在水處理領(lǐng)域，傳統(tǒng)有機(jī)膜產(chǎn)品因壽命較短和廢棄處理問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)出局限性。“雙碳”目標(biāo)下，陶瓷膜產(chǎn)品因其?使用壽命、高運(yùn)行通量、強(qiáng)耐污染性、易安裝維護(hù)、材料綠色環(huán)保等工藝特點(diǎn)，正成為現(xiàn)代綠色低碳污水處理技術(shù)發(fā)展的重要研究方向。
日前，中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)組織的“華遠(yuǎn)環(huán)境功能納米陶瓷膜技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用推廣專(zhuān)家論證會(huì)”在江蘇省蘇州市張家港舉辦。張家港市華遠(yuǎn)環(huán)境科技有限公司擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的陶瓷平板膜產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)得到了專(zhuān)家組的一致認(rèn)可。
專(zhuān)家組一行在考察了張家港市第三污水處理廠示范項(xiàng)目后認(rèn)為，納米平板陶瓷膜產(chǎn)品在示范應(yīng)用中體現(xiàn)了良好的運(yùn)行效果，將在污水處理廠原位擴(kuò)容和提標(biāo)改造、飲用水深度處理及直飲水凈化領(lǐng)域具有較好的市場(chǎng)前景。
占地僅需傳統(tǒng)工藝的一半，污泥轉(zhuǎn)化為內(nèi)碳源減少排放 在張家港第三污水處理廠廠區(qū)，記者跟隨專(zhuān)家組看到了納米平板陶瓷膜的“真容”：只見(jiàn)幾十個(gè)由一片片白板模樣的陶瓷膜片堆疊形成的膜組件通過(guò)密密麻麻的管道連接成了一體，浸沒(méi)在反應(yīng)池中。
據(jù)張家港市第三污水處理廠工作人員介紹，污水廠總設(shè)計(jì)規(guī)模為4萬(wàn)立方米/天，分兩期建設(shè)，各兩萬(wàn)立方米/天。一期工程采用DE氧化溝工藝，于2008年底投入運(yùn)行；二期采用了陶瓷膜工藝，于2019年9月開(kāi)工建設(shè)，同步對(duì)一期工程進(jìn)行提標(biāo)升級(jí)，2020年底投入運(yùn)行。目前，污水處理廠出水水質(zhì)可以穩(wěn)定滿足“蘇州特別排放限值”（地標(biāo)準(zhǔn)IV類(lèi)）。
圖為張家港市第三污水處理廠二期納米平板陶瓷膜示范項(xiàng)目被吊起供展示的膜組件。
“受廠區(qū)預(yù)留地面積的制約，二期占地僅是一期的一半。”張家港市華遠(yuǎn)環(huán)境科技有限公司副總經(jīng)理張保恩介紹，相比傳統(tǒng)污水處理工藝，納米平板陶瓷膜生物處理技術(shù)以新型功能納米陶瓷膜為核心，將其與傳統(tǒng)的“串級(jí)”污水生化處理工藝“并級(jí)”為一個(gè)單元，無(wú)需二沉池、反硝化濾池，大大簡(jiǎn)化縮短了工藝流程。
同樣的例子還有2022年4月投運(yùn)的廣東環(huán)保集團(tuán)肇慶鼎湖區(qū)城區(qū)污水兩萬(wàn)立方米/天處理項(xiàng)目，開(kāi)創(chuàng)性采用圓形陶瓷膜污水處理工藝一體化設(shè)施，廠區(qū)總占地僅4700平方米，項(xiàng)目建設(shè)周期僅需六個(gè)月。
張保恩還介紹，不僅是占地面積的大幅減少，還有綜合運(yùn)營(yíng)成本的降低。“由于陶瓷膜工藝通過(guò)對(duì)不同分區(qū)的溶解氧濃度進(jìn)行精確控制，在微氧狀態(tài)下使菌體共生，形成短程硝化—反硝化及厭氧氮氧化過(guò)程，利用剩余污泥作為內(nèi)碳源有機(jī)物基底參與脫氮，既降低了有機(jī)污泥的排放，又減少了外碳源需求，降低了藥劑投加費(fèi)用，在不加或少加藥劑的條件下實(shí)現(xiàn)出水TN（總氮）低于10mg/L。”他指出，據(jù)張家港市第三污水處理廠和肇慶鼎湖區(qū)城區(qū)污水處理項(xiàng)目數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析，污泥排量較傳統(tǒng)工藝減少40%左右。
