降低到7.0μg/L；当絮凝剂投加量为3.4mg/L，进水中五价砷的浓度从100μg/L增加到400μg/L时，出水中五价砷的浓度从7.0μg/L增加到60.8μg/L。膜运行500h，膜的跨膜压力从0.016bar增加到0.069bar，膜水通量从3000L/（㎡·h·bar）降低到996L/（㎡·h·bar）。

Liv Fiksdal等研究表明，单独通过微滤对病菌没有去除效果，通过絮凝/微滤能够很好的去除饮用水中的病菌。其他研究人员也研究了微滤膜对饮用水中有机物的去除效果。

2.2 超滤膜

超滤膜孔径范围为0.001～0.02μm。截留分子量在1000～50000D之间。能够分离去除分子量大于1000D、粒径大于2～20nm的颗粒。

杨忆新等采用超滤/粉末活性炭组合工艺深度处理黄河源水。研究结果表明，超滤膜出水浊度在0.1NTU以下，对叶绿素a的平均去除率达到92%；超滤出水中检测不到细菌和总大肠菌群。超滤膜对CODmn和TOC的平均去除率仅为23%；但PAC/超滤组合工艺对CODmn、TOC的平均去除率分别提高至45%、71%。无锡中桥水厂采用粉末活性炭/超滤膜工艺对传统净化水进行深度处理。运行结果表明，超滤水水质全面达到且部分优于《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006），该系统水回收率为98%，综合处理成本为0.17元/m³。

Dond Bing-zhi等采用切割分子量为2000～10000D的超滤膜对双酚A进行去除研究，当双酚A的浓度在100～600g/L之间时，超滤膜对双酚A去除率大于93%；离子强度对双酚A去除率无影响；腐殖酸对双酚A去除率影响较小。

饮用水中含有藻毒素将会影响人体健康。Mike B. Dixon等用絮凝/活性炭吸附/超滤组合工艺处理饮用水中的蓝藻、细胞内与细胞外的藻毒素。研究表明，单独用超滤膜时，蓝藻细胞去除率为100%，DOC去除率为35%；当将超滤与絮凝相结合时，蓝藻细胞去除率为95%，DOC去除率为69%；单独用超滤膜时，膜的水通量急剧降低；当超滤膜与絮凝或粉末活性炭相结合时，膜的水通量缓慢降低。J. C. Mierzwa等采用砂滤/超滤工艺处理Guarapiranga水库水作为直饮水。在操作压力为0.467MPa，温度为25℃的条件下，截留分子量为3500道尔顿的超滤膜的水通量为19.7L/（㎡·h·bar）；对TOC、紫外吸收值、浊度的去除率分别为85%、56%与95%。Jiahui Shao等通过对膜的改性来提高超滤膜的抗污染性与净化效果，用于饮用水的深度处理。

2.3 纳滤膜

纳滤膜孔径接近于1nm，切割分子量在200～1000D之间，不仅能够去除悬浮物、细菌，也能够去除小分子有机物。

吴礼光等研究表明，在0.8MPa的操作压力下，NF200纳滤膜的水通量为36.7L/（㎡·h·bar），对饮用水中三唑磷的去除率在90%以上，NF90纳滤膜的水通量为28.5L/（㎡·h·bar），对三唑磷的去除率达到97%左右。支天一等研究表明，纳滤膜能够有效地去除细菌，对可生物降解有机物去除率在65%左右，臭氧/BAC/纳滤工艺对TOC的去除率达到90%，对COD的去除率达到84%，源水硬度由150mg/L降到35mg/L。纳滤膜对砷具有良好的去除效果。

Karina Listiarini等研究表明，NF-270与NF-90纳滤膜对溴化物的去除率分别为1%与7%，对溴酸盐的去除率分别为6%与17%，对腐殖酸的去除率为71%与94%。单独用FeCl₃做絮凝剂时，对腐殖酸的去除率可以达到77%，但不能去除溴化物、溴酸盐。将絮凝与纳滤相结合，不仅能够提高膜的水通量，而且能够有效的去除溴化物与溴酸盐。

Franc等用4种不同的荷负电纳滤膜进行去除饮用水中硝酸盐的试验研究。研究结果表明，当进水NaNO₃浓度在20～300mg/L，跨膜压力在10～25bar之间时，纳滤膜NF、NF90、OPMNK、OPMN-P对NaNO₃的截留率分别在65%～80%、85%～90%、20%～50%、4%～70%。研究表明，纳滤膜对农药、氟等也具有良好的去除效果。

2.4 反渗透膜

反渗透膜的孔径在0.0001μm左右，切割分子量小于200D。能够大量去除水中的无机离子与有机物。

同煤集团马脊梁煤矿采用预处理与膜深度处理相结合工艺对煤矿废水进行处理，处理后的水用作生活饮用水。预处理后水中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、TDS分别为234mg/L、1801mg/L、3216mg/L、4891mg/L，深度处理后浓度分别为30mg/L、2001mg/L、450mg/L、526mg/L。蓝俊等采用过滤/絮凝/保安过滤/超滤/反渗透工艺处理海岛水库水作为饮用水。研究表明，当原水电导率为582～2530μS/cm时，反渗透系统脱盐率达98%以上。超滤对CODmn去除率约40%，反渗透对其去除率约85%。

Wasi Z. Khan用反渗透膜对源水进行脱盐，室温下在操作压力为100～800psig压力下，反渗透膜脱盐率在97%～98%之间；TDS去除率为96%。芬兰上市公司KLV采用反渗透膜去除源水中的氟，然后将反渗透水与地下水按3：7的比例混合供应居民生活需要。反渗透膜水回收率为80%，处理水中氟的浓度低于0.3mg/L，混合水中氟的浓度低于1.3mg/L。

3 应用中存在的问题

虽然膜在饮用水深度处理中具有许多优点，但也存在一些问题。一是工艺复杂，由于膜的孔径较小，为避免膜的堵塞，必须对进水进行预处理，而且要增加膜清洗设施，处理工艺复杂。二是运行费用较高，分离膜，特别是纳滤膜与反渗透膜运行压力较高，电耗较大；另外，膜要定期更换，增加了水处理的运行成本。三是需要较高的运行管理水平。由于膜要频繁的清洗，而清洗药剂种类繁多，目前一般考虑自动运行，设备 ，需要较高的运行管理水平。

4 结论

随着源水污染趋势的日益严重与生活水平的提高，居民对饮用水水质标准要求越来越高。膜分离技术逐渐成为饮用水深度处理主要技术之一。为降低运行费用，节省基建投资，必须根据源水水质及处理要求合理选择处理工艺。开发新的适宜于饮用水处理的膜，加快膜在饮用水处理中的推广应用。