清洁水质缔造者——膜材料的春天
□  中国膜工业协会秘书长 尤金德
  　膜分离技术已成为21世纪的高新技术，目前已广泛应用于水资源再生、新能源开发，环境保护以及传统工
业的技术创新和改造。国家日益重视膜产业的培植和发展，2010年出台的《国务院关于加快培养和发展战略性新
兴产业的决定》，就将“高性能膜材料”列入战略性新兴产业，明确指示要大力发展高性能膜材料。
  　近十年来，我国膜产业飞速发展，膜材料产品每年以20%～25%的增速前进，行业产值已从1999年的70亿元
人民币飙升至2010年的300亿元，预计2015年将突破千亿元大关，远期将达到万亿产值。

膜材料身影遍及全球水处理领域
　 目前世界上正在运转和建设中的膜处理净水厂的总规模高达4110万t/d，其中日净化水量超过1万t的过滤
膜处理净水厂，美国有42家，欧洲有33家，规模最大的是法国净水厂，日净化水量超过14万t，正在计划建造
的美国超大型过滤膜处理净水厂的日净化水量将高达100万t。我国近年对中水回用、海水淡化和脱盐日益重视，
大型过滤膜处理厂项目达到300万t/d，特别是北京地区污水80%以上实现了回用，对膜产品的需求快速上升。
当前全球膜供应商云集中国，为我国膜产业提供了很好的发展机遇。

膜技术各有千秋 日趋成熟
　  膜技术是建设节水、节能型社会的支撑技术，目前水务市场占膜行业市场的85%以上。膜分离技术主要用于
污水的深度处理和二级处理。在深度处理中，反渗透（RO）可有效脱除溶盐和部分有机物，对悬浮物的脱除更彻
底，出水水质可达饮用水标准；在二级处理中，MF、UF多与活性污泥相结合，以MBR工艺出现，其出水可用于农
业灌溉、绿化、市政工业用水和生活杂用水。
  　膜分离技术是废水处理和再利用的关键技术保证：①城市废水的深度处理要求对二级排放液进行最后的脱
盐、软化，以及COD、BOD、微量有机物、重金属离子的最后脱除。而从目前技术看，RO膜对脱盐、NF 膜对软化
有良好的处理效果。②RO膜在工业废水处理中同样极具吸引力，因为经处理的水和截留浓缩的组分可就地回用，
无需或减少向城市废水处理厂排送废水，但由于RO对进水水质有严格要求，料液必须经过一定的预处理。
  　随着膜材料的改进，我国的膜技术国产化产品已经逐步投向市场，同时由于工程的优化组合，用双膜法来处
理废水使膜技术的成本大幅降低，1t污水用膜来处理回用大约需花费1～2元钱，大大低于购买新水的价格。太
原钢铁（集团）有限公司以膜技术进行的净环水系统改造及软水站工程，已经成为膜技术在工业界成功使用的一
个范例。它以炼钢工业废水为主水源，处理能力7.2万t/d，反渗透系统3.8万t/d，工业污水经生化处理后，
通过膜深度处理回到冷轧生产线，实现了水的重复使用，大大降低了生产成本。

