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居临水而食百谷,故黄河长江流域成为文明繁衍之地。但人们在享受水的滋润的同时,也不断地污染着水的纯洁。于是,可持续的愿望,让人们开始了控制水污染的行动。我国“水体污染控制与治理”重大专项已经全面展开并取得成效。最近,水专项饮用水主题“饮用水处理用PVDF膜组件及装备产业化”课题即将迎接专项班组织的验收,意味着我国水处理用超滤膜在自主知识产权和国产化方面又取得了新成果。
突破关键技术:从膜到膜组件
饮用水处理的目标是最大程度地提高水质,以往解决这一问题需要很长的技术流程,处理效率较低,而且水质稳定性也很难保证。近年来出现的超滤膜技术,由于具有工艺流程短、设备紧凑、操作运行自动化程度高、稳定可靠等特点,越来越受到青睐。其中,高性能膜材料是整个膜技术的核心,但这项产品一直为少数国际大公司垄断。
在“饮用水处理用PVDF膜组件及装备产业化”课题中,天津膜天膜科技股份有限公司、山东招金膜天有限责任公司、苏州膜华材料科技有限公司分别承担一个子课题。经过三年的研究,各子课题均顺利完成了课题目标,实现了一系列关键技术的突破。
首先,课题突破了热法(湿法)中空纤维膜生产技术。课题研发的该产品采用新的水溶性混合稀释剂的制膜体系,彻底改变了传统工艺模式,实现了重大工艺创新。该产品具有高强度、大通量、抗污染、长寿命的特点,性能指标达到国际先进水平。而且,其生产成本比传统工艺降低了30%,从而改变了超滤膜产品成本居高不下的现状,使高端膜产品在市政饮用水工程中的推广应用成为现实。而以此产品为核心的膜集成技术将进一步成为饮用水处理的基础技术。
在成功制备出中空纤维膜的基础上,三家子课题的承担者分别研制定型了各自的膜组件,以及大型模块化系统。如膜天膜公司完成饮用水专用压力式UOT640D、浸没式ST635D两个膜组件,山东招金膜天公司的压力式MTUF、浸没式MTFPA组件,苏州膜华公司的压力式IMEM、浸没式ISMF(C、D型)两个系列三种型式的组件产品。三家还在膜组件基础上,各自定型生产了适用于市政饮用水处理的模块化水处理系统,将技术应用于实际当中。
围绕超滤膜及组件的研制生产,三家子课题承担者还实现了其他多项创新。如在研制生产热法中空纤维膜过程中,完善了纺丝复配添加剂技术以及原料配置与添加技术与装备,实现了标准化监控。再如实现了压力式、浸没式膜组件及组器优化集成装备化关键技术创新,以及膜法安全饮用水处理集成工艺创新等。
正是在这一系列突破创新的基础上,新型膜法饮用水处理在实践中收到良好效果,也为科研提供了实证数据。
提高国产化率:从产业基地到示范试点
关键技术的突破创新,仅是打破垄断的基础,大规模的生产能力则是实现广泛应用的必要条件。三家子课题的承担者为此分别在超滤膜组件装备产业化上投入了很多力量,使产业化以及实际应用获得很大发展。
天津膜天膜公司目前已建成年生产能力为150万平方米的PVDF中空纤维超滤膜及组件生产基地。同时建成了具有标志意义的大型膜法市政饮水处理示范工程两个,即江苏常州金坛第三自来水厂5万吨(每天)饮用水工程和天津南港工业区5万吨(每天)输配水中心工程。
前者以CMF超滤膜组件为核心,解决了当地太湖水藻类污染严重的困扰。后者也以CMF为核心,工程膜系统实际电耗、折旧费等运行成本低于每吨水0.15元,体现了非常高的经济性,满足了南港工业区所属工业和生活用水的需求,为工业区发展起到了奠基作用。此外,膜天膜公司还建立了其他7个水处理工程,以及30个农村及小型饮用点,每天处理水规模共达到595.35吨。
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