王志伟，戴若彬，张星冉，文越，陈妹，李佳艺

(同济大学 a.环境科学与工程学院；b.先进膜技术研究中心，上海 200092)

污水处理与再生利用是全球应对水资源危机、控制水体污染的重要途径[1-3]。膜法污水处理技术由于具有出水水质好、固液分离效率高、占地面积小等优点[4-6]，已成为污水处理与再生利用的主流技术之一[7-8]，得到了广泛研究与关注。据《中国水处理行业可持续发展战略研究报告》，中国膜产业以每年20%以上的增长率快速发展。预计2021年中国膜工业产值将达到3 300亿元以上，带动相关膜技术工程总投资逾1万亿元。

当前，水环境功能质量提升的需求驱动着高标准处理技术的持续应用，为膜法污水处理技术带来了快速发展机遇。但另一方面，碳达峰、碳中和导向下，污水深度处理与再生利用领域“呼唤”绿色低碳技术，给膜法污水处理技术带来了严峻挑战。高标准处理与碳达峰、碳中和的交织倒逼污水处理技术创新与绿色发展。因而，如何在高标准、绿色低耗的要求下实现膜法污水处理关键理论与技术创新，支撑膜法污水处理技术未来可持续发展，是膜技术领域亟需关注和思考的问题。

本文基于过去10余年膜法污水处理技术研发与应用进展，围绕高性能膜材料制备、膜技术/工艺的功能拓展、膜的可持续利用以及膜工艺创新发展等4个方面综述了膜法污水处理技术相关研究与应用动态。在此基础上对未来膜法污水处理技术发展趋势与重点方向进行分析和研判，提出膜法污水处理技术需要攻关的重点方向，以推动膜法污水处理技术的可持续发展。

1 膜法污水处理技术相关研究与应用动态

在过去10余年，膜法污水处理技术得到了快速发展和应用。一方面，膜法污水处理技术研究呈现蓬勃发展态势。膜法污水处理技术集中在膜基础理论、新型膜材料、膜污染及其控制、膜清洗、膜工艺等方面开展了大量研究(图1)，同时，呈现出与材料、化学、生物等学科深度交叉融合的特征，创新性成果不断涌现。另一方面，膜法污水处理技术得到了快速规模化工程应用。据不完全统计[9]，目前，中国膜生物反应器污水处理工程(≥1万m3/d规模工程)累计处理规模超过2 000万m3/d。据《中国水处理行业可持续发展战略研究报告》估算，工业废水膜法处理工程累计处理规模逾3 600万m3/d。中国一跃成为膜法污水处理技术研究最为活跃、应用市场最为广阔的国家。膜法污水处理技术在市政污水处理、工业废水处理等领域扮演着重要角色。

图1 近10年膜法污水处理技术研究热图(基于Web of Science近10年发表论文数据统计绘制)

1.1 高性能膜材料制备

图2 高性能膜材料研究示意图

1.1.1 抗有机污染与抗生物污染膜材料 抗污染膜材料研制在过去10余年快速发展。表面涂覆/接枝、功能材料掺杂/共混等抗污染改性方法得到了广泛研究[15-17]。近年来，借鉴自然界中生物的功能、结构和过程实现抗污染改性，通过仿生和生物启发方法获得具有抗污染物黏附、滋生的抗污表面是抗污染膜材料研制的热点(图2和表1)，如受细胞膜非对称结构启发的表面偏析法[18]、受荷叶效应启发的自清洁光滑抗污表面[19]、受沙漠昆虫皮肤启发构建的亲疏水梯度表面[20]等。以受荷叶和鱼鳃结构启发的多级结构PP膜制备为例，通过诱导微/纳米SiO2在膜界面上有序生长，能够有效增加膜表面湍流度、减低膜表面成核倾向，实现高渗透通量下(23.0 kg/(m2·h))长期抗污染、抗润湿效果[21]。此外，污染物与膜面的作用机制研究也为抗污染膜材料制备指明了方向。在官能团与污染物相互作用研究中发现，-COOH虽然亲水、且带负电(在污水处理近中性pH值范围内)，但在实际污染中由于与无机离子络合以及与污染物的氧桥作用，并没有表现出优异的抗污染性能[22]；而如果用无机离子将-COOH遮蔽，膜的抗污染性能则恢复[23]，利用Ca2+屏蔽TFC膜面的-COOH可对海藻酸钠提升约50%的抗污染效率[23]。此外，与-COOH相比，含有-OH官能团的膜面展现出更加优异的抗污染性能[24]。

