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创新与我国城市饮用水净化技术发展
哈尔滨工业大学 李圭白 梁 恒
社会需求是技术发展的动力，创新及技术突破将引领技术发展的方向。
我国社会经济已进入一个新的改革发展时期，创新将成为社会发展的新动力。水业工作者在新的历史时期，以绿色、低碳、节能、环保、可持续发展的新的重大社会需求为导向，将不断探索自主创新之路，以寻求新的技术突破。
本文将回顾历史中出现的一些重大创新和技术突破，论述其对我国城市饮用水净化工艺发展的推动作用，以及其为我们带来的启示。
1 建国前国内外城镇饮用水净化技术发展概况
1.1 保障城市饮用水生物安全性的重大社会需求
20世纪以前城市居民大多从井水或河流中取水。随着城市的发展，城市人口聚集愈来愈多，出现了大规模的疾病流行，包括水介烈性细菌性传染病（霍乱、伤寒、痢疾等）的流行，由此提出了保障饮用水生物安全性的重大需求。
向城市引水自古有之，不过规模甚小。在此基础上发展出向城市居民集中供水管网，使居民可以饮用到比较清洁的水源水，是城市供水技术的一大突破。
它与以氯消毒为核心的饮用水净化工艺一起，控制住了烈性细菌性传染病的流行，为人类社会的发展作出了重大贡献。2000年，美国工程院历时半年，与30多个美国职业工程协会一起评出了20世纪对人类社会影响最大的工程技术成就20项，其中城市供水及净化工艺（自来水）名列第四。
英国著名的《焦点》杂志邀请该国100名最权威的专家学者和1000名读者，评出了世界上最伟大的发明，飞机、汽车、电灯、电脑、印刷、收音机等都榜上有名，但位居榜首的竟是抽水马桶。
中世纪欧洲城市由于人类排泄物及垃圾堆积无法清除，成为城市发展最臭时期。在此背景下，1595年英国一位名叫约翰·哈林顿的教士发明了第一只抽水马桶，但由于城市缺乏排水系统而被冷落了200多年，直到1865年伦敦将简陋的城市沟渠改造成正规的排水系统，才使抽水马桶开始发挥作用。
抽水马桶能将排泄物迅速排出，极大地改善了室内卫生环境，并使居室内用水成为可能，为城市民居和公共建筑现代化（包括高层建筑）奠定了基础。
1.2 氯消毒——饮用水净化技术的重大突破
氯消毒起源于1850年；1897年，英国用氯消毒饮用水来应对伤寒病。而将氯作为水常规处理工序，一般认为是从1902年开始的，比利时将其用于公共供水。氯能有效杀灭水中的致病细菌，基本控制住了水介烈性传染病的流行，使水的生物安全性得到了保障，是城镇饮水净化技术的重大突破。
水中的悬浮物及浊质对氯消毒效果有较大的影响。为提高氯的消毒效果，需要将水中的悬浮物及浊质去除，为此研发出慢滤池。为减轻慢滤池的负荷，于慢滤池前设置预沉池，水在池中进行自然沉淀数日，可使水中大部分悬浮物和浊质得以去除。
将氯消毒、慢滤池和预沉池三者组合，形成了以下工艺：河湖原水—预沉池—慢滤池—氯消毒—出水。
1.3 快滤池和混凝沉淀池
慢滤池的负荷较低，只有0.1～0.2 m/h，这是由于慢滤池滤层堵塞后，只能用人工的方法将滤层表面的含泥沙层刮除1～2 cm，需停池数日，费力费时；在较大水厂中一般每座滤池只能每1～2月刮沙1次，这限制了负荷的提高。但随着城市发展，用水量愈来愈多，慢滤池占地面积愈来愈大，已不适应城市发展的需要。
用水对滤层进行反冲洗以去除滤层中的积泥是一项重要发明，它在几分钟内就能将滤层中积泥清除，使提高滤池负荷成为可能，从而发展出快滤池。
