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自主创新 持续突破 超前布局 碧水源新型膜产品助推“双碳”进程

2022-09-20 09:20来源:北极星环保网关键词:振动膜生物反应器新型膜材料碧水源分离膜收藏点赞

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污水处理行业被认为是耗能大户,以实现2030年碳达峰、2060年碳中和目标为引领,我国污水处理领域绿色低碳转型发展也按下“加速键”,实现“双碳”目标的技术创新成为行业讨论的热点和探索的方向。作为一家技术引领的高科技企业,碧水源始终坚持自主研发之路,其以科技研发为核心竞争力,以膜技术创新为立身之本,发挥技术研发、项目运营和设备生产优势,致力于国家生态环境建设,破解了一系列水务行业的卡脖子难题,承担起了打破国外技术垄断的排头兵角色。其开发的新型膜材料与设备产品,进一步实现了节能降耗,膜的经济性和绿色低碳水平进一步提升,在保证水质稳定达标基础上降低了运营成本。

在2022年青岛国际水大会上,碧水源旗下子公司北京碧水源分离膜科技有限公司(以下简称碧水源分离膜)技术总监裴志强结合典型案例为北极星环保网详细介绍了其新型膜材料与设备在节能降耗方面的优越表现,让我们深入了解了这个技术创新型企业的服务理念、产品研发和未来规划。

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北京碧水源分离膜科技有限公司技术总监裴志强(右)

自主研发 持续突破 膜产品助力“双碳”行动

北极星:中国的污水产量和处理规模居世界首位,面对巨大的能耗物耗,污水处理领域的碳减排工作已迫在眉睫,实现“双碳”目标的技术创新成为行业讨论的热点和探索的方向。为此,碧水源分离膜公司在技术产品的节能降耗方面做出了哪些努力?取得了怎样的成果?

碧水源:在全球变暖形势日益严峻的情况下,碳减排成为了全球重要国家形成的共识。2020年9月22日,在第75届联合国大会期间,中国提出将采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。2021年10月,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,全面部署“碳达峰十大行动”重点任务。2021年是“十四五”的开局之年,亦是中国开启“碳中和”的元年。实现“双碳”目标,是践行绿色发展的奋斗目标,也是对各地治理能力、企业科技能力的一次“大考”。碧水源作为高科技环保企业,既是中国环保行业、水务行业标杆企业,又是世界一流的高科技膜技术企业之一,在推进“双碳”目标顺利实现的关键时期,碧水源膜技术将迸发出更强势能。

碧水源自主创新研发的振动膜生物反应器技术(V-MBR)通过北京市科技课题验收,其最大特点是能耗低、脱氮效果好、膜抗污染性强,同时实现节能、降碳和提质三重效果。与传统曝气MBR工艺相比,可实现碳减排25%-30%。以处理规模为10万吨/日的污水处理厂为例,一年可降低能耗365万度电。其出水总氮较传统曝气MBR技术降低30%,即降低3-5mg/L,组器运行能耗较传统MBR组器降低70%。按照1000万吨/天的处理规模计算,每年可使MBR组器运行能耗节省2—3亿元。

作为我国大型MBR膜生物反应器技术的开创者和推广者,碧水源近年来持续开发新型膜材料并取得了重大突破,以低能耗曝气MBR组器为代表的新产品,目前已开发至第四代,在提高产品性能的同时,降低了制造成本和运行能耗。其中,单个膜组器装填面积由第1代的900多m²提高到了2500多m²,装填面积的提升,将使能耗显著下降。此外,通过组器水力学优化、元件结构优化、曝气方式优化、化学清洗优化,能减少膜吹扫的耗能,使得吨水电耗从2005年第1代的0.25度电,降至0.1度电,降幅约60%。该产品对膜工艺的升级迭代及推动我国污水处理行业的绿色低碳发展作出了积极贡献。

在高品质再生水回灌水源地或用于环境敏感地区生态补水等方面,碧水源创新研发出MBR-DF双膜新水源工艺,与其他国家在传统的污水处理厂后增加超滤-反渗透技术相比,系统运行压力可降低60%-70%,能耗下降60%-65%,出水水质达到地表Ⅲ类水以上,已成为北京、天津等对再生水有高标准要求的地区、洱海流域等水环境敏感地区、特殊行业需求等水质稳定达标的支撑性技术。

北极星:作为一家技术型为主的公司,碧水源通过自主创新,在膜材料、膜设备多个领域实现了关键技术从0到1的技术突破。请问碧水源分离膜公司推动创新的因素有哪些?创新驱动下,公司的技术产品在市场上具有哪些差异化优势?