表1 仿生和生物启发抗污染膜制备进展

1.1.2 不断突破水通量和截留率相互制约的高性能膜材料 水通量和截留率之间的制衡关系(Trade-off)严重制约了膜材料的性能提升(图3(a))，也是膜法污水处理膜材料所面临的共性问题，如何打破这一Trade-off现象是目前国际上的研究前沿和热点。Tan等[42]在Science上发文报道，通过在水相中添加大分子的聚乙烯醇去结合水相哌嗪(PIP)单体，能调控水相单体扩散的速率，从而形成表面具有图灵结构的聚酰胺薄膜复合(TFC)NF膜，水通量得到大幅提高，盐截留率保持稳定(图3(b))。此外，近期Ma等[43]研究发现，界面聚合过程中，界面局部溢出的纳米气泡(通常是CO2)会对反应有显著影响，是RO膜峰谷结构的主要致因，通过调控纳米气泡的形成，能显著提升TFC膜的分离性能。

另外，通过在界面聚合过程中引入纳米颗粒，制备薄膜纳米复合(TFN)聚酰胺膜，能在增加膜水渗透性的同时维持膜的盐截留率，也可解决传统TFC膜水渗透率和盐截留率的Trade-off问题(图3(d)、(e))[52-54]。一般而言，TFN膜制备的关键是纳米颗粒的均匀分布，若纳米颗粒分散不佳而团聚，易使膜产生缺陷，制约TFN膜的分离性能。近些年，随着新型纳米材料的不断研发，为TFN膜的发展注入了新的动力[55-56]。如源于细胞膜的水通道蛋白，其理论水通量比商业RO膜高2～3个数量级，且对溶质(包括H+)的截留率接近100%[57-59]。另外的一些合成通道或多孔材料也被用于合成高性能膜，如自组装人工水通道[60]、碳纳米管[61-63]、金属有机框架化合物(MOFs)[64-67]、氧化石墨烯[68-70]、二硫化钼纳米片[71-72]等，其自身强大的过水性能有望大幅削减膜法水回用能耗[73]。

图3 突破水通量和截留率相互制约的高性能膜材料与过水机制

1.1.3 利用纳米水通道调控膜的性能 对于具有孔道的纳米材料，其内部传质特性与聚酰胺膜完全不同[74]。以碳纳米管为例，在碳纳米管中，随着水分子持续充满碳纳米管，会在管内形成连续的一维水分子单链，而碳纳米管内表面是非极性的，水分子与管壁之间几乎无摩擦作用力，因此水分子可以快速滑过碳纳米管[75]，且另有研究[76]发现，随着碳纳米管直径的减小，水分子的滑移距离成倍增加。可见，若能使多孔纳米材料的孔道作为膜的主要过水通道，能显著提升膜的水通量。并且，当纳米材料孔道成为膜的主要过水通道时，膜对污染物的选择性将取决于纳米材料的孔道性质，即通过适当选取纳米材料能定制膜的选择性。

Dai等[77]在界面聚合制备过程中原位引入亲水多孔的金属有机框架材料MIL-101(Cr)，构建了亲水纳米水通道内嵌的TFN聚酰胺NF膜。通过多种盐截留、纳米材料与膜表面电位、金纳米颗粒过滤与透射电子显微镜(TEM)截面表征等手段，证明MIL-101(Cr)的亲水通道主导了整体膜的传质。亲水多孔纳米材料的引入使其水通量相较于传统NF膜提升了130%，且同时提升了其对疏水内分泌干扰物的截留率，有效提升了其对水/内分泌干扰物的选择性，在污水处理与回用领域具有很好的应用前景。进一步地，在MIL-101(Cr)纳米水通道的配位不饱和金属中心接枝了乙二胺，使其具有外部羧基、内部氨基的双电性结构[78]。双电性纳米水通道也能主导TFN膜的分离性能，改性膜对荷正电和荷负电药物(PhACs)均有优异的去除效果。纳米水通道外侧的羧基对负电PhACs的排斥能高于内部孔道的氨基，而对正电PhACs的排斥能主要由孔道内的氨基贡献。