试想如果没有这项发明，城市饮用水净化工艺将会长期停留在慢滤池阶段，可以看出水反冲洗对发展饮用水净化工艺的重要意义。不仅如此，现今一切以颗粒材料过滤为特征的水处理工艺，都是以反冲洗为基础而发展起来的。
但提高滤速后，自然过滤后水的浊度过高，不能满足氯消毒的要求，向水中投加混凝剂进行混凝，使水中胶体聚集成较大粒子，可被滤层去除，从而使快滤池出水浊度显著降低。
当原水浊度较高时，会使快滤池负荷过大，影响其经济性，故需于滤前设置沉淀池以部分去除水中的浊质，这就是混凝沉淀池。
将以上构筑物组合起来，形成以下工艺：河湖原水—（混凝剂投加）—混合池—絮凝池—沉淀池—快滤池—氯消毒—出水。
1.4 澄清池与气浮池
在立式沉淀池运行中，有人发现池中能形成絮体悬浮层，使净水效果显著提高，从而研发出澄清池。用机械搅拌驱动方法实现池内泥渣回流以使进水与之接触，称为机械循环澄清池。用上向流进水方式，使进水与悬浮泥渣层接触，称为悬浮泥渣澄清池。
对于藻类或细微絮体，因其在池中沉淀慢，沉淀效果不佳，为提高去除浊质效率，借鉴选矿中的气浮技术，向水中释放细微气泡，使其附着于絮体上，能显著提高絮体上浮速度，提高固液分离效率，称为气浮净水技术或气浮池。
在不同水质条件下，可用澄清池或气浮池替代沉淀池与快滤池组合，形成相应的净水工艺。
以上为1949年以前国内外城镇饮用水净化技术发展的概况。那时国内大多数城镇以地下水为水源，一般没有水处理设施，少数以地面水为水源的城镇，主要采用以“储水池—慢滤池—氯消毒”及“混凝—沉淀—快滤—氯消毒”水处理工艺；城镇供水普及率很低，自来水主要供给租界区、富人区、商业区及部分工厂。
2 建国后前三十年（1949~1979）城镇饮用水净化技术发展
2.1 由前苏联引进常规工艺
1949年10月1日，中华人民共和国成立，我国进入了一个新的发展时期；建国初期，我国一穷二白，百废待兴。经过一段恢复期后，我国开始了第一个五年计划的建设，1952年，设有自来水厂的城市已增加到82个。
当时我国采用的是“向前苏联一边倒”的外交政策，第一个五年计划的重点是在前苏联援助下进行工业建设，以钢为纲，执行“先生产后生活”的政策，而城市给水排水设施建设被归入“生活”类，所以与建国前相比虽发展较快，但远远跟不上国民经济发展的速度。
1949年前全国只有72个城镇建有自来水厂，大部分在沿海地区，且供水量很小。至1960年，设有供水设施的城市已增至171个，城市水厂增至326座；1980年，城市水厂增至554座，年均仅增加10座。
在“一边倒”政策指导下，教育界采用前苏联教育体制及教材，聘请前苏联专家，按前苏联模式培养学生，所以教育界和工程界学习前苏联成为那时的主流。
那时城镇饮用水净化工艺主要是由前苏联引进的常规工艺，即走的是一条“引进-消化-再创新”的技术路线。
建国后1950年制定了第一部供水水质标准，共11项，其中浊度要求小于15 mg/L；1955、1956、1959年曾作了3次修改，1976年颁布了《生活饮用水卫生标准》（TJ20-76），有23项水质标准，其中浊度要求不高于5度。
2.2 高负荷成为“先进性”的标志——提高滤速
第一个五年计划（1952~1957）的口号是“多、快、好、省建设社会主义”，追求高负荷成为净水技术发展方向。由于那时对水质要求不高，为高负荷提供了发展的可能。
慢滤池由于滤速很低，占地面积大，已普遍改为快滤池。
