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摘要： 文章對超濾原理、超濾技術的特點、超濾技術新工藝等做了較詳盡的闡述，同時
著重介紹了超濾技術在印染廢水、回用生活污水、含油廢水等方面的應用實例。
關鍵詞： 超濾技術 廢水處理
Abstact Ultrafiltration theory, Influence factors of Ultraflitration,
and new progress of ultrafiltration technology have been described in detail.
Meanwhile, application of ultrafiltration technology on reeatment of oily
wastewater,dyeing wastewater, domestic wastewater has been introduced.
Keywords Ultrafiltration technology ， wastewater treatment
隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高,人們對環境質量的要求越來越高,因此傳統的
廢水處理技術難以滿足越來越嚴格的污水排放標準的要求,而且傳統的廢水處理人多數只
有負的經濟效益,無疑這使許多企業無法承受額外的廢水處理費用,此外經濟的發展也帶來
了水資源的日趨短缺,客觀上要求廢水能夠循環再利用。在這樣的社會效益和經濟效益最
大化的要求下,各種新型的、改良的高效的廢水處理技術應運而生,超濾技術就是其中引人
注目的技術之一。本文綜述超濾技術在廢水處理中的應用及其進展。
早在1861年，Schmidt首次在過濾領域忠提出超濾概念。20世紀70～80年代超濾技術高速
發展，應用面越來越廣，使用量越來越大。
1 超濾技術處理廢水的基本原理及其影響因素
1．1 超濾的基本原理
超濾(UltraFiltration ,簡稱UF) 是溶液在壓力作用下,溶劑與部分低分子量溶質穿過膜
上微孔到達膜的另一側,而高分子溶質或其它乳化膠束團被截留,實現從溶液中分離的目的
。它的分離機理主要是靠物理的篩分作用。超濾分離時是在對料液施加一定壓力後，高分
子物質、膠體物質因膜表面及微孔的一次吸附，在孔內被阻塞而截留及膜表面的機械篩分
作用等三種方式被超濾膜阻止，而水和低分子物質通過膜。超濾膜比微濾膜孔徑小，在
0.7～7 kg/cm2 的壓力下，可用於分離直徑小於10μm 的分子和微粒[1]。它主要應用於
生活污水、含油廢水、紙漿廢水、染料廢水等廢水處理。超濾材料大多數是有機高分子膜
,目前無機膜材料也開始制備和應用。
1．2 超濾工作的影響因素[2]
超濾的操作壓力為0.1-0.6Mpa，溫度為60。C時，超濾的透過通量為1-500L/m2·h，一般
為1-100L/m2·h。低於1Lm2·h時實用價值不大，超濾透過通量的影響因素如下。
（1）料液流速 提高料液流速雖然對減輕濃差極化、提高透過通量有利，但需要提高料
液壓力，增加耗能。一般紊流體系中流速控制在1-3m/s。
（2）操作壓力 超濾膜透過通量與操作壓力的關係取決於膜和凝膠層的性質。超濾過程
為凝膠化模型，膜透過通量與壓力無關，這時的通量成為臨界透過通量。實際操作壓力應
在極限通量附近進行，此時的操作壓力約為0.5-0.6Mpa。
（3）溫度 操作溫度主要取決於所處理的物料的化學、物理性質。由於高溫可降低料液
的黏度，增加傳質效率，提高透過通量，因此應在允許的最高溫度下操作。
（4）運行週期 隨著超濾過程的進行，在膜表面逐漸形成凝膠層，使透過通量下降，當
通量達到某一最低數值時，就需要進行沖洗，這段時間成為運行週期。運行週期的變化與
清洗情況有關。
（5）進料濃度 隨著超濾過程的進行。主題液流的濃度逐漸增加。此時黏度變大，使凝
膠層厚度增加，從而影響透過通量。因此對主體液流應定出最高允許濃度。
（6）料液的預處理 為了提高膜的透過通量，保證超濾膜的正常穩定運行，根據需要應
對料液 進行預處理。
（7）膜的清洗 膜必須進行定期沖洗，以保持一定的透過量，並能延長膜的使壽命。一
