先进的膜技术为传统水处理工艺拓展了视野——在工业和商业应用中，超滤、反渗透等先进的膜处理技术工艺帮助得到稳定可靠的水源，降低传统水处理工艺运行成本，并且满足特定行业水资源回收利用的需要。

超滤是膜过滤技术的一种类型，采用压力或浓度梯级所产生的作用力通过半透膜达成分离目的。在废水处理领域，超滤(UF)设备用于回收利用那些几乎不含固体物质的废水。悬浮固体和大分子量溶质保留在截留物中，而水和小分子溶质则穿过过滤膜进入透过物。

超滤可以用于去除生水当中的颗粒物和大分子物溶质并制取饮用水。这项技术既可用于替代污水处理厂目前采用的二级过滤(混凝、絮凝、沉淀)或三级过滤(砂滤和氯化)系统，也可在人口不断增长的孤立区域设为独立系统。在处理含有大量悬浮固体的废水时，超滤也是适用的，并应采用一级(筛除、浮选和过滤)处理工艺以及一些二级处理工艺作为预处理级。

超滤技术的优势

相比传统处理技术，超滤有以下这些优势：

•无需使用化学品(除了清洁之外);

•无论进水水质如何，处理水质量稳定;

•处理装置尺寸紧凑;

•能够超越水质监管标准，达成90%~100%的病原体去除率。

•经常只需非常少量的处理即可对水进行循环利用。

但是，当要求进行更深处理时，行业标准当中加入了超滤工艺的使用，而如上述，超滤就是让水流过半透膜，将物理颗粒物从水中去除的工艺。固体主要由过滤器进行滤除并随后弃置。回收水可以用于工业用途，包括锅炉或冷却塔给水补水、pH值调整、清洗设备、硬地面和车辆、消防、工艺漂洗水或制造行业生产线上的工艺水、厕所冲洗用水、尘埃控制、建筑施工和混凝土搅拌作业。

水资源的回收利用

除了获得可靠的水源外，回收利用水资源具有巨大的环境效益。回收利用减少了从敏感生态系统引走水资源的数量，确保植物、野生生物和鱼类栖息环境获得充分的水资源。

为了农业、城市和工业用途引取水资源而造成的资源缺乏的现象有可能导致生态系统健康出现劣化。用水者可以通过使用回收水来满足各项要求，以及减少废水排放量和污染量。

针对特定水用途定制水质也可以减少处理水所消耗的能源，用于冲洗厕所水的水质不像饮用水那样要求严格，并且只需较少能源就能达成，使用水质较低的回收水能够通过降低水或废水处理要求而节约能源和成本。

超滤技术可应用于特定行业以适用水资源回收利用的需要。因此，这方面的效益必须与初始资本投资成本、膜结垢、替换和其他给水预处理(用于防止给超滤装置当中的膜造成过大损坏)进行比较衡量。值得注意的是，有些效益是无形的。

适用超滤的行业

适用超滤技术进行水回用的行业包括那些消耗大量水资源或需排出高毒性废水的行业，如化工、钢铁、塑料、造纸、制药、发电以及食品饮料行业等。

超滤可用于回收利用水或为产品增值。超滤是降低水污染密度指数，清除在反渗透膜上结垢颗粒物的有效方式，超滤经常用于预处理地表水、海水和已经过反渗透生物处理的上游市政污水。

反渗透技术

反渗透工艺经常用于回收利用那些完全不含任何物理或溶解固体的水。反渗透是一种水纯化技术，与采用半透膜来去除饮用水当中较大颗粒物的超滤技术有类似之处。但是，在反渗透工艺当中，所施加的压力用于克服渗透压，而渗透压受化学电势驱动，也是一项热力学参数。反渗透能够从溶液当中去除众多分子、离子以及细菌，既可用于工业用途，也可用于饮用水制取。

在使用当中，溶质被截留在膜的压力侧，而纯溶液可流过膜。反渗透膜“有选择性地”允许小分子物质自由流过，但不允许大分子或大离子穿过膜孔。当施加压力让水流过半透膜时，通常用水泵将压力施加在溶液上，让水和其他小分子量(200 g/mol以下)分子通过反渗透膜内的微细孔。

绝大多数反渗透装置都使用交叉流方式以便让反渗透膜可持续自行清洗。当流体流过反渗透膜时，膜上原先被拒绝通过的物质就被清除干净。

反渗透技术应用于那些要求高纯度大容量供水的工业和商业用途，根据膜的选取和所处理的水质，典型情况下是工作在0.69~6.9 MPa的压力环境下。

绝大多数商业和工业应用都采用了多层膜串联布置的方式。来自第一处理级的水可以流经更多的膜模块，让成品水达到更高的处理水平。未能通过渗透膜的水也可以导入串联膜模块以获得更高效率，尽管当浓度达到可能的结垢水平时，仍然需要进行冲洗。

反渗透应用领域

反渗透系统经常应用于下列领域：

•锅炉给水处理： 在给水送入锅炉用于发电或其他用途之前，降低水中的固体物质含量;

•制药业：使用经核准认证的处理工艺生产符合《美国药典》(USP)级的用水;

•食品和饮料业： 用于固体和液体产品的生产;

•半导体业： 作为一项合格的处理系统构成部分，用于生产超纯水;

•金属表面处理业：应用于镀铜、镀镍、镀锌、醋酸镍密封以及染黑等表面处理作业。

反渗透技术的应用范围正在迅速扩大，但仍以在发电行业的应用推广最为迅猛。在全球范围内，为了发电而进行的水处理量据估计占全部工业水处理销售额的30%以上。

绝大多数电厂采用煤、天然气、石油或核燃料来生产蒸汽，再用蒸汽来推动汽轮机发电。而蒸汽当中的杂质会导致各种问题发生并且减少所发出的电力。杂质会给电厂带来不低的成本并增加生产给定电力所需的燃料消耗量。在极端情况下，处理水当中的杂质会导致设备损坏和电厂停运。

在历史上，电力生产者一直在组合运用混凝、絮凝和离子交换树脂床工艺来生产用于蒸汽生产的高纯水。但是，这些技术要求使用具有危险性的化学品，包括硫酸和氢氧化钠。因此，许多电厂运营商都正在采用反渗透膜过滤技术用于水纯化，因为这项技术不需要使用危险化学品。

在工业和商业应用中，使用反渗透工艺得到大量高纯度的处理水

反渗透的技术优势

反渗透正越来越多地得到发电商的采用，用于纯化锅炉给水、补水和实现零液体排放应用。在燃气轮机内采用反渗透技术生产的高纯水可以提升运行效率并增加能量输出量10%以上。

其他成本方面的好处包括，举例来说，无需支付酸和氢氧化钠一路走高的价格，而且，使用反渗透和膜技术的成本一直在降低。反渗透系统的主要成本是耗用的电力，但是，由于这些系统所耗电力甚少，所以运行成本相对较低。

总而言之，离子交换床和反渗透系统的运行效率各不相同。但阳离子和阴离子树脂床必须在其达到设定的更换容量时进行再生处理。而其效率与流过系统的溶解固体物质数量直接相关。相反地，反渗透运行成本不会随着给水内溶解固体的浓度而改变，因为其运行成本主要与流量

相关。

其唯一的停运时间就是每季度或每半年的例行维护。反渗透系统自动化程度很高，仅需最少量的操作者干预。与之相反，在耗时可长达12 h的再生过程当中，离子交换设备无法使用，并导致装置被迫停止产水。

基于这些优点，我们可期待看到反渗透技术在工业行业应用范围的持续成长，特别是在发电领域。