陶瓷膜技術(shù)如何在短流程和多場景下實現(xiàn)“做好水”目標？

2024-01-04 11:48:28 5

城市水處理需求不斷增長，陶瓷膜隨著中國農(nóng)村分散式供水需求的不斷增長正在不斷推廣應(yīng)用。9月13日，浙江天行健水務(wù)有限公司（以下簡稱“天健水務(wù)”）董事長陳鋒在“2023（第八屆）供水高質(zhì)量發(fā)展論壇”上介紹了基于陶瓷膜的低碳短流程高品質(zhì)現(xiàn)代化飲用水技術(shù)與裝備研發(fā)及示范。

陳鋒

陶瓷膜行業(yè)面臨的新機遇與新挑戰(zhàn)

飲用水廠迎來新的挑戰(zhàn)。2023年4月，新版《生活飲用水衛(wèi)生標準》開始執(zhí)行，GB 5749-2006 的106項調(diào)整到97項，相關(guān)指標（嗅味物質(zhì)、消毒副產(chǎn)物）規(guī)定更為嚴苛。陳鋒指出，這其實恰好是陶瓷膜的發(fā)展機遇。

大家所認知的膜主要以有機膜為主，專注于陶瓷膜的天行健水務(wù)用了5年的時間學(xué)習(xí)了“什么叫做膜”，弄清楚陶瓷膜和有機膜之間的區(qū)別，把國際和國內(nèi)上所有的陶瓷膜基本全部進行了應(yīng)用和研究，并研發(fā)和生產(chǎn)出自己的陶瓷膜。

目前，無機膜中的陶瓷膜因其優(yōu)異的材料性能，已成為膜領(lǐng)域發(fā)展最迅速、最具有應(yīng)用前景的膜材料之一。

陶瓷膜水處理“短流程”工藝——未來水處理發(fā)展的方向

陶瓷膜飲用水水處理工藝（健康水）

陶瓷膜水處理工藝流程主要是“氣浮+陶瓷膜”。陳鋒介紹，一些人認為氣浮是用于污水處理領(lǐng)域，事實上，膜在過濾的時候怕的不是無機物濁度，1400濁度（NTU）的污水進來，對陶瓷膜沒有任何的影響，照樣能夠保證200的通量。膜怕的是有機物，特別是農(nóng)村用水看著很干凈，實際上里面含有大量的腐殖酸和絮凝狀膠體物，這類物質(zhì)對膜有重要的影響，導(dǎo)致膜很難清洗，需要使用化學(xué)清洗方法。在工藝應(yīng)用過程中，經(jīng)過十年的努力，天健水務(wù)發(fā)現(xiàn)氣浮可以有效去除這類物質(zhì)，所以認為“氣浮+陶瓷膜”是一組非常好的搭檔。

陳鋒介紹，在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，臭氧和陶瓷膜也是一對很好的搭檔，可以作為短流程工藝去推廣。前面的原水就用次氯酸鈉、高錳酸鉀、粉末活性炭作為應(yīng)急投加藥劑，平時能不加盡量不加，就像家里用的感冒藥、胃藥、頭痛藥，備著但不用。因為用濁度的方法無法檢測有機物的含量高低，是否啟用氣浮主要關(guān)注跨膜壓差，如果反洗間隔時間小于6小時，說明原水水質(zhì)發(fā)生了變化。我們用跨膜壓差的波動來自動檢測原水有機物含量是否增加，判斷氣浮是否需要開啟，如果不需要開啟氣浮，則直接用短流工藝。

如果藻類問題比較嚴重，如鐵錳超標，加入臭氧，對陶瓷膜而言則是邊用邊清洗，但是有機膜不適合，因為有機膜抗氧化效果沒有陶瓷膜好。針對余氯問題，天健水務(wù)自主生產(chǎn)的次氯酸鈉發(fā)生器可以確保管網(wǎng)的余氯。

陳鋒談到，“氣浮+陶瓷膜”是農(nóng)村飲用水常用的標準流程，公司最近有一個項目全部采用“氣浮+陶瓷膜”工藝，聯(lián)用效果非常好。

陶瓷膜主要包括片式陶瓷膜、板式陶瓷膜和管式陶瓷膜，目前市場應(yīng)用主要以板式陶瓷膜為主。從公司十多年的應(yīng)用經(jīng)驗來看，板式陶瓷膜不太適合飲用水的應(yīng)用，比較適用于污水處理，因為它會讓清洗變得復(fù)雜，而化學(xué)清洗會給供水廠運行管理帶來很大的麻煩。