般在規定的料液和壓力下，在允許的pH值範圍內，溫度不超過60。C時，超濾膜可使用
12-18個月。如膜清洗不佳，回使膜的壽命縮短。
2 超濾技術新工藝新方法
膠團強化超濾法(Micellar - enhanced Ultra2filtration ,簡稱MEUF) 是一種新的水處
理技術,主要用於去除水中的微量有機物和金屬離子,它實質是一種將表面活性劑和超濾膜
結合起來的新技術。它的基本原理是,當投入水中的表面活性劑濃度超過表面活性劑的臨
界膠束濃度時,剩餘的表面活性劑分子將在溶液內聚集,形成疏水基向內、親水基向外的聚
集體,即膠團。如果水中溶解了其它化學機構和性質與表面活性劑分子的疏水基相似有機
物,根據相似相溶原理,這種有機物將溶解於膠團中或有機物與表面活性劑的親水基能形成
氫健,有機物也會從水相轉移到膠團中,當它們通過超濾膜時,則攜帶有機物的膠團因不能
透過膜而被截留,水和少量表面活性劑單體及未形成膠團的有機物能自由透過膜,從而實現
絕大部分有機物和水的有效分離。這門技術國內還沒有深入的報道,國外也還處於研究階
段。彭躍蓮等人[3]對膠團強化超濾技術作了比較詳細的綜述。
3 超濾技術在廢水處理中的應用
（1）印染廢水的處理
目前常用的生物化學法CODCr去除率和脫色效果都不夠理想,出水CODCr 和色度往往不易達
到國家排放標準。在處理印染廢水中如果應用超濾技術,讓廢水先通過超濾膜,使色素和水
分離,再將廢水中的染料和水進行回收,不僅能保護環境,節約資源,而且會給印染行業帶來
可觀的經濟效益。
Ana Maria Brites Alves等人[4]採用超濾技術對某制革廠染色循環中三個不同時段
的出水進行脫色實驗研究，實驗中採用4個截流分子量 (MWCO)分別為40、10、5和3kDa的
聚醚砜膜及採用封閉環再循環式(CLR模式)和批方式（B模式）兩種方式。第一種水樣E1是
標準牛皮革的黑色染料及含有不同比例的其它不同顏色的染料的混合物,pH為2.8，導電率
為23ms/cm，TSS為25.9mg/l，TS為56g/l，色度為5.1g/l；第二種水樣E2是經過特殊處理
後的牛皮革黑色染料及同樣含有不同比例的其它不同顏色的染料的混合物, pH為3.5，導
電率為15.4ms/cm，TSS為19mg/l，TS為28g/l，色度為3 1g/l；第三種E3是標準牛皮革的
藍色染料及含有不同比例的其它不同顏色的染料的混合物, pH為3.2，導電率為13.8ms/cm
，TS為39.3g/l，色度為38.7g/l。在CLR模式實驗中，對E1，MWCO為10kDa的膜的透水量比
MWCO為40kDa的要高得多，而前者的脫色率為72%，後者為77%。對E2，MWCO為5kDa和40kDa
的膜污染均相當嚴重，兩者的透水率均很低，其脫色率分別為95%和90%。對E3，MWCO最低
（3kDa）的膜的透水量比純水是低50%，其脫色率達到100%。在B模式實驗中，隨著VRF的
增加透水量均下降，當VRF達到5時下降程度可以忽略，除了E1水樣和MWCO為10和40kDa的
膜以外其它情況的脫色率均相當高（92%-98%），而TS的去除率就顯得較低。B模式比起
CRL來透水量隨著VBF的變化不是很大。UF用於制革廠染色循環過程中廢水的脫色是可行的
，透過水的顏色取決於膜種類及原水水質，對以上幾種情況脫色率均能達到70%，出水可
回用與其它染色過程中。
中科院環化所[5 ]用超濾法對還原染料廢水處理進行了試驗研究。採用3.6m2 的外壓
管式聚砜超濾器,在進口壓力220～240kPa ,液溫40～55 ℃的條件下,運行了2000 多小時
。超濾處理染料廢水617t ,回收還原染料1036kg ,透液速度一般在20～30LPm2·h ,脫色
率95 %～98 % ,CODCr 去除率60 %～90 % ,染料回收率大於95 %。
上海新風色織廠[6 ]採用超濾工藝處理染缸下腳以及第一道水洗槽排放的染料廢水,
該部分廢水由於染料濃度較高而採用丙烯腈- 聚氯乙烯超濾膜進行處理並回收染料. 超濾
透過液與其餘工段排放廢水和生活污水一起採用延時曝氣法進行生化處理. 整個工藝處理
水量為500 m3/ d ,其中生產廢水450 m3/ d ,膜水通量為60 L/ (m2·h) ,超濾膜對染料
的截留率高達99 %～100 %.