引进了前苏联的“反粒度过滤”的概念，采用双向过滤滤池（AKX滤池）、双层和三层滤料滤池等，将滤速提高到10 m/h以上。
引进前苏联的接触凝聚技术，采用接触澄清池（上向流接触滤池）可省略混凝和沉淀构筑物。
2.3 减少絮凝时间、提高沉速
一般絮凝时间为15～20 min，甚至更长。为减少絮凝时间引进了GT值控制絮凝效果的理论，提出增大G值可以减小T值（反应时间）；为了既减少反应时间又保证反应效果，研发出各种变梯度（G）的新型絮凝装置，如回流隔板絮凝池、折板絮凝池、涡流絮凝池等，将絮凝时间减少至15 min以内，甚至10 min以内。
引进澄清池，可使截留沉速比沉淀池提高一倍，达到1.0 mm/s左右，沉淀时间减少至1.0 h左右。北京市市政工程设计研究院和北京自来水公司较早地成功在北京设计和应用机械加速澄清池，其规模全国最大。
2.4 浑水异重流和现代平流沉淀池
哈尔滨工业大学较早系统地阐述了浑水异重流对沉淀池内水流工况的影响。理想沉淀池理论只考虑了水对泥沙颗粒物的作用，而忽视了泥沙对水的作用。含泥沙的进池浑水的密度比池内清水大，故潜入池下部运动形成浑水异重流，这也是沉淀池水流的基本流态，从而对理想沉淀池理论作了补充与完善。
按照浑水异重流的特点，指出表面集水的重要性，上向流斜板斜管沉淀装置对浑水异重流最适应，而下向流和平向流斜板斜管沉淀池则易受浑水异重流的影响。
建国初采用的平流沉淀池，表面负荷只有0.5 mm/s，沉淀时间2~4 h。20世纪80年代，上海市政工程设计研究院设计出浅而长、大流速的新型平流沉淀池，使浑水异重流的影响得到控制，并采用虹吸连续自动排泥及与清水池合建的技术措施，在大型水厂中获得成功，是一个突破，现已成为大型水厂的主流工艺构筑物。
2.5 斜板斜管沉淀技术
1904年，哈真提出了平流池的浅池理论，即在保持同样沉淀效果的条件下，池深减小数倍可使池长和沉淀时间相应地减少数倍，从而大大降低沉淀池的建设费用。工程界曾作多年努力进行多层沉淀池工程试验，皆因排泥困难而未获成功。
20世纪60年代，日本医务工作者博伊科特在用试管进行血沉测定时，发现试管倾斜会使沉降加速。水处理工作者根据这一现象，研发出了斜板斜管沉淀装置。
斜板斜管沉淀装置极大地减小了沉降距离（池深），同时又利用斜面解决了自动排泥问题，可见这是浅池理论发表后经历了半个多世纪后才实现的一大突破，它使表面负荷提高数倍达到了3 mm/s，沉淀时间减至0.5 h，是一项高效沉淀技术。
将斜板斜管沉淀装置设于平流沉淀池出水区，或设于澄清池清水区等，发展出多种复合工艺，可使沉淀装置负荷进一步提高。
2.6 以水力调控设备取代机电设备
建国初期，我国钢产量低，技术能力薄弱，机电产品质低价高，所以工程界纷纷采用和开发水力调控构筑物来取代机电设备，这是那个阶段我国工艺设备的特点。如大多采用水力混合设备和水力作用的絮凝，采用机械混合和机械搅拌絮凝构筑物的很少，采用悬浮澄清池较多。采用脉冲澄清池时，发明出水力调控的钟罩装置取代引进的真空抽气装置，使脉冲澄清池得到推广；参考机械加速澄清池的工作原理，开发出水力循环澄清池，在中小型设备中得到广泛应用；为减少快滤池的阀门，引进无阀滤池；无阀滤池巧妙地利用多种水力作用原理，设计出全水力控制的自动化滤池，是一个范例。在其启发下，还研发和引进了虹吸滤池、单阀滤池、双阀滤池、移动罩滤池等，使滤池阀门数量显著减少，甚至不用反冲洗泵，降低了建设费用。
2.7 混凝剂及助凝剂的发展