碧水源:我认为企业的创新,首先需要确定方向,方向是创新的基础。怎么确定方向呢?碧水源的创新方向一直围绕国家政策和战略进行研发布局。在十一五到十三五期间,碧水源就坚定不移的围绕国家对“污水资源化”的战略需求,开发MBR膜产品及技术,这些技术也积累成碧水源目前的体量——碧水源参与了长江流域、黄河流域、首都水系、海河流域、太湖流域、巢湖流域、滇池流域、洱海流域、南水北调丹江口水源地等多个水环境敏感地区的治理,建成数千项膜法水处理工程、数百个国家水环境重点治理工程、数十座地下式再生水厂、多个国家湿地公园,占中国膜法水处理市场份额的70%以上,每天处理总规模超过2000万吨,每年可为国家新增高品质再生水超过70亿吨。所以,我认为推动公司创新的主要因素,就是我们碧水源人的企业责任:围绕国家水战略,解决国家水问题。

在2021年,碧水源公司历经3年攻关、投资2亿元,率先开发出了全部国产化的高效选择性纳滤膜UDF。这标志着我国首条PENF高效选择性纳滤膜生产线在北京碧水源公司建成投产。在今年,碧水源再度开发出全部国产化的聚烯烃基超薄反渗透膜UTRO。

碧水源开发的振动膜生物反应器组器(Vibration Membrane Bioreactor Unit,V-MBRU)采用机械传动实现往复运动,使膜丝与水体形成相对运动,有效控制膜污染,同时进一步降低能耗。该产品与曝气MBR 组器相比,运行能耗降低70%,突破了MBR技术的发展瓶颈,为MBR 技术的推广应用打下了坚实的基础。

碧水源自主研发的阵列膜,采用狭缝挤出拖曳式涂布技术及先进的微波成型和均质复合工艺制备,完美整合了中空纤维膜和平板膜的双重优势,装填密度高、可原位清洗、维护方便、自修复及抗污染性强,其组器吨水曝气能耗较中空纤维膜系统降低30%以上。

节能降耗 实现“零排” 提供工业废水整体解决方案

北极星:近年来国家针对工业水处理与资源化方面的政策不断加码。2022年6月,工业和信息化部等六部门近日联合印发《工业水效提升行动计划》,提出到2025年,规模以上工业用水重复利用率达到94%左右。面对行业废水资源化的战略需求,碧水源能够提供怎样的解决方案?可结合典型案例谈谈。

碧水源:面对新形势新要求,碧水源积极落实国家节水政策,聚焦并着力突破工业节水设备的关键技术及工业节水膜的全面创新升级,并积极推动其在钢铁、化工、纺织等行业的零排放及近零排放应用。公司针对《工业水效提升行动计划》中多行业零排放的需求,推出了4款针对零排放的新膜产品。这些新膜产品主要应用于盐浓缩,盐分离,通过和前置的预处理工序和后置的热法蒸发工艺,最终达到废水零排放的目的。

同时,碧水源作为一家膜生产企业,本身也是一家工业企业。公司针对单位产品的水耗,通过工艺及设备优化,确立逐年降低的量化指标。例如,公司在超微滤的生产过程中,率先使用废水零排放技术,这一技术不但节省了水耗,还有效回收了有价物料。再比如,碧水源早在5年前就研发了工业废水分质回用技术,根据不同的水质,分不同场景,进行回用设计。

超前布局 突破门槛 膜技术在盐湖提锂领域实现应用

北极星:今年以来,“盐湖提锂”概念持续走强,碧水源也在此领域有所布局。北极星环保网了解到,碧水源中标的五矿盐湖有限公司1万吨/年碳酸锂纳滤膜采购项目采用国产膜替代进口,解决国内盐湖提锂纳滤膜长期依赖进口这一“卡脖子”问题。请问,在实现国产膜替代进口的过程中,碧水源是如何一步步实现突破的?

碧水源:盐湖提锂的最终目的是实现“双碳”,作为“双碳”战略中的储能材料,目前锂电行业也是最成熟,产业化最成功的。所以,盐湖提锂属于国家重要战略。而分盐纳滤膜在盐湖提锂中扮演了重要的角色,长期以来,国内的盐湖提锂项目均使用进口膜,碧水源作为中交旗下的专业膜公司,有责任在此领域打破国外垄断,解决关键材料“卡脖子”问题。

碧水源中标的某盐湖提锂项目,启动于2016年,采用预处理,经双碱除杂净化后,用碳酸钠沉淀制取主要成分Li2CO3≥99.5%的碳酸锂。纳滤膜系统的渗透液,经RO系统进行浓缩,提升锂离子的浓缩倍数,纯水进入前端进行卤水稀释,后端浓水进入电渗析系统,电渗析装置进一步提升锂离子浓度。该项目采用碧水源分盐特种纳滤膜GT-8040-F34,拥有极高的镁截留率,达到90%以上,其渗透性、抗污染性更好,运行稳定性更高,更符合纳滤分盐特殊需求。

另外,纳滤膜在污水资源化、工业废水零排放、高品质饮用水处理中均有广泛的应用。碧水源早在2013-2014年,就开始布局纳滤膜研发,累计投入过亿。长期的研发积累,使碧水源的纳滤膜产品分离性能和稳定性能均居于第一梯队,这也是碧水源快速进入盐湖提锂领域的重要原因之一。

北极星:技术创新是企业发展的动力之源,请问碧水源目前还在规划哪些关键技术产品的突破创新?

碧水源:碧水源之前的主营业务为市政污水、海水淡化、饮用水处理等。近年来,在工业废水零排放、特种分离等领域均有所突破,斩获不少项目,膜的应用可以说已经很广泛了。除了水处理膜,碧水源也在布局吸附材料研发,包括氨吸附催化材料、锂吸附材料等。目前,碧水源钛系吸附剂也应用于多个中试项目。同时,我们也布局了碱性电解水制氢的高性能隔膜材料,磷酸铁锂的生产废水综合利用、锂电池级PVDF树脂生产有机废水综合利用等新技术,如想得到进一步信息,请关注碧水源的官方网站及公众号。


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