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)得到了專家組的一致認(rèn)可。
專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)，記者跟隨專家組看到了納米平板陶瓷膜的“真容”：只見幾十個(gè)由一片片白板模樣的陶瓷膜片堆疊形成的膜組件通過密密麻麻的管道連接成了一體，浸沒在反應(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4萬立方米/天，分兩期建設(shè)，各兩萬立方米/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）。
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，無需二沉池、反硝化濾池，大大簡化縮短了工藝流程。
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)污水兩萬立方米/天處理項(xiàng)目，開創(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)營成本的降低?！坝捎谔沾赡すに囃ㄟ^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)測分析，污泥排量較傳統(tǒng)工藝減少40%左右。
“近年來，浙江、江蘇等地相繼提出污水廠出水達(dá)到地表準(zhǔn)IV類水標(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，膜過濾技術(shù)擁有眾多傳統(tǒng)工藝無法比擬的優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景。”同行的一位專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，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?！睂＜医M一位專家表示，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)?！皬埣腋垌?xiàng)目運(yùn)行4年來，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?！痹趶埣腋凼腥A遠(yuǎn)環(huán)境科技有限公司納米平板陶瓷膜生產(chǎn)制造車間，母公司江蘇新芳科技集團(tuán)董事長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、長江等流域，黃和芳一直關(guān)注廢水處理新技術(shù)開發(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)，長期以來被國外企業(yè)所壟斷，成本高，不利于普遍推廣應(yīng)用?，F(xiàn)在，我們通過自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)品價(jià)格大幅低于進(jìn)口同類型產(chǎn)品，打下了在國內(nèi)廣泛推廣的基礎(chǔ)?！秉S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（例浸沒式PVDF中空纖維膜），但將時(shí)間拉長至20年，前者總投資低于后者近40%。
來源：中國環(huán)境
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