建国初期，我国水厂普遍采用明矾作混凝剂，以后开始采用硫酸铝以及三氯化铁。20世纪70年代，国外开始研发无机高分子混凝剂─碱式氯化铝，我国紧随其后研发出多种碱式氯化铝，并开始在水厂使用，混凝效果有了一定程度提高。
建国初期，我国已经开始使用活化硅酸为助凝剂，特别是天津自来水公司将活化硅酸与硫酸亚铁联合使用，取得较好效果。用活化硅酸作助凝剂在我国部分水厂得到推广应用。
在这30年里，先后经历了三年自然灾害和十年文革，使国民经济包括水业及净水技术的发展受到很大影响，发展缓慢。
2.8 高浊度水处理
我国黄河是世界含沙量最高的河流之一，高含沙水的处理是净水技术的一大难题。我国特别是中国市政工程西北设计研究院经多年研究和工程实践，成功采用预沉+常规处理的净化工艺，建成直径达100 m的带刮泥桁架的辐流式沉淀池。
兰州自来水公司研发出“高分子絮凝剂——阴离子型聚丙烯酰胺（PAM）絮凝高浊水”的技术，大大提高了水中泥沙的去除效率。
高浊度河水泥沙浓度高，变化快，特别是泥沙浓度及浊度在线检测困难，难以进行投药控制。20世纪90年代，在英国伦敦大学学院（UCL）的絮凝颗粒尺寸检测技术—透光脉动检测技术基础上，哈尔滨工业大学发明了高浊度水透光脉动絮凝投药自控技术，并在生产性辐流沉淀池中试中成功，实现了技术突破。
中国市政工程西南设计研究院在西南高含粗砂河流水的处理中积累了丰富的除砂设计经验。
高浊度水处理是我国具有独创性的一项净水技术。
2.9 地下水曝气接触氧化除铁除锰
建国初期，我国集中建设东北工业基地，在东北大量开采地下水源，东北地区地下水多含过量的铁和锰。那时主要是引进苏联的自然氧化除铁工艺，即使含铁的地下水曝气，再经反应沉淀和砂滤，将水中铁质除去，该工艺设备庞大，水在其中停留时间长（2～3 h），易受多因素影响，除铁效果不稳定。
哈尔滨工业大学引进接触氧化技术，研发出具有我国特色的天然锰砂接触氧化除铁技术，使除铁过程主要只在接触氧化滤池中完成，水的停留时间减至0.5 h以下，除铁效果比自然氧化还好，成为一项先进技术得到推广。
经典理论认为催化剂是二氧化锰，但是哈尔滨工业大学的模型试验和生产实践发现，在接触催化过程中覆盖了铁质的旧锰砂的活性比新锰砂强，特别是旧锰砂若反冲洗过度催化活性会大大降低，表明锰砂表面覆盖的铁质薄膜具有催化作用，从而提出催化剂是“铁质活性滤膜”而不是二氧化锰，这是对经典理论的修正。
按照“铁质活性滤膜”接触氧化除铁原理，锰砂只是载体，从而可用更廉价的石英砂、无烟煤作为滤料，这使该工艺更易于推广。
地下水中锰的氧化还原电位比铁高得多，在天然水条件下难以被氧化去除，所以长期以来许多水厂只能除铁不能除锰。20世纪50~60年代，哈尔滨工业大学发现在哈尔滨市平房区一自然氧化除铁除锰水厂的滤池中，石英砂表面生成的“锰质活性滤膜”对锰的氧化有催化作用，进而模型试验也重现了生产滤池中的现象，即在石英砂表面形成了“锰质活性滤膜”，从而研发出“锰质活性滤膜”接触氧化除锰工艺。
“锰质活性滤膜”生成较慢，常需数月。20世纪80年代，中国市政工程东北设计研究院试验发现我国某些天然锰砂对水中Mn2+有很大的吸附容量，可以在活性滤膜生成前被用来去除水中的锰。将天然锰砂吸附除锰和“锰质活性滤膜”接触氧化除锰结合起来，成为一种具有我国特色的天然锰砂接触氧化除锰工艺，在生产中得到推广应用。