膜产业在水处理领域前景广阔
    1．RO法海水和苦咸水淡化　 膜法海水及苦咸水淡化正在成为重要的淡水补充来源。海水是取之不尽用之不
竭的宝贵天然财富，把海水转化为淡水已成为国际上解决淡水资源紧缺的重要手段。全球已建成海水淡化工厂
15000多个，合计总容量达到7170万m3/d，可生产淡水6520万m3/d。其中海湾六国日产水量达1500万m3。在
海水淡化中，66.7%是用膜法工艺，26.8%采用热法工艺（包括多级闪蒸，低温多效蒸发等）。热法相对膜法成本
较高，但在有余热可利用的地区（例如核电厂、大型钢铁厂等）具有很大的生命力。而膜法海水淡化由于膜技术
的进步，膜原件等成本大幅度下降，使膜法海水淡化技术得到迅速发展。目前国内膜法海水淡化成本已降至5～7
元/t，具备了全面推广利用的基础。
  　海水淡化产业是未来经济发展的新增长点，预计全球2015年海水淡化市场将达到700亿～950亿美元。我国
海水淡化市场广阔，发展海洋经济已列入国家“十二五”战略规划。据悉，由国家发改委牵头，大力发展海水淡
化产业的有关政策将很快出台，海水淡化的春天即将到来。
  　苦咸水基本上只能选择膜法进行淡化，苦咸水淡化在我国更是一项具有十分重大意义的工作。我国内陆苦咸
水资源丰富，尤其是在西北、华北地区，而这些地区正是淡水资源特别紧张的地区。国家应该在这方面加大投资
力度，开发苦咸水淡化的技术。在“十二五”期间，选择典型缺水地区，建设5～10个苦咸水淡化工程。
  　“十二五”期间，我国海水淡化工程将逐步实现大型化，建立10万m3/d的RO膜示范工程及与之相匹配的
膜法（超滤、微滤）预处理工艺、系统，实现系统优化；单机产水规模达到1万～3万m3/d，设备造价比目前降
低30％；研发和优化国产压力容器、能量回收装置和高压泵等关键配套设备，使造水成本比目前降低20％左右。
设计与建造20万～30万m3/d的RO法海水淡化系统；新增RO法海水淡化能力100万～150万m3/d，使我国成为
国际上膜法海水淡化大国。为了实现上述目标，建议“十二五”期间国家重点支持膜材料和辅料的国产化，新制
膜工艺的自主开发、膜组器工艺的优化、高性能配套机电产品的研制与产业化，以及示范性工程的建设。形成3～
4个RO膜和膜元件产业基地；在全国建成3～5个RO技术（结合热法海水淡化技术）示范城市和示范区，建成3～
5个RO法工程研究中心和研究试验现场，建成海水淡化产业化基地5～8个。到2015年，实现海水淡化工程产值
150亿元以上，相关装备工业产值75亿元以上。还要建设20万～25万m3/d规模的RO法苦咸水淡化系统和10
万m3/d规模的离子交换膜电渗析苦咸水淡化系统。
    2．废水资源化 　工业废水、市政污水通过市政二级生化处理后再经膜法（如NF、MF/UF＋RO、MBR等方法）
深度处理后可回用为工业净水（循环水、工艺水、冷却水）、纯净水，甚至超纯水。目前国际上在废（污）水回
用领域，膜法处理已占到总量的95％以上。国内在石油化工废水、市政污水、工业废水为水源的处理回用工程中
也较普遍地利用膜分离技术，规模从几百立方米/日到10万m3/d不等，工程规模正向大型化和采用集成膜过程
的方向发展。
  　“十二”五期间，将对多种工业废水分别建立废水处理、再生水回用的5万～10万m3/d级的示范工程；提
高大规模应用的工艺设计、系统配套和膜组器的水平，并促进基础材料、相关机电产品性能的进一步提高；增加
膜品种和大幅度提高膜产量（高性能RO、NF、MF、UF膜和特种离子交换膜、均相离子交换膜、渗透汽化膜等）；
加强对工业废水处理直接回用的无机膜技术的推广；MBR等膜处理技术逐步推向市政污水的资源化。
  　自来水生产过程中，在传统工艺后加入超滤（UF）或微滤（MF）终端处理工艺（必要时还须添加反渗透或纳
滤），以获得高品质饮用水，保证2012年强制执行的饮用水卫生新标准106条的执行。将建立处理规模为50万～
75万m3/d的自来水膜法净化工程（包括NF、UF、MF法等）；面向中小城镇，建立10万～15万m3/d的微污染水
处理示范工程（包括RO、NF、MF、UF法等或其集成膜技术）；关注UF法用于农村改水工程的可操作性，实现一
定程度的推广（争取达到应推广量的10%～15％）。
    3．微污染水处理 　目前我国90%以上的江、河、湖水和地下水受到不同程度的污染，成为微污染水。此外，
地区性的水中高氟、高硝酸盐含量的地质性微污染也不容忽视。目前全国有3亿人喝不上达标的饮用水。
  　为了应对日益严重的地表水源污染和自来水安全方面的突发事件，欧、美、日正在制定严格的措施和技术对
策，其中膜技术成为主导技术之一。日本政府要求自来水在出厂前必须经过膜过滤，日本水道协会还规定了膜组
件的具体规格标准。欧洲1990年后新建的水厂几乎全部使用了膜技术，现在全世界仅用微孔滤膜处理的水量就
达到2200万m3/d。自2009年起，我国也开始在杭州、无锡、东营、南通以及北京，建造产水能力最高达30万
m3/d的膜法自来水厂，而且这一势头将随2012年国家饮用水新标准的强制执行而迅速加大。
  　微孔滤膜MF/UF技术特别适合我国农村水源微生物多、浊度高、地点分散的特点，是农村改水的首选处理技
术。
    4．工业节水与循环经济
  　通过膜法处理技术，推动所有膜过程在生物制药、染料、化工与石化、钢铁、有机产品分离与浓缩、提纯，
有用物质回收，及农产品加工领域的应用与产业化，促进生产工艺的革新，实现节能、节水和节约资源，促进循
环经济发展。积极开发各工业部门节能减排和工艺改造所需的专用膜；开发20～30项利用膜技术的、具有行业
带动性的节能、节水和节约资源的新生产工艺。