此外，纳米水通道不仅可通过纳米材料内部孔道来构造，非多孔纳米材料也能在聚酰胺层内形成纳米水通道。通过在基膜上预先负载亲水的银纳米颗粒，在界面聚合过程中，亲水银纳米颗粒附近能吸附一层水相薄层，油相单体均苯三甲酰氯(TMC)在其附近易发生水解，从而在界面聚合过程中于银纳米颗粒和聚酰胺层之间形成纳米级的空腔，即纳米水通道[79]。银纳米颗粒周围的纳米水通道能显著提升RO膜的水通量和对氯化钠、硼和微污染物的截留效果。不过，若纳米颗粒是疏水的，则难以在其周围和聚酰胺之间形成纳米水通道[80]，因此，若欲在聚酰胺膜内形成纳米水通道，多孔的疏水/亲水纳米材料或无孔的亲水纳米材料均在选用之内。

1.1.4 基于影像组学和人工智能的膜材料3D打印 传统的膜材料制备方法通常基于理论推测和经验观察，难以实现其精准设计，近些年兴起的3D打印技术为膜材料未来的精准设计提供了广阔空间。3D打印是以数字模型文件为基础，通过程序控制来进行材料精细制造的技术，有望在膜材料制造和人工智能之间搭建重要桥梁。

膜材料精准设计的前提是对膜材料构效关系具有深入的理解并建立可靠的物理、数学模型关系。例如，基于TEM图像三维重构能获得聚酰胺膜皮层结构的精细三维结构，通过反应条件控制等能解析聚酰胺层表面结构与其过水性能的关联[81]；采用金纳米颗粒过滤联合TEM能可视化膜截留层上的有效过水位点[82]；抑或进行严格的单因素变量试验，探究膜内单一结构的改变(如基膜的孔径)与膜过水、截留性能的关系[44]。

膜材料精准设计的基础是正确选择底层化合物。通过现有化合物及其对应的膜材料性能训练机器学习算法，能预测、筛选可打破分离膜性能上限的化合物[83]，同时，机器学习也能用于指导RO膜等其他膜材料的设计[84]。不过，目前在机器学习中用于训练的案例大多是实际的经验案例，在利用其优化一种膜材料前仍需进行大量的前期学习案例积累。未来，待分子模拟的手段更加成熟、精度更高后，可将分子模拟的结果用于机器学习算法的训练，从而实现膜材料制备底层化合物的高效筛选。总之，通过深度学习算法对高性能复合膜材料的顶层设计，有望实现对高性能膜材料创新的智能化控制。

膜材料精准设计的实施关键是3D打印设备的精度及方法。目前市面上的3D打印主要是运用粉末状金属或塑料等可黏合材料来逐层打印构造物体，商业化精度最高限制在微米级[85]。由此可知，目前用传统3D打印思路仅能精准设计微米级别的膜材料，例如，Lv等[86]用含有纳米二氧化硅的聚二甲硅氧烷墨水打印多孔微滤膜，其孔径为370 μm，水通量为23 700 L/(m2·h)，油水分离效率为99.6%。此外，聚砜也可用于微米级别膜材料的3D打印，由此制备得到的超疏水膜(水接触角161°)对正己烷/水的分离效率可达99%[87]。对于纳米级别的膜材料，需要进一步提高3D打印精度[88]，或者转换思路，采用其他3D打印策略进行材料结构构筑。香港大学汤初阳教授和美国康涅狄格大学McCutcheon课题组先后提出采用电喷涂反应单体的手段从纳米级别精确调控聚酰胺层的结构[89-90]，从而实现聚酰胺RO膜在纳米尺度下的3D打印构筑，为未来膜材料在纳米尺度下的精细设计提供了借鉴。

1.2 膜技术/工艺的功能拓展

图4 膜技术/工艺的功能拓展示意图

1.2.1 膜生物耦合集成高标准处理工艺 在膜法污水处理中，最常见的膜功能拓展仍是与生物法耦合，如膜生物反应器(MBR)技术。基于微生物的代谢特性，与微生物耦合能赋予膜分离体系一定的微污染物降解性能[92]。在MBR技术研究领域，中国在反应器设计、运行优化、膜污染机理、膜污染控制等方面取得了丰硕成果[93-94]，为MBR技术在污水处理领域的应用提供了理论与技术支持。目前，有关MBR设计已经纳入新修订的《室外排水设计标准》(GB 50014—2021)，为进一步规范MBR工艺设计提供了标准依据。

