膜分離是以選擇性滲透膜為分離介質，在膜兩側施加推動力(濃度差、電位差或壓力差等)，使原料側組分選擇性透過膜，達到分離提純的目的。根據透過膜的推動力不同，可將膜分離法分為三類:①以電動勢為推動力的有電滲析(ED);②以濃度差為推動力的有透析;③以壓力為推動力的有微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)。
“雙膜法”在工業廢水中應用主要是二級出水后的深度處理回用，通過微濾或超濾作為反滲透的預處理，使得最終出水達到工業回用水標準，必要時可以和其他深度處理方法聯用達到效果。目前“雙膜法”已經在焦化廢水、印染廢水、化工廢水、煉油廢水等的深度處理中得到了廣泛的應用，應用中面臨的主要問題是膜污染問題和等利用某焦化廠二沉池出水采用超濾-納濾組合工藝對焦化廢水進行深度處理，出水指標符合再生水作為循環冷卻系統補充水的水質標準，通過定期對膜進行沖洗和反沖洗，可以恢復膜產水量和膜壓差。某公司化工污水采用超濾+反滲透的“雙膜法”工藝對化工污水進行深度處理回用，運行幾年以來每年節約新鮮用水量3800kt，裝置運行平穩，大部分出水指標均在設計范圍內。國內某鋼廠綜合污水采用超濾+反滲透方法在物化/生化處理后進行脫鹽，在進水水質復雜的條件下雙膜法出水濁度<0.1NTU，電導率<20μS/cm，鹽率>98%，出水水質滿足鋼廠一般脫鹽水水質要求。
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如上所述各種處理方法都能夠對不同類別的工業廢水進行深度處理，但也都有其不足之處。如活性炭吸附技術，能夠深度處理廢水的同時也面臨著活性炭再生困難，且費用高昂;高級氧化技術需要的能耗大且反應條件不容易滿足;膜分離法需要對膜進行定期的正沖與反沖防止膜堵塞，減少膜污染。這幾種方法比較起來膜分離法成本較低，運行條件容易滿足，是未來應該探討的研究方向。在滿足成本控制的條件下也可以采用多種深度處理技術聯用，利用協同作用達到處理效果。
