超濾是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，平均孔徑在3-100nm之間。超濾膜技術是一種能夠將溶液進行凈化、分離、濃縮的膜分離技術。其截留機理主要是篩分作用，但有時膜孔徑既比溶劑分子大，又比溶質分子大，故膜表面的化學特性（膜的靜電作用）也起著截留作用。以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水及低分子量溶質通過，從而達到溶液的凈化、分離、與濃縮的目的。
1．飲用水處理
20世紀末，由于水環境污染加劇，以及水質檢測技術的發展，出現了許多新的水質問題，如賈第蟲和隱孢子蟲（兩蟲）問題、水蚤及紅蟲問題、藻類污染加劇及臭味和藻毒素問題、水的生物穩定性問題等。為此，世界各國都對飲用水制訂了更多的指標項目（100多項）和更嚴格的水質衛生標準。但用常規處理（*代飲用水技術）加臭氧—活性炭深度處理（第二代飲用水技術）已不能滿足要求了，故超濾膜技術被引用，被稱之為第三代飲用水技術。
超濾一般能去除水中包括水蚤、藻類、原生動物、細菌甚至病毒在內的微生物，與第二代處理工藝結合能充分發揮各工藝的優點，對水中的致病微生物、濁度、天然有機物、微量有機污染物、氨氮等都有較好的處理效果，從而滿足人們對水質越來越高要求。
2．廢水處理
據超濾膜各項特點，無論在生活污水還是在工業廢水中都得到廣泛應用。生活污水經過超濾使處理水質變好從而進行回用，而工業廢水中由于一般技術不能達標，采用超濾技術能充分處理廢水。
2.1生活污水處理
城市污水處理廠廢水，可采超濾膜技術進行處理，處理后的質較好，可用于中水回用，且反應器占地面積小，設備投資低。可泛應用于小區中水回用。
2.2含油廢水的處理
含油廢水存在的狀態分三種：浮油、分散油、乳化油。前兩種較容易處理，可采用機械分離、凝聚沉淀、活性炭吸附等處理使又分降到很低。但乳化油含有表面活性劑和起同樣作用的有機物，油分以微米級大小的離子存在于水中，重力分離和粗粒化法都比較困難。超濾膜能達到目的，它使水和低分子有機物透過膜，從而實現油水分離。例如油田含油廢水中通常油量為100～1 000 mg/ L ,超過國家排放標準（ < 10mg/ L） ,故排放前必須進行除油處理應用中空纖維超濾技術,在操作壓力為0. 1 MPa ,污水溫度40 ℃時,膜的透水速度可達60～120 L/（m2·h） ,可將原油200～1 000 mg/L的廢水處理后達到環境排放標準。
2.3 食品工業廢水處理
食品工業中牛奶、飲料、粉、酵母、豆腐、肉類等加工過中形成的廢水，含有大量的蛋質、淀粉、酵母、乳糖及脂肪等都有一定的回收價值，而這類廢中的BOD和COD又較高，會對環境成污染。用一般生化法較難處理 且無法回收其中有用的物質，用濾法可以實現回收利用又達到凈廢水的目的。如采用中空纖維和管式超濾裝置處理蟹加工廢水時，入口壓力采用0.18MP，出口壓力采用0.12MP，濃縮倍數可達十倍，20L廢水濃縮液經離心干燥可獲得180g的干燥固體、含40%的蛋白質和23%-45%的脂肪。
2.4電鍍廢水
電鍍廢水的用水量高，其中的氰化物、六價鉻、鎳、銅、鋅、鎘等重金屬離子具有很強的毒性，對人、動物和農作物等都會造成嚴重的危害。電鍍廢水的特點是可生化性小，且里面的金屬離子難以被微生物吸收。目前國內外治理電鍍廢水使用技術中，利用鐵氧化法處理電鍍廢水，雖然原料方便和價廉，但是出水色感差、污泥量大。利用電解法處理電鍍廢水，處理效果雖然較好，但是投資較大、耗電較多，處理成本持高不下。采用超濾膜和反滲透膜連用可以使鍍鎳廢水中的電導率、鎳、硝酸鹽和總有機碳的去除率分別為97%，99.8%，95%和87%，通過超濾膜作為預處理，反滲透膜的污染明顯減少，并且反滲透膜的通量能提高30~50%。
2.5造紙廢水的處理
造紙廢水處理堿回收中應用zui多的是燃燒法堿回收，此種方法不僅不經濟，還沒有對有用的物質進行回收。超濾應用于造紙廢水中，主要是對某些成分進行濃縮并回收，而透過的水又重新返回工藝中使用，主要回收的物質是磺化木質素，它可以再返回紙漿中被在利用，這樣就能創造較大的環境效益和經濟效益。
3.海水淡化
中東地區是水資源缺乏zui嚴重的地方，從十九世紀60年代膜技術被用于解決這些國家的缺水問題，但許多反滲透海水淡化系統面臨著膜污染嚴重的問題，主要因為反滲透系統的傳統的預處理方法無法提供可靠的入水水質。因此絕大多數淡化工廠，在遠遠低于其設計出水量的情況下工作，甚至有些工廠的出水量達不到zui初設計的30％。
小型淡化裝置的研究非常清楚的表明，超濾系統可以有效的控制海水水質，為反滲透系統提供高質量的入水。長期試驗也表明，超濾系統的出水SDI值可以非常好的控制在2以下。這些測試在超濾系統前不必作任何預處理，并且適用各種海水水質。
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