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“饮用水处理用PVDF膜组件及装备产业化”课题获突破
《中国建设报》记者 薛秀春 / 时间:2014-10-15 16:17:00
  据中国建设报网2014年10月13日讯 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常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企业垄断。
  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企业、山东招金膜天有限责任企业、苏州膜华材料科技有限企业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。如膜天膜企业完成饮用水专用压力式UOT640D、浸没式ST635D两个膜组件,山东招金膜天企业的压力式MTUF、浸没式MTFPA组件,苏州膜华企业的压力式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。
  天津膜天膜企业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,膜天膜企业还建立了其他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。
  山东招金膜天企业新增了适用于PVDF中空超滤膜的生产线,建立了产业化基地,目前每年产能达160万平方米。该课题建立了河北沧州绿源、安徽淮南袁庄2座膜法饮用水处理应用示范工程,前者设计超滤装置5套360支PVDF超滤膜组件,处理33600平方米/天饮用水,后者设计2台机组,产水5040平方米/天。此外,在河北、山东、河南、黑龙江等地累计建成11项总处理规模14.01万平方米/天的超滤饮用水工程,并在山东完成了22个农村和小型供水应用点的建设,为农村提供了饮用水净化方案。
  苏州膜华企业现有厂房1.4万平方米,建成2条热法中空纤维膜及组件专用生产线,年生产能力78万平方米。该子课题建立了示范工程2座,一是2011年7月投入运行的上海徐泾水厂市政饮用水膜法处理工程,采用浸没式超滤工艺,处理规模1万平方米/天,二是2013年12月泰安三合水厂市政饮用水处理示范工程,也采用浸没式超滤工艺,处理规模为4万平方米/天。此外,还在吴江、苏州等地完成了14项农村及小型饮用水点建设。特别需要一提的是,膜华的热法PVDF膜产品自2011至2013年用于市政给水的应用规模达到17.45平方米/天,取得了良好的经济效益和应用效果。
  值得指出的是,这三家企业在承担课题之前在饮用水行业均没有很好的工程应用基础。在课题的支撑下,他们经过自身的不懈努力,终于实现了生产技术以及工程应用的重大突破,编写了新时期技术创新和产业化的一曲凯歌!
  扩大自主常识产权:从创新平台到人才培养
  记者在采访时了解到,这些子课题的承担者虽然是企业,但在科研上投入了大量精力,并对课题内容孜孜以求,务臻完善。这应该是他们完成课题并取得丰富科研成果的原因。
  天津膜天膜企业先后建立了膜材料研究室、分析实验室、膜及组件性能检测平台、膜组件工艺研发及清洗平台。招金膜天企业依托其他单位建立了一体化膜研发评价平台,并获得国家发改委的认定,平台下包括7个专门实验室。这些平台和研究室、实验室配备了先进的仪器设备,保证了研究的精密和成功。苏州膜华企业则与同济大学市政给水研究室、清华大学化工系合作,开展课题相关研究。
  在数年的研究中,各子课题培养了一批年轻的技术人才,形成一支集膜材料开发、工程设计与运营、产业化制造和应用开发的专业化技术研发与工程应用队伍。人才及自主常识是一种可延续、可应用的实力,已有的技术创新可以由人才去运用,未来所需的技术则可依靠这些人才去继续创新。这正是课题强调自主常识产权和人才培养的意义所在。
  据了解,经过这几年的努力,课题承担单位在我国饮用水处理用超滤膜市场的份额已经有了大幅度上升。但这只是第一步。今后水专项还会继续支撑相关产业化工作,支撑企业进一步提升我国饮用水超滤膜生产和工程应用水平。
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