超濾和微濾近年來發展迅速，是所有膜過程中應用最廣泛的。以超濾和微濾膜為核心的膜集成技術的主要應用領域包括城市污水回用、飲用水凈化、家用凈水器、反滲透的預處理、工業廢水處理與有用物質回收等。
(1)城市污水回用
城市污水經二級處理后，尚殘存部分污染物，包括濁度、微生物、有機物、磷等。采用超濾和微濾膜過程可以將這些殘存的污染物不同程度地去除，使其達到工業用水、景觀用水、市政及生活雜用等水質的要求。
城市污水回用還可以采用膜生物反應器(membrane bioreactor，MBR)技術。MBR將膜分離裝置和生物反應器結合而成的一種新型污水處理與回用工藝。MBR由于具有污染物去除效率高、出水水質良好、占地面積小等優點，在污水資源化領域具有良好的應用前景，日益受到各國水處理技術研究者的關注。一般來說，MBR用是微濾或超濾膜，型式有平板式、中空纖維式等。
我國近年建設的日處理在幾萬立方米以上的城市污水處理MBR回用工程有:北京密云污水處理廠MBR 回用工程(設計規模4.5x10m3/d，2006年)、北京懷柔廟城污水處理廠 MBR 回用工程(設計規模3.5x10m3/d，2007年)、北京北小河污水處理廠MBR 回用工程等(設計規模6x10'm3/d，2008年)。
(2)用水凈化
超濾、微濾膜和其他水處理技術相結合，如混凝-膜分離、活性炭吸附-膜分離、臭氧氧化膜分離等組合工藝，可以強化去除微污染水源水中的多種污染物。
日本在20世紀90年代中期開始了大規模應用膜分離技術生產飲用水，已建成了30多座膜處理系統。新加坡在中試基礎上于2003年成功設計并建立了2x10m/d的超濾水廠。
(3)超濾家用凈水器
由于城市輸水管路的老化與高層的二次供水的問題，飲用水的二次污染問題日益嚴重，采用家用凈水器進行飲用水的再凈化是保障飲水安全的手段之一。
超濾家用凈水器能有效截留濁度、大分子有機物及細菌等有害雜質，優勢突出，擁有較大的市場。
(4)礦泉水的制造
礦泉水的水源必須是地下水，而這種水在地下流動時會溶人某些無機鹽。采用超濾和微濾組合工藝可以制造合乎飲用水標準的礦泉水。
(5)反滲透的預處理
在海水淡化、工業廢水再利用中，與反滲透膜組合，作為反滲透膜的預處理。
(6)工業廢水處理與有用物質回收
用于含油廢水、造紙廢水、電泳涂漆廢水、印染廢水、染料廢水、洗毛廢水等的處理，可去除懸浮物、油類，并可回收纖維、油脂、染料、顏料、羊毛脂等有用物質。
①涂各國車工業幾乎都采用電泳涂漆技術給汽車身上底漆，該技術也被用在機電工業、鋼制家具、軍事工業等部門。在金屬電泳涂漆過程手帶電荷的金屬物件浸入一個裝有帶相反電荷涂料的池內。由于異電相吸，涂料便能在金屬表面形成一層均勻的涂層，金屬物件從池中撈出并用水洗除隨帶的涂料，因而產生電泳漆廢水?？刹捎贸瑸V技術將廢水中的高分子涂料及顏料顆粒截留下來，而讓無機鹽、水及溶劑穿過超濾膜所示。除去，濃縮液再回到電泳漆貯槽循環使用，透過液用于淋洗新上漆的物件。
②紡織工業廢水的處理
a.聚乙烯VA退漿水的回收。紡織工業中為了增加紗線強度，織布前要把紗線上獎，印染前洗去上漿劑，稱為退漿。上漿劑多為聚乙烯醇(PVA)，而且用量很大。用超濾技術處理退漿水，不僅能消除對環境的污染，還可回收價格較貴的聚乙烯醇，處理的水還可以在生產中循環使用。
b.染色廢水中染料的回收。印染廠懸浮扎染、還原蒸箱在生產中排出較多的還原染料，既污染又浪費。采用超濾技術，使用聚砜和聚砜酰胺超濾膜，不需加酸中和及降溫即可處理印染廢水。
羊毛清洗廢水中回收羊毛脂毛紡工業中，原毛在一系列的加工之前，必須將黏附于其上的油脂(俗稱羊毛脂或羊毛蠟)及污垢洗滌，否則會影響紡織性能和染色性能。羊毛清廢水中的COD(化學需氧量，是一種間接表示水被有機污染物污染程度的指標)、脂含量及總固體含量都遠遠超出工業廢水的排放標準。采用超濾技術處理洗毛廢水，洗毛污水可以濃縮10~20倍;羊毛脂的截留率達90%以上;總固體的截留率大于80%;COD的去除率大于85%，而且在透過液中加入少量洗滌劑還可以用于洗滌羊毛，效果良好。
圖9-50所示為北京某毛紡廠采用超濾法處理羊毛精制廢水的工藝流程。主要包括預處理、超濾(UF)濃縮、離心(CF)分離和水回用四部分。超濾裝置采用聚砜酰胺外壓管式膜組件。超濾濃縮液循環到一定濃度時，由泵送人離心機。超濾透過液進入水回用系統或生化處理系統，經處理后排放。羊毛清洗廢水中COD濃度高達20~50g/L，羊毛脂含量為5~25g/L，總溶解性固體(TDS)含量為10~80g/L。運行中超濾膜的COD截留率為90%~95%，羊毛脂的截留率為98%~99%。再經離心法回收，羊毛脂的回收率>70%，高于常規離心法的回收率(30%左右)。
(7)山楂加工
山楂是我國特有的水果，其中果膠含量較高，色素熱穩定性差，用傳統方法加工果汁有定難度。目前，可先應用超濾技術對果汁和果膠進行分離、提純，并對果膠做進一步濃縮、最后應用反滲透技術對果汁進行濃縮。用該工藝生產的山楂果汁色澤鮮艷、果香濃郁，其品質遠遠高于傳統工藝制品。
(8)制藥工業中除熱源的應用
熱源又稱內霉素，產生于革蘭氏陽性細菌的細胞外壁，亦即細菌尸體的碎片。它是一種脂多糖物質，簡稱LPS，其分子量一般為1萬~25萬，在水溶液中形成的締合體分子量可為50萬~100萬，如有微量熱源混入藥劑中注人人體血液系統，會導致發熱，甚至引起死亡。注射用藥液除熱源，使之符合藥典的檢測規定，是醫藥工業中的基本生產環節。目前除熱源的方法有蒸餾法、吸附法、膜分離法，其中超濾法除熱源作為一種新工藝、新技術已在制藥業推廣使用。
(9)酶制劑的生產
酶是一種具有高度催化活性的特殊蛋白質，分子量在1萬~10萬之間。采用超濾技術處理粗酶液，低分子物質和鹽與水一起透過膜除去，而酶得到濃縮和精制。目前超濾已用于細菌蛋白酶、葡萄糖酶、凝乳酶、果膠酶、胰蛋白酶、葡萄糖氧化酶、肝素等的分離。與傳統的鹽析沉淀和真空濃縮等方法相比，采用超濾法可提高酶的收率，防止酶失活，而且可簡化提取工藝、降低操作成本。
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