陶瓷膜機械強度卓越，化學(xué)穩(wěn)定性強，運行維護簡單，親水好通量高，水資源回收率高，分離性能好，運行成本低，使用壽命長，廢膜可循環(huán)。陳鋒介紹，陶瓷膜最大的特性就是耐壓、抗壓，反洗可達到6~9公斤，但是板式陶瓷膜把它的優(yōu)點浪費掉了，變成了有機膜的板式運行，這是非?？上У摹?/p>

“陶瓷膜的缺點是初始投資成本高，產(chǎn)品種類少，應(yīng)用待提高。關(guān)于初始投資成本，如果從全生命周期來看，陶瓷膜與進口的超濾膜價格基本持平。”

陶瓷膜基本上以內(nèi)壓式為主，板式膜為外壓式。內(nèi)壓式膜的好處是容易清洗，沒有死角。天健水務(wù)目前正在研究取消反清洗的工藝，這與傳統(tǒng)有機膜的清洗方式是完全相反的。外壓式膜的死角比較多，有機膜的堵塞往往是兩邊膜端產(chǎn)生了很大的堵塞。

陶瓷膜污堵與清洗后示意圖

陶瓷膜應(yīng)用在鐵錳超標10倍的情況下，拆下來看里面的陶瓷膜堵塞情況如上圖的左方圖片，在空氣中放了兩個禮拜，再裝上去，已經(jīng)沒有通量，完全堵住了。經(jīng)過酸洗和堿洗之后，通量已經(jīng)恢復(fù)到了200，上圖右方是清洗之后的圖片。

有機膜污堵后清洗的難度比較大，如上圖所示。

陶瓷膜垃圾滲濾液項目污堵情況

陳鋒介紹，上圖是陶瓷膜垃圾滲濾液項目污堵情況，在排污端進行清洗的時候，出來的已經(jīng)不是泥水，而是像面條一樣的泥漿了。但在這樣的情況陶瓷膜還是可以正常運行。

“減人減藥”、“短流程”、“高品質(zhì)”、“無人值守”是現(xiàn)代化飲用水處理工藝追求的目標，也是天健水務(wù)研發(fā)創(chuàng)新一如既往追求的目標，陶瓷膜水處理的短流程工藝代表著未來水處理發(fā)展的方向。

陶瓷膜在全國多地推廣，十萬噸規(guī)模項目即將誕生

編輯：徐冰冰

天健水務(wù)在行業(yè)領(lǐng)跑和深耕二十年，國內(nèi)首家將陶瓷膜在飲用水中做了積極的探索和應(yīng)用，該工藝設(shè)備已在全國多地，迅速推廣。陳鋒介紹，目前做的項目案例規(guī)模基本都在5千噸以下，還沒有達到萬噸級規(guī)模，但是國內(nèi)馬上就會出現(xiàn)第一個十萬噸規(guī)模的陶瓷膜應(yīng)用示范案例。

陶瓷膜在市政供水、農(nóng)村供水、二次供水和農(nóng)村污水四個方面都得到了廣泛的應(yīng)用。

市政供水方面，陶瓷膜的使用壽命長；出水水質(zhì)穩(wěn)定，不受原水水質(zhì)波動的影響；可以和傳統(tǒng)的飲用水凈化工藝有機結(jié)合，成為飲用水廠的補充工藝及深度處理工藝，進一步保障了水廠供水的安全性。

在日本，應(yīng)用陶瓷膜技術(shù)處理飲用水最多，大約有118座以上的污水廠使用陶瓷膜，運行最久的陶瓷膜水廠至今已經(jīng)有30年了，最大規(guī)模為17萬噸/天。

陶瓷膜也在新加坡蔡厝港（Choa Chu Kang)水廠實現(xiàn)應(yīng)用，運行規(guī)模是18萬噸/天。

陶瓷膜在英國也有應(yīng)用，英國水處理公司SouthStaffs Water透露其正在進行陶瓷膜過濾工藝升級其HamptonLoade水處理廠，該項目預(yù)計在2024年8月竣工，屆時每天可以生產(chǎn)2.1億升（5500萬加侖）水，可為70萬用戶提供服務(wù)，而這也意味著該工廠將成為全球最大的陶瓷膜水處理工廠。

此外，陶瓷膜還在丹東太平灣自來水廠（3600m3/d）得到應(yīng)用。