关于“锰质活性滤膜”接触氧化除锰机理，经典理论认为催化剂是MnO2，后来日本学者提出是Mn3O4，即化学作用机理；20世纪90年代，中国市政工程东北设计研究院通过系统研究，提出生物作用机理，即催化剂是生物酶；吉林大学则认为化学作用和生物作用共存。以上创新性研究推动了除铁除锰理论的发展。
将催化技术引入除铁除锰使我国地下水除铁除锰技术步入世界领先行列。
3 改革开放以来（1980~2005）城镇饮用水净化技术发展
十年文革使我国经济建设处于崩溃边缘。邓小平提出改革开放战略，使我国社会和经济建设（包括水业在内）走上一条新的发展道路。
20世纪中叶，发现了水介病毒性传染病的流行，这是人类社会面临的又一个饮用水重大生物安全性问题。
据研究，水中的病毒不是游离存在，而是附着在悬浮物上，因此若能将水中浊质充分去除，使浊度显著降低，就能使水中病毒浓度大大降低，从而降低病毒的致病性，为此就要求对水进行“深度除浊”处理，再经氯消毒，就能控制住疾病流行。
相应地，1985年颁布的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-85）规定城市水厂出水的浊度不应超过3 NTU。2006年颁布的国标《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）规定城市水厂供应至用户的龙头水浊度不得超过1 NTU。
3.1 城市净水技术发展的新目标——提高水质、降低负荷
为进行“深度除浊”，研发出多种高效混凝剂，如中国科学院生态环境研究中心研发出Al13含量高的聚氯化铝。此外还有聚硫酸铁、聚硅酸金属盐、阳离子有机高分子絮凝剂等，以及各种助凝剂、氧化剂、pH调节剂等。
采用高效的静态混合器、机械混合装置等；将絮凝时间增长至15~20 min，甚至更长；采用格栅反应、折板反应、机械搅拌反应等，以完善絮凝反应。中国市政工程中南设计研究院研发出格栅反应池，在国内得到推广。
降低沉淀构筑物负荷，增长沉淀时间，完善排泥操作，使沉淀池出水的浊度降至2~3 NTU甚至更低；引进高密度沉淀池等先进沉淀构筑物，使沉淀池出水浊度降至1 NTU左右。
降低滤池滤速至7 m/h左右、采用均质滤料、以气、水反冲洗提高冲洗效果、引进V型滤池等先进池型，可使出水浊度降至0.2~0.3 NTU，甚至更低。
3.2 净水过程自动化和精细化管理
2000年前后，迎来了信息化时代。虽然早期对水厂自动化有若干研究，但大型全自动化水厂是1990年前后从引进开始，如南通狼山水厂；在引进、消化、再创新的过程中，逐渐形成了我国自己设计和建设能力，至今新建大、中型水厂几乎全都实现了自动控制。
在线监测仪表的发展，特别是流量、压力、浊度、pH、余氯等在线监测，使净水过程的自动控制成为可能。
混凝投药控制是长期困扰业界的一个技术难题。20世纪80年代，美国研发出的流动电流混凝投药自控技术是一个突破。哈尔滨工业大学首先从国外引进，并与杭州自来水公司合作，在生产试验中取得成功，再经“引进—消化—吸收—再创新”研发出适于我国水质的设备，在国内获得推广应用。
单体工艺构筑物以及整个净水工艺实现全自动控制，使净水过程完全摆脱了人为因素的影响，整个净水工艺进行得更稳定、更安全可靠、更易于优化，从而能更好地实现对净水工艺的精细化管理，更好地保证出水水质。
3.3 城市饮用水重大化学安全性问题——氯化消毒副产物及微污染
以控制水介细菌性传染病和病毒性传染病流行为目的的混凝—沉淀—砂滤—氯消毒工艺，已在我国大多数城镇水厂中得到应用，可称为第一代城市饮用水净化工艺或常规工艺。