（2）回用生活污水的處理
孫德棟,張啟修[7]研究了用超濾法處理山西鋁廠生活污水站出水的阻力特性及清洗可
恢復性。通過試驗對比了顆粒活性炭、微濾-顆粒活性炭和混凝進行處理污水後的超濾效
果. 試驗結果表明,污水經微濾2顆粒活性炭預處理後,可以得到較好的過濾效果,過濾阻力
低;用質量濃度為500 mg/ L 的NaClO 溶液反洗浸泡後可以得到較好的清洗效果;混凝可以
去除懸浮物、膠體及污水中的部分有機物,明顯降低了膜過濾阻力;超濾的產水水質符合生
活雜用水標準GB2JXX —2001 的要求.
楊磊等人[8]用外壓一體化中空纖維超濾膜生物反應器(UMBR) 進行了處理生活污水的
試驗. 結果表明,當水力停留時間(HRT) 為5 h 、膜通量在44.2～110 L/ h 時,UMBR 對生
活污水中COD、濁度、SS 的去除率分別可達90 %、98 %、100 % ,出水COD < 60 mg/ L 、
濁度< 3 、SS 為0 ,污泥質量濃度ρMLSS、污泥負荷Fr 、反應器容積負荷FW 分別為6.2
kg/ m3 、0.46 kg/ ( kg·d) 、1.82 kg/ (m3·d) . 並初步探討了超濾膜的堵塞機理,
通過殺菌清洗可使超濾膜通透能力恢復到新膜的97 %以上. UMBR 出水濁度低,水質穩定,
宜於回用.
(3)含油廢水的處理
Taraj Mohanmadi等人[9]用UF膜（UFPH20-6338）技術對Behshahr Ind公司（某生產
植物油的公司）的含油廢水進行了實驗，對壓力、透水流速、剪切力、溫度、有機物濃度
以及出水PH值、出水量的變化、流動阻力等運行條件做了研究，實驗結果表明最佳運行條
件為壓力差超過3bar、透水流速越高（取決於經濟因素）、溫度為30。C、pH=9時的情況
下。在此條件下COD、TOC、TSS、[PO4-3]、[Cl-]的去除率分別為91%、87%、100%、85%和
40%。使用UF技術處理含植物油的廢水是可行的，並且UF具有對滲透液更適用的特性、可
與其它處理方法結合使用、運行條件簡易、系統容易控制等優點。
王靜榮等人[10]採用CM PS、PS、PS/CM PS 共混、PAN、PS 和PS/PDC 共混材料的中
空纖維超濾膜, 對乳化油廢水進行了超濾實驗和比較, 探討了料液流速, 操作溫度, 操作
壓力, 運行時間對膜性能的影響, 研究了清洗方法對膜性能的恢復效果. 試驗表明, 採用
CM PS、PS/CM PS 中空纖維膜處理乳化油廢水效果較好, 透過液含油量符合生產回用標準
(300mg/L ) , 適宜的操作溫度為50℃, 進口壓力為0.12M Pa, 出口壓力為0.10M Pa, 採
用011mol/L HCl 作為清洗劑, 膜性能恢復效果最佳.
門閱等人[11]採用採用超濾工藝—間歇式錯流操作模型—處理乳化油廢水,選用了聚
乙烯乙二醇超濾膜(PEG) 和卷式膜組件,採用不同的超濾模型對超濾過程中超濾膜透水率
、乳化油廢水中的COD 去除率的變化進行了實驗研究。實驗中採用間歇式錯流操作，防止
因循環泵運轉使廢水的溫度逐漸升高,而廢水溫度的升高使膜透水量隨之升高。在0.4Mpa
的操作壓力下，隨著時間延續,膜透過量經過了緩慢下降、快速下降和緩慢下降3 個階段,
膜污染越來越嚴重,但是超濾隨著時間的進行仍然保持93 %左右的COD 去除率。因此,用該
模型處理乳化油廢水是高效、可行的
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