为进一步保障工艺出水质量，在市政污水深度处理与回用中，MBR常和高压膜联用。其中，MBR发挥预处理的功能，而高压膜实现污水的深度处理。现有研究[95]表明，与传统活性污泥法——MF分置式预处理相比，MBR作为预处理能使后续高压膜得到更为稳定的出水水质，且高压膜运行膜通量提高了30%。在高压膜的选择上，相比于NF，RO虽然理论上出水各类物质去除率更高，但存在过度净化的风险，使其产水作为饮用水之前可能还需额外添加矿物质。此外，由于RO对盐去除率显著高于常规NF，使RO膜两侧渗透压差较大，于热力学角度限制了RO的最低能耗[17]。可见，在污水处理与回用中，基于盐截留率低、微污染物截留效率高的选择性NF膜[96]，采用MBR-NF串联体系是保障污水处理品质和效率的有效手段。

图5 膜分离耦合电催化强化污染物降解、病毒灭活与膜原位清洗示意图

除针对性去除小分子难降解有机污染物外，EMF还能与工业废水中某些污染物产生“联动”，达到自强化催化的效果。Li等[102]发现，当用EMF处理含铜络合物(Cu-EDTA)的模拟工业废水时，利用阳极生成的·OH攻击稳定的铜络合物会生成具有催化活性的降解中间体，中间体进一步与阴极产生的H2O2发生类芬顿反应生成大量·OH，诱导形成链式自强化破络过程，同时，中间体和铜离子在阴极导电膜发生还原沉淀，进而实现铜回收。此外，由于系统的链式反应特征，EMF系统能耗显著低于文献中处理相同重金属络合物废水的其他方法的能耗。由此可见，EMF系统不仅能实现城市污水中微污染物的去除，也能在一些工业废水处理中发挥突出的处理效果。

膜的功能复合设计不局限于电化学，耦合光催化、酶催化等亦是较为热门的研究方向[103-104]。例如，Ni等[105]将CdS/MIL-101(Cr)负载于PVDF膜上构建了光催化膜，在可见光照射下，通过光催化作用产生活性物种(·OH、e-以及h+)原位清洗膜面污染物并局部杀菌，从而实现CdS/MIL-101(Cr)光催化PVDF膜在MBR中的长效运行；Lee等[106]将群感效应猝灭酶固定在膜上，利用其对微生物群感效应的抑制，从而显著延长了膜在MBR中的清洗周期。此外，也有研究发现，在膜上针对性负载催化酶，能实现对水中微污染物的催化降解[107]。

1.2.4 膜生物耦合技术的新发展 目前对MBR整体研究偏向于工程上的工艺组合。未来随着生物技术发展，膜生物耦合技术将实现功能的更大突破。例如，从合成生物学角度，可考虑采用模块化的合成生物学策略对MBR中关键微生物的核心代谢路径进行系统的优化与重构[112]，从源头优化MBR对污染物的降解性能，并利用MBR长泥龄的特性实现对目标微生物菌群的富集。此外，还可考虑对膜表面的优势污染菌群进行基因重构[113]：例如，插入绿脓杆菌las群感系统基因片段，借助LasI/LasR蛋白的表达及信号分子反馈机制，实现污染生物膜生长自控；引入枯草杆菌的bNos基因片段，通过树胶醛糖诱导基因表达生成NO合成蛋白Nos，分泌NO，控制膜污染；在bNos基因片段连续放射性土壤杆菌的环氧化物酶合成基因，使细菌分泌环氧化物水解酶，降解环氧氯丙烷。

1.3 膜的可持续利用

图6 污水处理与回用膜材料可持续使用路径探讨

报废膜的再生循环利用可分为3类：1)报废高压膜的“降级”再生；2)报废低压膜的“升级”再生；3)报废高压膜或低压膜的“平级”再生。国际上环境、材料领域的科学家已经开始尝试在经过适当的处理后将报废的RO/NF膜降级为NF/UF膜。例如，利用聚酰胺不耐次氯酸钠清洗的特性，采用自由氯攻击法直接降级再生报废RO膜，当采用6 200 mg·L-1·h的次氯酸钠浓度时，能将报废RO膜降级再生为NF膜，而当清洗强度达300 000 mg·L-1·h时，则能将报废RO膜的聚酰胺层完全剥离，从而将报废RO膜降级再生为UF膜[120]。受次氯酸钠攻击后的报废RO膜也可用作膜曝气生物膜反应器中的气膜，膜的气体渗透率可通过自由氯浓度和攻击时间控制[121]。此外，还有研究者[119]提出，在自由氯攻击后通过层层组装法再生制备NF膜。