20世纪70年代，在城市饮用水中发现氯化消毒副产物以及微污染，这是20世纪人类社会面临的第三个重大饮水安全性问题——化学安全性问题。
西欧各国为去除水中有机物，逐渐采用粒状活性炭（GAC）净水。西德、法国等先后把GAC技术作为新建水厂的主要工艺。使用中发现，炭表面是微生物生长繁殖的良好环境，该微生物对提高处理效果，特别是延长活性炭的使用周期都起到了一定的作用，这种技术称为生物活性炭（BAC）。
西德人发现通过臭氧化能去除微污染，并提供大量溶解氧有利于炭柱里培养好氧的微生物。使用臭氧氧化的颗粒活性炭去除有机物和氨氮的能力基本不变，而且炭再生周期可延长至三年。以上研究推动了臭氧活性炭工艺的应用。
“第一代工艺+臭氧活性炭”处理工艺，可使水中有毒害的微污染得到去除，氯化消毒副产物生成得到有效控制，称为深度处理或第二代工艺。在国外，第二代工 艺得到推广应用。
我国第一座大型深度处理水厂是北京田村山水厂。清华大学研究深度处理工艺起步较早，并长期进行了系统研发。但由于其建设及运行费较高，在国内推广较慢；进入21世纪，随着国民经济高速发展，在发达地区得到较快推广。
针对水源水季节性微污染，粉末活性炭得到广泛应用。
为去除氯化消毒副产物前质，采用强化混凝技术效果很好，在水厂得到普遍应用。
哈尔滨工业大学首先将高锰酸钾用于饮用水除微污染，高锰酸钾通过氧化和吸附去除微污染效果良好；并且发现高锰酸钾与粉末活性炭在除臭除味方面有互补性，将两者联用已成为一种通用的除臭除味技术，得到比较广泛的推广。
生物预处理是一种借鉴污水生物接触氧化技术来去除水中有机污染物的有效工艺，特别是去除水中氨氮效果极佳，但受水温影响较大，比较适宜用于南方温暖地区。同济大学在深圳为输港原水设计了世界上最大的生物预处理工程（400万m3/d）。
针对一般氧化剂难以氧化去除的微量有机污染物，哈尔滨工业大学发明以廉价的过渡金属为催化剂的臭氧催化氧化高级氧化技术，并实现了首次将高级氧化技术规模化用于水厂的突破。
以去除水中有机污染物为目标，采用混凝、氧化、吸附、生物氧化等各种技术及其组合，使“深度处理”的概念及内涵得到扩展，也为根据不同水质条件选择最佳工艺提供了可能。
3.4 安全氯化及替代消毒技术
自从发现氯消毒能生成多种对人体有毒害的氯化消毒副产物以后，人们开始沿着两个方向进行研究，以减轻或消除氯化消毒对人体的危害：一个方向是安全氯化，另一个方向是寻找氯消毒的替代技术。
安全氯化研究取得的成果：减少或不用预氯化；强化水与氯的混合；在清水池中设导流装置，减少短流，保证反应时间；在输水管路上采用多点投氯等；以上都能提高氯的消毒效果，减少投氯量。采用氯胺消毒技术；氯和氯胺复合消毒技术，等等。
氯的替代消毒技术主要有臭氧氧化、二氧化氯消毒、紫外线消毒等。臭氧是于1906年在法国首先用于城市饮水生物致病风险的控制，其消毒效果好；但臭氧也能生成有毒害的消毒副产物，如有致癌作用的溴酸盐，以及醛、酮等。二氧化氯于1944年首先在美国用于城市饮水生物致病风险控制，消毒效果好，但能生成有毒害的亚氯酸盐。紫外线消毒于1904年首先在法国用于城市饮水生物致病风险控制，消 毒效果好，几乎不产生消毒副产物。
虽然替代消毒技术近年来得到了快速发展，但迄今，氯消毒在世界范围内仍然应用最广，这使氯化消毒副产物问题远未得到解决。
4 近十年（2006~今）城镇饮用水净化技术发展
4.1 以“两虫”为代表的新的重大饮用水生物安全性问题
