作为膜分离领域中的新兴工艺,正渗透和膜蒸馏具有设备简单、操作灵活、节能环保、易于清洗和分离效果优良等特点,且均被应用于纯水制备、海水淡化以及废水处理等多个领域。但由于正渗透和膜蒸馏工艺工作原理上的不同,两种工艺的进料液浓缩效果和出水水质情况也不同。正渗透出水除汲取液原有成分外还会混杂少许原料液中的污染物,而膜蒸馏出水则近乎于纯水,原料液中污染物的截留率在膜不被浸润的前提条件下能达到100%。基于膜蒸馏和正渗透工艺的以上特征,以及高盐废水超高渗透压、处理成本高的特点,本文采用正渗透和膜蒸馏两种膜处理技术浓缩市政污水和高盐废水,构建了一套“市政污水—高盐废水—海水”的串联式正渗透污水同步浓缩工艺,对正渗透处理后的高盐废水采用真空膜蒸馏技术做进一步浓缩。正渗透部分首先用高盐废水做汲取液驱动处理市政污水,再用海水做汲取液驱动处理稀释后的高盐废水,同步实现了市政污水的浓缩处理、高盐废水的初步稀释以及海水的淡化。考察膜朝向和错流速度对正渗透膜通量的影响发现,PA-TFC膜的致密活性层朝向待处理溶液时的水通量要比朝向汲取液时更稳定;当错流速度为0.5 L/min时水通量数值低且起伏大,当错流速度为1 L/min和1.5 L/min时水通量数值相似且变化稳定。考察市政污水和高盐废水的浓缩和截留效果发现,市政污水能浓缩10倍,其中COD和TP浓缩倍数最高、截留效果最好,能分别浓缩6.68倍和4.04倍,截留率均高于97%,TN和NH3-N仅能浓缩2倍左右,截留率约为70%;高盐废水能实现3倍浓缩,废水中的COD和阳离子均浓缩至2倍左右,截留率均高于80%。膜蒸馏部分对正渗透处理后的高盐废水采用真空膜蒸馏技术再次进行浓缩,回收产出的冷凝水。考察进料液侧温度、透过侧真空度和进料流量度水通量的影响以及高盐废水的最终处理效果。结果表明,水通量会随着进料液侧温度、透过侧真空度以及进料流量的增大而增大。在进料液温度80℃,进料流量1.5 L/min,冷测真空度0.085 MPa的条件下蒸馏4个小时,可将稀释后的高盐废水浓缩至0.05 L,膜蒸馏的水通量和馏出液水质稳定,盐截留率始终高于99.99%。