1.4 膜工艺低耗绿色发展

随着膜材料性能不断提升、膜组件迭代升级、膜污染机理认识深化、膜污染控制技术发展以及工艺运行优化，膜法污水处理工艺运行能耗快速降低，其技术经济性能不断提升。以膜生物反应器技术为例，十年前的水处理能耗在0.6～0.7 kWh/m3，而目前其处理能耗降至0.4 kWh/m3以下(国际上运行能耗最低可以达到0.3 kWh/m3以下)，膜生物反应器技术在污水高标准处理领域展现了非常大的竞争力。

与此同时，在资源能源短缺以及碳达峰、碳中和的大背景下，研究者们[124-125]开发出诸多新型低耗MBR工艺，包括厌氧MBR(AnMBR)、厌氧氨氧化MBR等新型组合MBR工艺，以实现膜工艺的低耗绿色发展。在捕获市政污水中碳源的前提下，构建主流污水AnMBR处理技术是一种绿色处理工艺[126]。运行温度是AnMBR处理市政污水效果面临的一大挑战，在低温下(<20 ℃)，厌氧微生物代谢活性会显著降低，影响反应器处理效能[127]。不过，随着技术革新(如接种耐寒微生物、优化反应器构型等)，研究者们[128-129]逐渐挖掘出了AnMBR在低温下的处理潜力。此外，溶解性甲烷收集问题也是市政污水处理AnMBR的一大难点，在市政污水低有机物浓度的进水下，产生的甲烷相当一部分会溶解在水中，随出水流失，在30 ℃左右时，约有>40%的甲烷随出水流失，且温度越低，流失越严重[130]，此时甲烷作为温室气体会对环境产生不利影响。Li等[131]基于氟化二氧化硅纳米颗粒构建了超疏液表面的微孔膜，在15、25、35 ℃下均能实现甲烷饱和进水中90%以上甲烷的回收。

此外，可从削减MBR中膜成本、降低抽吸压力等方面降低系统能耗，如采用大孔廉价材料(如涤纶网、尼龙网等)，利用微生物、胶体等污染物在其上生长形成动态膜，利用泥饼层进行过滤。由于动态膜的高渗透性，其抽吸所需能耗低于传统的MF膜[132]。据报道[133]，处理垃圾渗滤液时，在低能耗情况下,中试厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR)对13 000 mg/L COD的进水去除率能达62.2%，有机负荷达4.87 kg COD/(m3·d)，甲烷产率平均为0.34 L/g COD去除。同时，动态膜的污泥持留性能可以与传统MF膜相比拟，故可考虑利用DMBR培养长世代周期的微生物菌群。此外，AnDMBR也可用于污泥的处理，由于膜污染原因，传统基于MF或UF的AnMBR很难用于污泥的处理，而AnDMBR通过固体停留时间和水力停留时间的分离，可实现污泥的同步厌氧消化和浓缩，实现挥发性固体消解率和沼气产率的显著提升[134]。

除传统MBR技术的节能降耗外，正渗透等新型膜分离技术的涌现，也为膜工艺绿色低耗发展注入了新动力。正渗透技术曾在脱盐领域被寄予厚望，但由于汲取液再生能耗等问题逐渐淡出人们视线。不过，在污水处理领域，正渗透技术仍具有较大潜力[135]。采用肥料作为汲取液的正渗透过程[136]能以低能耗的方式浓缩污水，稀释后的汲取液无需再生，可直接用于灌溉，而浓缩后的污水可采用厌氧生物法进行低耗处理。为进一步简化该工艺流程，可将正渗透膜与厌氧生物法直接耦合，构建厌氧正渗透膜生物反应器，对污水进行绿色低耗处理[137]。此外，膜法污水处理的能耗还能在“供给侧”进行改革，如采用可再生能源驱动膜法污水处理过程，包括太阳能、风能等，目前文献中已有采用太阳能驱动的膜蒸馏用于污水低耗绿色处理[138]。

2 未来可持续发展的思考与展望

在环境功能质量提升、碳达峰、碳中和的背景下，膜法污水处理应向多功能拓展、选择性分离、定制化分离和绿色化发展方向持续迈进。生物、信息、材料、人工智能、3D打印等科技的快速发展为膜法污水处理技术革新带来无限可能，未来需要进一步强化膜法污水处理技术绿色发展思维，坚持技术创新驱动，强化学科交叉融合，从而支撑构建高品质出水、工艺过程低碳排的膜法污水处理技术。