20世纪末，又出现了以“两虫”（即贾第鞭毛虫和隐孢子虫致病原生动物）为代表的新的重大饮用水生物安全性问题，其中包括藻类问题、红虫、剑水蚤以及生物稳定性问题。
贾第鞭毛虫的孢囊和隐孢子虫卵囊有很强的抗氯性，氯难以将之灭活，氯胺的效果更差。此外，红虫和剑水蚤也具有很强的抗氯性。
臭氧和紫外线对“两虫”的灭活效果较好，但当设备或前处理发生事故，消毒效果会下降，仍难以完全避免“两虫”疾病的暴发。
4.2 超滤——城市饮用水生物致病风险控制技术的重大突破
针对新出现的重大饮用水生物安全性问题，人们发现膜滤（纳滤、超滤、微滤）是去除水中“两虫”最有效的技术，从而将膜滤用于城市水厂，并在国内外都取得了迅速发展。
膜滤除了能去除“两虫”外，还能去除水中的致病细菌和病毒。水中最小的微生物—病毒的尺寸为0.02~0.45 μm；纳滤膜孔径约为0.001 μm；超滤膜孔径大于0.001 μm，小于0.1 μm；微滤膜孔径大于0.1 μm。可见纳滤膜和孔径小于0.02 μm的超滤膜能将水中包括病毒、细菌、原生动物等在内的所有微生物全部去除，是提高饮用水生物安全性最有效的技术。纳滤膜现尚需进口，且能耗较高；微滤膜不能将致病病毒全部去除；所以超滤是现今用于城市水厂的主流产品。
20世纪70年代，国际上膜技术研究领域的主流是由美国人所领导的高压膜脱盐技术，尽管其成本高昂，但是其对水资源开发的战略意义大，因而较快实现了商业化开发。
1977年，澳大利亚新南威尔士大学发明了一种新型的中空聚酰胺纤维膜，这种膜能够在较低压力下成功去除水中大分子污染物和致病菌；但这样的发现，在当时由于两虫等问题尚未引起人们足够的重视而被忽视；但该研究团队坚持逐步实现了从材料制备到工艺研发以及工业化应用的完整产学研用链条。
近年来的生产实践证明，低压的中空纤维膜法水处理工艺，与高压膜相比能更高效、更低廉地提供安全饮用水，从而获得大量应用和发展。
超滤能去除几乎全部微生物，出水已达到饮用水卫生标准，所以原则上不需要再对膜后水进行消毒，但我国规定出厂水需含少量消毒剂以防止二次污染，故尚需向水中投加少量具有持续消毒能力的消毒剂进行超滤出水的后处理，从而构成一种新的城市饮水生物致病风险控制模式：超滤——低剂量药剂消毒。
由于向水中投加的消毒药剂显著减少，这样就使得氯化消毒副产物生成量大大减少，使水的化学安全性得到提高，并使困扰业界的氯化消毒副产物问题得到初步解决。
超滤用于城市水厂不仅能去除水中致病微生物，并且还是最有效的固液分离技术。固液分离是水净化中最基本、应用最多的处理过程。将它与其他水处理技术组合，能形成全新的水净化工艺，能获得高质量的饮水。
当需要同时去除水中高浓度浊质时，可将第一代工艺作为超滤的前处理；当需要同时去除水中有机物时，可将第二代工艺作为超滤的前处理。
针对水中不同的目标物，将前处理和后处理与超滤组合起来，形成以超滤为核心技术的组合工艺，可称为第三代工艺：水源水—前处理过程—超滤过程—后处理过程—出水。
5 结语
现今所有城镇水厂都需对水进行消毒，主要使用药剂消毒；现今所有以地面水为水源的城镇水厂，都要向水中投加药剂对水进行混凝；消毒剂和混凝剂都会改变水的天然属性，对人体健康是不利的，所以都不是绿色工艺；超滤可取代药剂消毒和药剂混凝，不改变水的天然属性，是绿色工艺，所以它将成为城镇饮用水净化绿色工艺发展的基础。
21世纪材料科学的发展，实现了一次技术上的突破——膜滤技术。有人认为，21世纪的净水技术是膜的时代，膜滤将引领21世纪净水技术的发展。