“近年來(lái)，浙江、江蘇等地相繼提出污水廠出水達(dá)到地表準(zhǔn)IV類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，水處理廠正由傳統(tǒng)工藝向高效短流程、節(jié)能減排方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，對(duì)精細(xì)、高效、出水水質(zhì)提出更高要求。膜過(guò)濾技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)工藝占地面積小、出水水質(zhì)高，在國(guó)家大力倡導(dǎo)清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能降耗、集約用地的大環(huán)境下，膜過(guò)濾技術(shù)擁有眾多傳統(tǒng)工藝無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)和廣闊的發(fā)展前景。”同行的一位專(zhuān)家組成員向記者表示。
陶瓷膜還是有機(jī)膜？算一算全生命周期的經(jīng)濟(jì)賬 不過(guò)，作為一種非常有前景的污水處理技術(shù)，膜處理技術(shù)也有賴(lài)于膜的產(chǎn)品特性，包括膜通量、膜機(jī)械性能、膜化學(xué)性能、膜使用壽命、膜污染等，都影響著膜工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，也一定程度上制約了膜處理技術(shù)的發(fā)展。
“目前，水處理領(lǐng)域應(yīng)用較多的膜產(chǎn)品是有機(jī)膜，但它容易受化學(xué)腐蝕、膜污染和機(jī)械損傷等因素影響，導(dǎo)致使用壽命相對(duì)較短，通常為3年—5年。同時(shí)，廢棄后還面臨有機(jī)廢棄物如何處置等一系列難題。”專(zhuān)家組一位專(zhuān)家表示，據(jù)他了解的情況，不少污水處理廠因報(bào)廢有機(jī)膜無(wú)法處理而只能將其暫時(shí)擱置在廠區(qū)。
相比而言，陶瓷膜產(chǎn)品具有壽命長(zhǎng)達(dá)20年以上，通量高、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐氧化、能夠循環(huán)利用等環(huán)保特點(diǎn)。“張家港項(xiàng)目運(yùn)行4年來(lái)，納米平板陶瓷膜產(chǎn)品的性能與初始狀態(tài)保持一致，在線化學(xué)清洗完全可恢復(fù)至初始的狀態(tài)。等陶瓷膜用了20年以后，還可以粉碎做耐火材料繼續(xù)利用。”在張家港市華遠(yuǎn)環(huán)境科技有限公司納米平板陶瓷膜生產(chǎn)制造車(chē)間，母公司江蘇新芳科技集團(tuán)董事長(zhǎng)黃和芳拿起一片納米平板陶瓷膜向記者介紹。
據(jù)了解，江蘇新芳科技集團(tuán)組建于2005年12月，前身為1982年春創(chuàng)辦的大新毛紡織廠，是國(guó)內(nèi)知名的粗紡企業(yè)、半精紡紗線生產(chǎn)基地。由于紡織印染行業(yè)工業(yè)廢水處理難度大，又緊鄰太湖、長(zhǎng)江等流域，黃和芳一直關(guān)注廢水處理新技術(shù)開(kāi)發(fā)。同時(shí)，面對(duì)新一輪環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，企業(yè)也在尋求向環(huán)保高精尖領(lǐng)域轉(zhuǎn)型。2018年5月，集團(tuán)投入5000萬(wàn)元?jiǎng)?chuàng)辦了張家港市華遠(yuǎn)環(huán)境科技有限公司。2019年4月9日，華遠(yuǎn)納米陶瓷膜項(xiàng)目正式開(kāi)工奠基，于2019年年底建成投產(chǎn)。
走進(jìn)企業(yè)偌大的生產(chǎn)車(chē)間，自動(dòng)化流水線上只需幾個(gè)員工操作，一塊塊被擠壓成型的陶瓷膜被源源不斷地輸往生產(chǎn)線，完成微波干燥、燒成、切割、噴膜等多道復(fù)雜工藝，生產(chǎn)好的陶瓷平板膜整裝待發(fā)。
圖為張家港市華遠(yuǎn)環(huán)境科技有限公司納米平板陶瓷膜生產(chǎn)線。
“平板陶瓷膜作為新一代的高端膜技術(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)被國(guó)外企業(yè)所壟斷，成本高，不利于普遍推廣應(yīng)用。現(xiàn)在，我們通過(guò)自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品價(jià)格大幅低于進(jìn)口同類(lèi)型產(chǎn)品，打下了在國(guó)內(nèi)廣泛推廣的基礎(chǔ)。”黃和芳給記者算了一筆賬，從全生命周期考慮，納米平板陶瓷膜雖然前期投資高于有機(jī)膜（例浸沒(méi)式PVDF中空纖維膜），但將時(shí)間拉長(zhǎng)至20年，前者總投資低于后者近40%。
來(lái)源：中國(guó)環(huán)境
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