超滤和微滤近年来发展迅速，是所有膜过程中应用最广泛的。以超滤和微滤膜为核心的膜集成技术的主要应用领域包括城市污水回用、饮用水净化、家用净水器、反渗透的预处理、工业废水处理与有用物质回收等。
(1)城市污水回用
城市污水经二级处理后，尚残存部分污染物，包括浊度、微生物、有机物、磷等。采用超滤和微滤膜过程可以将这些残存的污染物不同程度地去除，使其达到工业用水、景观用水、市政及生活杂用等水质的要求。
城市污水回用还可以采用膜生物反应器(membrane bioreactor，MBR)技术。MBR将膜分离装置和生物反应器结合而成的一种新型污水处理与回用工艺。MBR由于具有污染物去除效率高、出水水质良好、占地面积小等优点，在污水资源化领域具有良好的应用前景，日益受到各国水处理技术研究者的关注。一般来说，MBR用是微滤或超滤膜，型式有平板式、中空纤维式等。
我国近年建设的日处理在几万立方米以上的城市污水处理MBR回用工程有:北京密云污水处理厂MBR 回用工程(设计规模4.5x10m³/d，2006年)、北京怀柔庙城污水处理厂 MBR 回用工程(设计规模3.5x10m³/d，2007年)、北京北小河污水处理厂MBR 回用工程等(设计规模6x10'm³/d，2008年)。
(2)用水净化
超滤、微滤膜和其他水处理技术相结合，如混凝-膜分离、活性炭吸附-膜分离、臭氧氧化膜分离等组合工艺，可以强化去除微污染水源水中的多种污染物。
日本在20世纪90年代中期开始了大规模应用膜分离技术生产饮用水，已建成了30多座膜处理系统。新加坡在中试基础上于2003年成功设计并建立了2x10m/d的超滤水厂。
(3)超滤家用净水器
由于城市输水管路的老化与高层的二次供水的问题，饮用水的二次污染问题日益严重，采用家用净水器进行饮用水的再净化是保障饮水安全的手段之一。
超滤家用净水器能有效截留浊度、大分子有机物及细菌等有害杂质，优势突出，拥有较大的市场。
(4)矿泉水的制造
矿泉水的水源必须是地下水，而这种水在地下流动时会溶人某些无机盐。采用超滤和微滤组合工艺可以制造合乎饮用水标准的矿泉水。
(5)反渗透的预处理
在海水淡化、工业废水再利用中，与反渗透膜组合，作为反渗透膜的预处理。
(6)工业废水处理与有用物质回收
用于含油废水、造纸废水、电泳涂漆废水、印染废水、染料废水、洗毛废水等的处理，可去除悬浮物、油类，并可回收纤维、油脂、染料、颜料、羊毛脂等有用物质。
①涂各国车工业几乎都采用电泳涂漆技术给汽车身上底漆，该技术也被用在机电工业、钢制家具、军事工业等部门。在金属电泳涂漆过程手带电荷的金属物件浸入一个装有带相反电荷涂料的池内。由于异电相吸，涂料便能在金属表面形成一层均匀的涂层，金属物件从池中捞出并用水洗除随带的涂料，因而产生电泳漆废水。可采用超滤技术将废水中的高分子涂料及颜料颗粒截留下来，而让无机盐、水及溶剂穿过超滤膜所示。除去，浓缩液再回到电泳漆贮槽循环使用，透过液用于淋洗新上漆的物件。
②纺织工业废水的处理
a.聚乙烯VA退浆水的回收。纺织工业中为了增加纱线强度，织布前要把纱线上奖，印染前洗去上浆剂，称为退浆。上浆剂多为聚乙烯醇(PVA)，而且用量很大。用超滤技术处理退浆水，不仅能消除对环境的污染，还可回收价格较贵的聚乙烯醇，处理的水还可以在生产中循环使用。
b.染色废水中染料的回收。印染厂悬浮扎染、还原蒸箱在生产中排出较多的还原染料，既污染又浪费。采用超滤技术，使用聚砜和聚砜酰胺超滤膜，不需加酸中和及降温即可处理印染废水。
羊毛清洗废水中回收羊毛脂毛纺工业中，原毛在一系列的加工之前，必须将黏附于其上的油脂(俗称羊毛脂或羊毛蜡)及污垢洗涤，否则会影响纺织性能和染色性能。羊毛清废水中的COD(化学需氧量，是一种间接表示水被有机污染物污染程度的指标)、脂含量及总固体含量都远远超出工业废水的排放标准。采用超滤技术处理洗毛废水，洗毛污水可以浓缩10~20倍;羊毛脂的截留率达90%以上;总固体的截留率大于80%;COD的去除率大于85%，而且在透过液中加入少量洗涤剂还可以用于洗涤羊毛，效果良好。
图9-50所示为北京某毛纺厂采用超滤法处理羊毛精制废水的工艺流程。主要包括预处理、超滤(UF)浓缩、离心(CF)分离和水回用四部分。超滤装置采用聚砜酰胺外压管式膜组件。超滤浓缩液循环到一定浓度时，由泵送人离心机。超滤透过液进入水回用系统或生化处理系统，经处理后排放。羊毛清洗废水中COD浓度高达20~50g/L，羊毛脂含量为5~25g/L，总溶解性固体(TDS)含量为10~80g/L。运行中超滤膜的COD截留率为90%~95%，羊毛脂的截留率为98%~99%。再经离心法回收，羊毛脂的回收率>70%，高于常规离心法的回收率(30%左右)。
(7)山楂加工
山楂是我国特有的水果，其中果胶含量较高，色素热稳定性差，用传统方法加工果汁有定难度。目前，可先应用超滤技术对果汁和果胶进行分离、提纯，并对果胶做进一步浓缩、最后应用反渗透技术对果汁进行浓缩。用该工艺生产的山楂果汁色泽鲜艳、果香浓郁，其品质远远高于传统工艺制品。
(8)制药工业中除热源的应用
热源又称内霉素，产生于革兰氏阳性细菌的细胞外壁，亦即细菌尸体的碎片。它是一种脂多糖物质，简称LPS，其分子量一般为1万~25万，在水溶液中形成的缔合体分子量可为50万~100万，如有微量热源混入药剂中注人人体血液系统，会导致发热，甚至引起死亡。注射用药液除热源，使之符合药典的检测规定，是医药工业中的基本生产环节。目前除热源的方法有蒸馏法、吸附法、膜分离法，其中超滤法除热源作为一种新工艺、新技术已在制药业推广使用。
(9)酶制剂的生产
酶是一种具有高度催化活性的特殊蛋白质，分子量在1万~10万之间。采用超滤技术处理粗酶液，低分子物质和盐与水一起透过膜除去，而酶得到浓缩和精制。目前超滤已用于细菌蛋白酶、葡萄糖酶、凝乳酶、果胶酶、胰蛋白酶、葡萄糖氧化酶、肝素等的分离。与传统的盐析沉淀和真空浓缩等方法相比，采用超滤法可提高酶的收率，防止酶失活，而且可简化提取工艺、降低操作成本。
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