在20世紀(jì)的zui后10年,世界范圍內(nèi)水處理設(shè)施的擁有者開(kāi)始出現(xiàn)了轉(zhuǎn)變。(可飲用)供水開(kāi)始逐漸由大規(guī)模的,政府控制運(yùn)營(yíng)的方式轉(zhuǎn)變?yōu)樗饺藫碛械?,多個(gè)國(guó)家共同參與的事業(yè),并且也被視為本世紀(jì)的下一個(gè)商業(yè)機(jī)會(huì)。由此,出現(xiàn)了對(duì)新的水處理技術(shù)以及降低水處理成本的需求。此種需求必然導(dǎo)致膜技術(shù)的興起。從60年代開(kāi)始,膜技術(shù)zui早起源于海水淡化的反滲透膜。而后膜技術(shù)得到了非常迅速的發(fā)展,并且被廣泛應(yīng)用于越來(lái)越多的領(lǐng)域。既脫鹽反滲透后,一系列更疏松的滲透膜被開(kāi)發(fā)出來(lái),包括從納濾(疏松反滲透),到超濾(去除細(xì)菌和病毒),到微濾(去除懸浮固體)。并且任何一種應(yīng)用都有其*的,可以特殊設(shè)計(jì)的膜來(lái)滿(mǎn)足要求。在早期大部分膜過(guò)濾采用錯(cuò)流過(guò)濾的形式,即液體沿與膜面水平的方向流動(dòng),這樣的過(guò)濾形式可以防止“膜垢”的產(chǎn)生,但卻僅有一小部分的液體真正能夠過(guò)濾出來(lái)。因此這種過(guò)濾形式導(dǎo)致非常高的能耗,從而阻礙了膜在大規(guī)模水處理設(shè)施上的應(yīng)用。
于水處理,尤其是大規(guī)模的水處理設(shè)施,能耗已經(jīng)成為一個(gè)非常明顯的重要指標(biāo)。如果膜技術(shù)要成為大規(guī)模的水處理設(shè)施的主要技術(shù)之一,就一定要降低能耗。因此,許多膜商開(kāi)始開(kāi)發(fā)低能耗的膜過(guò)濾系統(tǒng),即所謂的死端過(guò)濾或半死端過(guò)濾。
此系統(tǒng)的工作原理類(lèi)似咖啡過(guò)濾機(jī),水中的固體懸浮物沉降在膜的表面。這部分固體通常被成為“污垢”,只要水中含有固體懸浮物,就必然會(huì)有“污垢”產(chǎn)生。為保證膜的產(chǎn)水量保持不變,膜過(guò)濾壓力必然不斷增加,因此運(yùn)行一段時(shí)間后需要從與過(guò)濾相反的方向?qū)δみM(jìn)行清洗,因此有時(shí)我們也稱(chēng)為“半死端過(guò)濾”。沉積在膜表面的固體被清洗排出,從而膜又恢復(fù)了zui初設(shè)計(jì)的性能。雖然反沖洗能夠去除系統(tǒng)中大部分的膜污染,但有時(shí)仍然需要更有效的辦法對(duì)膜進(jìn)行*清洗。因?yàn)樵S多物質(zhì)黏附在膜表面,僅通過(guò)機(jī)械力無(wú)法將其去除。這部分物質(zhì)通常為有機(jī)物或微生物有機(jī)物,經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行,這部分物質(zhì)會(huì)堵塞膜孔。膜的堵塞問(wèn)題應(yīng)該被稱(chēng)為“污垢”,它是運(yùn)行過(guò)程不希望發(fā)生的情況。堵塞物可以溶解(對(duì)于一些小分子有機(jī)物)并通過(guò)膜,如果其對(duì)膜表面的黏附不是非常強(qiáng)的情況下;或者被膜截留,對(duì)于一些微生物有機(jī)物,當(dāng)它們附著在膜表面后,還會(huì)進(jìn)一步繁殖。這種膜污染的主要通過(guò)化學(xué)清洗去除,也是一種可逆污染。膜污染真正的問(wèn)題是那些無(wú)法去除的不可逆的污染。