1)多功能拓展。将膜与电催化、光催化、酶催化、先进生物处理技术等耦合，可在分离基础上赋予膜技术污染物转化、降解功能，从而拓宽膜分离应用领域与应用范围。膜体内具有发达的微纳米级别通道，在膜孔限域空间内引入非均相催化剂，从而构建纳米限域强化的高效膜反应器，实现水中污染物的快速去除，是目前膜分离多功能拓展的研究热点。而将纳米限域膜反应器用于实际污水处理时，膜内部污染对膜孔内反应位点的屏蔽效应是纳米限域催化膜实际应用需要解决的问题。合成生物学、基因编辑等生物科技的快速发展为膜生物反应器技术的迭代升级提供了强有力的技术支持，尤其是在特定场合的应用(如典型工业废水处理、污染物定向资源化等)可能是未来重点发展的方向。

2)选择性分离。膜的选择性是衡量膜材料先进程度、技术竞争力的一个重要指标，尤其是在水和废水的高标准处理方面。以RO膜为例，目前商用膜对水中小分子微污染物的截留效果仍然有限；在集成电路行业水循环利用方面，现有高压膜分离精度仍然不能满足水中污染物去除要求，往往需要流程很长的制水过程；在特定污染物资源回收方面，往往要求膜的选择性超出现有商用膜的性能。因此，在特定应用场合，对水质的高标准要求驱使膜的选择性仍需不断提升。然而高选择性又带来对膜过滤性能的影响，水通量和截留率之间的制衡关系(Trade-off)仍是未来高压膜发展面临的挑战[74]，也是未来研究需要持续突破的重点。

3)定制化分离。在实际污水处理中，面临着分离的多样化需求。实际污水处理时往往存在特定的、更具有经济性的分离精度要求。如纺织染整行业的染盐分离、能够选择性透过Ca2+、Mg2+的纳滤过程、特定污染物富集回收等，其并非要求膜具有很高的选择性，而是要求膜具备高效分离特定污染物的“定制化”功能。例如，挥发性脂肪酸(VFA)是厌氧生物处理(非甲烷化)的另一重要生物质资源，基于膜法的NF、渗透汽化和膜蒸馏技术均具有回收VFA的潜力，但如何进行污水中VFA膜材料的定制化设计以实现VFA的定制化高效分离即是膜分离材料制备需要考虑的问题。通过膜结构微纳米级别的精细调控，设计选择性NF膜对水中微污染物进行有效去除，同时让Ca2+、Mg2+等离子透过NF膜，是目前水处理NF膜材料的研究前沿。此外，针对特种废水的处理，研发特种膜材料，实现经济高效分离处理也属于“定制化”分离的研究范畴。

4)绿色化发展。膜法污水处理技术的绿色发展应打破传统仅关注节能降耗的单一视角，系统考虑整体膜法污水处理工艺流程的碳排放、膜材料的环境影响等。总体而言，膜法污水处理技术的绿色发展依赖于工艺节能降耗、再生水循环利用、污染物资源化能源化、膜材料的循环利用等几个方面。在工艺层面，膜分离技术在污染物富集方面具有广泛应用潜力(尤其是低浓度市政污水)，可以为污染物的资源能源转化提供有力的技术支撑[139-140]。此外，膜的选择性分离、定制化分离可以在特定物质的资源回收方面发挥重要作用(如典型工业废水处理)，也是膜法污水处理技术绿色发展的重要方向。在膜材料层面，如何通过低成本的手段使膜具有优异的抗污染性能是膜材料长效使用的关键，同时也是降低膜材料全生命周期环境影响的重要手段。与此同时，寻找绿色替代性材料也是膜材料研发的方向之一。而对于膜材料的“末端处理”，如何绿色低碳地循环利用报废膜材料，对“寿命终点”的膜材料进行延寿处理，是降低膜材料碳排放的重要途径。

5)智慧化运维。膜法污水处理系统的智能化运行管理技术是未来的重点研究方向之一。研究基于人工智能的多源数据融合的精准化运管技术，建立膜污染与膜运行的可视化监测与信息化模拟系统，构建复杂应用场景下的运管策略，降低膜法污水处理系统能耗，提升系统运行效能，是推进膜法污水处理技术可持续发展的重要内容。

3 结论