陶瓷膜技术如何在短流程和多场景下实现“做好水”目标？
- 2023/12/29 13:40:50
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- 来源：中国水网
- 关键词:陶瓷膜农村污水处理生活饮用水
城市水处理需求不断增长，陶瓷膜随着中国农村分散式供水需求的增长正在不断推广应用。9月13日，浙江天行健水务有限公司(以下简称“天健水务”)董事长陈锋在“2023(第八届)供水高质量发展论坛”上介绍了基于陶瓷膜的低碳短流程高品质现代化饮用水技术与装备研发及示范。
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陶瓷膜行业面临的新机遇与新挑战
饮用水厂迎来新的挑战。2023年4月，新版《生活饮用水卫生标准》开始执行，GB 5749-2006 的106项调整到97项，相关指标(嗅味物质、消毒副产物)规定更为严苛。陈锋指出，这其实恰好是陶瓷膜的发展机遇。
大家所认知的膜主要以有机膜为主，专注于陶瓷膜的天行健水务用了5年的时间学习了“什么叫做膜”，弄清楚陶瓷膜和有机膜之间的区别，把国际和国内上所有的陶瓷膜基本全部进行了应用和研究，并研发和生产出自己的陶瓷膜。
目前，无机膜中的陶瓷膜因其优异的材料性能，已成为膜领域发展最迅速、最具有应用前景的膜材料之一。
02
陶瓷膜水处理“短流程”工艺——未来水处理发展的方向
陶瓷膜水处理工艺流程主要是“气浮+陶瓷膜”。陈锋介绍，一些人认为气浮是用于污水处理领域，事实上，膜在过滤的时候怕的不是无机物浊度，1400浊度(NTU)的污水进来，对陶瓷膜没有任何的影响，照样能够保证200的通量。膜怕的是有机物，特别是农村用水看着很干净，实际上里面含有大量的腐殖酸和絮凝状胶体物，这类物质对膜有重要的影响，导致膜很难清洗，需要使用化学清洗方法。在工艺应用过程中，经过十年的努力，天健水务发现气浮可以有效去除这类物质，所以认为“气浮+陶瓷膜”是一组非常好的搭档。
陈锋介绍，在应用过程中发现，臭氧和陶瓷膜也是一对很好的搭档，可以作为短流程工艺去推广。前面的原水就用次氯酸钠、高锰酸钾、粉末活性炭作为应急投加药剂，平时能不加尽量不加，就像家里用的感冒药、胃药、头痛药，备着但不用。因为用浊度的方法无法检测有机物的含量高低，是否启用气浮主要关注跨膜压差，如果反洗间隔时间小于6小时，说明原水水质发生了变化。我们用跨膜压差的波动来自动检测原水有机物含量是否增加，判断气浮是否需要开启，如果不需要开启气浮，则直接用短流工艺。
如果藻类问题比较严重，如铁锰超标，加入臭氧，对陶瓷膜而言则是边用边清洗，但是有机膜不适合，因为有机膜抗氧化效果没有陶瓷膜好。针对余氯问题，天健水务自主生产的次氯酸钠发生器可以确保管网的余氯。
陈锋谈到，“气浮+陶瓷膜”是农村饮用水常用的标准流程，公司最近有一个项目全部采用“气浮+陶瓷膜”工艺，联用效果非常好。
陶瓷膜主要包括片式陶瓷膜、板式陶瓷膜和管式陶瓷膜，目前市场应用主要以板式陶瓷膜为主。从公司十多年的应用经验来看，板式陶瓷膜不太适合饮用水的应用，比较适用于污水处理，因为它会让清洗变得复杂，而化学清洗会给供水厂运行管理带来很大的麻烦。
陶瓷膜机械强度卓越，化学稳定性强，运行维护简单，亲水好通量高，水资源回收率高，分离性能好，运行成本低，使用寿命长，废膜可循环。陈锋介绍，陶瓷膜最大的特性就是耐压、抗压，反洗可达到6~9公斤，但是板式陶瓷膜把它的优点浪费掉了，变成了有机膜的板式运行，这是非常可惜的。
“陶瓷膜的缺点是初始投资成本高，产品种类少，应用待提高。关于初始投资成本，如果从全生命周期来看，陶瓷膜与进口的超滤膜价格基本持平。”
陶瓷膜基本上以内压式为主，板式膜为外压式。内压式膜的好处是容易清洗，没有死角。天健水务目前正在研究取消反清洗的工艺，这与传统有机膜的清洗方式是完全相反的。外压式膜的死角比较多，有机膜的堵塞往往是两边膜端产生了很大的堵塞。
