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中国“膜法”解决缺水难题
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中国“膜法”解决缺水难题

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发布时间:
2017/12/08
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【摘要】:
走在渤海边的盐碱地,一望无际的荒凉。没有干净的水,什么也干不了。如今,薄薄的滤膜解决了缺水难题。  “十二五”水体污染控制与治理重大专项中,住房城乡建设部支持的“饮用水处理用PVDF膜组件及装备产业化”课题组,在长江、黄河、淮河、海河流域各地建起三十几个“膜法”水厂,每天滤出近百万吨净水。  膜过滤,安全高效  8月中旬,记者来到天津市南港工业区输配水中心工程参观。南港工业区建筑在盐碱地上。地上是

  走在渤海边的盐碱地,一望无际的荒凉。没有干净的水,什么也干不了。如今,薄薄的滤膜解决了缺水难题。

  “十二五”水体污染控制与治理重大专项中,住房城乡建设部支持的“饮用水处理用PVDF膜组件及装备产业化”课题组,在长江、黄河、淮河、海河流域各地建起三十几个“膜法”水厂,每天滤出近百万吨净水。

  膜过滤,安全高效

  8月中旬,记者来到天津市南港工业区输配水中心工程参观。南港工业区建筑在盐碱地上。地上是白花花的盐,再深的井里也没有淡水。占地面积将近10万平方米,每天生产5万吨自来水的输配水中心,是南港工业区唯一的水源。天津膜天膜公司为水厂提供核心技术——超滤膜净化设备。

  记者在这里见识了自来水的生产过程。水厂原水来自滦河,水库水经过泵站加压,经由一条聚酯输水干线而来。原水加入絮凝剂后,在一条几十个网格羁绊的迂回线路上,出现大量絮状物,再流入斜板沉淀池去除絮状物。之后才进入“超滤系统”,跟膜亲密接触。

  所谓的膜,是一根根“膜丝”并联而成。膜丝是长达1.8米、如兰州拉面粗细的一根管,内径0.7毫米,外径1.2毫米。看似光滑的膜丝表面密布着纳米级的细小孔洞,水从膜丝外表面流过,通过孔洞渗进膜内,大大小小的颗粒物和微生物被拦截。

  一百来根膜丝,集束成一管超滤膜组件。南港水厂里,有1200个这样的组件。原水加压送入膜组件后,晶莹剔透的滤后水源源不断地流出来,就是能饮用的干净水了。细菌、藻类、胶体和细小颗粒物被挡在膜外。

  脏颗粒会附着膜上,影响其工作,因此膜也需要天天清洗。最常用的是反向清洗,干净的水由膜丝内压向膜丝外,把脏颗粒冲掉,还可以送入压缩空气来强化反冲洗效果。清洗后的污水,从膜组件的排污口排出。到了一定时候,需要进行化学清洗,让膜恢复过滤能力。如果维护得当,膜的寿命可以超过六年。

  天津膜天膜公司负责的输水工程,自2013年5月正式运行﹔等二期建成后,其供水能力将翻倍。超滤膜系统稳定、高效。其运行成本为一吨水不到一毛五分钱。单位产能成本为每吨不到300元。天津膜天膜公司以前主打污水处理,在水专项的支持下,成功进入饮用水市场,成为水专项的一个亮点。山东泰安三合8万吨水厂等十来家项目,都应用了他们的技术。

  膜制造,国货发力

  2011年开始资助的水专项饮用水产业化课题,针对当时国产超滤膜存在的性能不稳定、竞争力不强的问题,开展膜分离设备规模化生产关键技术研究,研发低成本、高性能的系列化和成套化超滤膜设备,为超滤膜技术在城镇水厂和农村饮用水中大规模应用提供保障,提升国内膜企业的竞争力。该课题由天津膜天膜公司主持,山东招金膜天公司、苏州膜华公司是子课题承担单位。

  在山东招金膜天公司,记者看到了膜的生产过程,高分子原料从纺丝机里抽出长长一根细管,在液体里定型成膜丝。一百来根膜丝,在“案板”上人工捆扎成束,然后放入特制液体浸泡,慢慢从米黄色变为象牙白。

  膜是用高分子材料PVDF(聚偏氟乙烯)做成的,从扫描显微镜下看它的横截面,密布着孔眼,平均孔径不到0.03微米,相当于头发丝的三千分之一。经中科院专家杨敏的“科普”,记者才明白:其工艺是将“成孔剂”混入PVDF,做成管状长丝后,再把成孔剂溶解掉,留下了冻豆腐一样的孔网结构。各家企业的成孔剂配方,以及加工工艺都有所不同。

  工作人员请参观者拿起一根膜丝,用力撕扯,却扯不断。招金膜天公司介绍说,他们开发了大通量、抗污染的湿法PVDF中空纤维超滤膜的工业制备技术。科研人员用PVDF改性材料和无毒可溶性低聚物做成孔剂,还引入一些新式工艺,制造出了性能优异的饮用水处理膜丝。用公司实验室内的显微镜可以看到,膜横截面上的细孔很均匀。

  招金膜天将新开发的高质量膜丝,成功应用到淮南市袁庄自来水厂、沧州绿源水处理工程、阿尔泰饮水工程等全国各地的十几家水厂,以及山东的几十个农村饮水项目。

  上述三个子课题承担单位超滤膜组件和设备的国产化率均达到95%以上,成本比国外同类产品降低30%以上。

  根据中国水网一项统计数据,“饮用水处理用PDVF膜组件及装备产业化”课题组完成的水处理规模,占了同期新建饮用水工程市场的40%以上。

  膜水厂,风生“水”起

  超滤膜不是最便宜的水处理方案,但它因为运行“傻瓜化”、占地小、水质稳定可靠的特点,受到如今自来水公司的青睐。在经济实力雄厚的前提下,膜处理工程投建最为方便。

  比如住建部课题资助的苏州膜华公司,其膜产品既用在环太湖地区,解决富蓝藻水质的困扰,也用于黄河下游富含泥沙的水库水处理,还用在山西煤化工园区的9万吨水厂中。既有柱式膜处理,也有帘式膜,和其他的处理设备协同工作,显示出相当的灵活性,而且水厂整洁、紧凑,具有现代化工厂的感觉。

  膜设备不仅更加灵活,还更环保。与传统工艺相比,使用的药剂更好,带来的二次污染也少。

  正因为如此,只有二十余年历史的膜产业增速惊人。1987年,世界第一座膜技术水厂在美国科罗拉多州建成,每天能处理105吨水。如今这种小规模的膜水厂已不可计数。有的膜水厂已达到日产30万吨级别。全世界目前都在增加超滤膜水厂的比例。

  近几年随着中国人对水质的重视,中国已超越欧盟和美国成为世界最大的膜市场。膜自来水厂,以及家用、商用的膜过滤器,都成为国内外企业抢夺的领域。正在建设的北京郭公庄水厂预计日产量50万吨,是全球最大的膜项目。预计2015年,我国膜产业产值将达到千亿元规模。

  在国家水专项的资助下,中国膜企业近几年迅速崛起。据专家介绍,5年前,国外的陶氏、GE等品牌在国内市场拥有绝对优势,而现在国内品牌由于技术取得突破,每平米膜的价格只有国外的1/2到2/3,质量差别越来越小。一批知名厂商如海南立升、天津膜天膜、山东招金膜天、苏州膜华等已占据半壁江山,与国外巨头分庭抗礼。

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