陶瓷膜污堵与清洗后示意图
陶瓷膜应用在铁锰超标10倍的情况下，拆下来看里面的陶瓷膜堵塞情况如上图的左方图片，在空气中放了两个礼拜，再装上去，已经没有通量，完全堵住了。经过酸洗和碱洗之后，通量已经恢复到了200，上图右方是清洗之后的图片。
有机膜污堵后清洗的难度比较大，陈锋介绍，陶瓷膜垃圾渗滤液项目在排污端进行清洗的时候，出来的已经不是泥水，而是像面条一样的泥浆了。但在这样的情况陶瓷膜还是可以正常运行。
“减人减药”、“短流程”、“高品质”、“无人值守”是现代化饮用水处理工艺追求的目标，也是天健水务研发创新一如既往追求的目标，陶瓷膜水处理的短流程工艺代表着未来水处理发展的方向。
03
陶瓷膜在全国多地推广，十万吨规模项目即将诞生
天健水务在行业领跑和深耕二十年，国内首家将陶瓷膜在饮用水中做了积极的探索和应用，该工艺设备已在全国多地，迅速推广。陈锋介绍，目前做的项目案例规模基本都在5千吨以下，还没有达到万吨级规模，但是国内马上就会出现第一个十万吨规模的陶瓷膜应用示范案例。
陶瓷膜在市政供水、农村供水、二次供水和农村污水四个方面都得到了广泛的应用。
市政供水方面，陶瓷膜的使用寿命长；出水水质稳定，不受原水水质波动的影响；可以和传统的饮用水净化工艺有机结合，成为饮用水厂的补充工艺及深度处理工艺，进一步保障了水厂供水的安全性。
在日本，应用陶瓷膜技术处理饮用水最多，大约有118座以上的污水厂使用陶瓷膜，运行最久的陶瓷膜水厂至今已经有30年了，最大规模为17万吨/天。
陶瓷膜也在新加坡蔡厝港(Choa Chu Kang)水厂实现应用，运行规模是18万吨/天。
陶瓷膜在英国也有应用，英国水处理公司SouthStaffs Water透露其正在进行陶瓷膜过滤工艺升级其HamptonLoade水处理厂，该项目预计在2024年8月竣工，届时每天可以生产2.1亿升(5500万加仑)水，可为70万用户提供服务，而这也意味着该工厂将成为全球最大的陶瓷膜水处理工厂。
此外，陶瓷膜还在丹东太平湾自来水厂(3600m³/d)得到应用。
陶瓷膜有一个特点，出厂水没有波峰，按照正常的情况下，浊度永远在0.05以下的，没有反洗水的浊度波动。陈锋介绍，常山宋畈自来水厂(2400m³/d)也是没有气浮装置的，2400m³/d ，没有硬化地面，直接在上面设计了钢棚结构。
湖南蓝山陶瓷膜水处理系统(5000吨/日)，用了5天时间安装，2天调试实现通水，解决了疫情第一年湖南蓝山县的缺水问题。
目前在嘉兴贯泾港水厂的陶瓷膜项目(5000吨/日)，项目已经运行半年，计划运行一年，也是为了后面做陶瓷膜和超滤膜应用实验。
在农村供水中，陶瓷膜工艺流程短，占地面积小，相比常规工艺，短流程水处理工艺即可稳定保障出水水质。适用于苛刻环境，抗微生物能力强，无论是溪沟水、小水塘等农饮水水源受限地，亦可稳定运行，保障出水水质。
天健水务结合气浮预处理及絮凝消毒工艺为一体的全新水处理净水装置，采用全自动运行，充分解决了农饮水供水的难点和痛点。该工艺成套设备已在全国多地推广，得到了水利部、浙江省、福建省、湖南省等相关领导的广泛好评与高度赞扬。
此外，陶瓷膜抗压能力卓越，能够解决二次污染问题，水头损失很小，有效地解决了供水最后一公里的问题。
共同富裕水先行，陶瓷膜是未来发展的方向。天健水务深耕水务行业20年，以“水保姆”的服务理念，实现了从“有水喝”、“喝好水”到“健康水”的社会责任。
做好水，做好水，就是行善积德。上善若水，知行合一，天健水务一直秉持“企业对员工负责、员工为客户服务、客户予企业信赖”的水循环企业文化理念，为人民天天能够用上健康的水而服务。
原标题：陶瓷膜技术如何在短流程和多场景下实现“做好水”目标？
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