我國(guó)水處理用超濾膜取得新成果
居臨水而食百谷，故黃河長(zhǎng)江流域成為文明繁衍之地。但人們?cè)谙硎芩淖虧?rùn)的同時(shí)，也不斷地污染著水的純潔。于是，可持續(xù)的愿望，讓人們開(kāi)始了控制水污染的行動(dòng)。我國(guó)“水體污染控制與治理”重大專(zhuān)項(xiàng)已經(jīng)全面展開(kāi)并取得成效。最近，水專(zhuān)項(xiàng)飲用水主題“飲用水處理用PVDF膜組件及裝備產(chǎn)業(yè)化”課題即將迎接專(zhuān)項(xiàng)班組織的驗(yàn)收，意味著我國(guó)水處理用超濾膜在自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)產(chǎn)化方面又取得了新成果。
突破關(guān)鍵技術(shù)：從膜到膜組件
飲用水處理的目標(biāo)是最大程度地提高水質(zhì)，以往解決這一問(wèn)題需要很長(zhǎng)的技術(shù)流程，處理效率較低，而且水質(zhì)穩(wěn)定性也很難保證。近年來(lái)出現(xiàn)的超濾膜技術(shù)，由于具有工藝流程短、設(shè)備緊湊、操作運(yùn)行自動(dòng)化程度高、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，越來(lái)越受到青睞。其中，高性能膜材料是整個(gè)膜技術(shù)的核心，但這項(xiàng)產(chǎn)品一直為少數(shù)國(guó)際大公司壟斷。
在“飲用水處理用PVDF膜組件及裝備產(chǎn)業(yè)化”課題中，天津膜天膜科技股份有限公司、山東招金膜天有限責(zé)任公司、蘇州膜華材料科技有限公司分別承擔(dān)一個(gè)子課題。經(jīng)過(guò)三年的研究，各子課題均順利完成了課題目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破。
首先，課題突破了熱法（濕法）中空纖維膜生產(chǎn)技術(shù)。課題研發(fā)的該產(chǎn)品采用新的水溶性混合稀釋劑的制膜體系，徹底改變了傳統(tǒng)工藝模式，實(shí)現(xiàn)了重大工藝創(chuàng)新。該產(chǎn)品具有高強(qiáng)度、大通量、抗污染、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。而且，其生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)工藝降低了30%，從而改變了超濾膜產(chǎn)品成本居高不下的現(xiàn)狀，使高端膜產(chǎn)品在市政飲用水工程中的推廣應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。而以此產(chǎn)品為核心的膜集成技術(shù)將進(jìn)一步成為飲用水處理的基礎(chǔ)技術(shù)。
在成功制備出中空纖維膜的基礎(chǔ)上，三家子課題的承擔(dān)者分別研制定型了各自的膜組件，以及大型模塊化系統(tǒng)。如膜天膜公司完成飲用水專(zhuān)用壓力式UOT640D、浸沒(méi)式ST635D兩個(gè)膜組件，山東招金膜天公司的壓力式MTUF、浸沒(méi)式MTFPA組件，蘇州膜華公司的壓力式IMEM、浸沒(méi)式ISMF（C、D型）兩個(gè)系列三種型式的組件產(chǎn)品。三家還在膜組件基礎(chǔ)上，各自定型生產(chǎn)了適用于市政飲用水處理的模塊化水處理系統(tǒng)，將技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中。
圍繞超濾膜及組件的研制生產(chǎn)，三家子課題承擔(dān)者還實(shí)現(xiàn)了其他多項(xiàng)創(chuàng)新。如在研制生產(chǎn)熱法中空纖維膜過(guò)程中，完善了紡絲復(fù)配添加劑技術(shù)以及原料配置與添加技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)控。再如實(shí)現(xiàn)了壓力式、浸沒(méi)式膜組件及組器優(yōu)化集成裝備化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，以及膜法安全飲用水處理集成工藝創(chuàng)新等。
正是在這一系列突破創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，新型膜法飲用水處理在實(shí)踐中收到良好效果，也為科研提供了實(shí)證數(shù)據(jù)。
提高國(guó)產(chǎn)化率：從產(chǎn)業(yè)基地到示范試點(diǎn)
關(guān)鍵技術(shù)的突破創(chuàng)新，僅是打破壟斷的基礎(chǔ)，大規(guī)模的生產(chǎn)能力則是實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用的必要條件。三家子課題的承擔(dān)者為此分別在超濾膜組件裝備產(chǎn)業(yè)化上投入了很多力量，使產(chǎn)業(yè)化以及實(shí)際應(yīng)用獲得很大發(fā)展。
天津膜天膜公司目前已建成年生產(chǎn)能力為150萬(wàn)平方米的PVDF中空纖維超濾膜及組件生產(chǎn)基地。同時(shí)建成了具有標(biāo)志意義的大型膜法市政飲水處理示范工程兩個(gè)，即江蘇常州金壇第三自來(lái)水廠5萬(wàn)噸（每天）飲用水工程和天津南港工業(yè)區(qū)5萬(wàn)噸（每天）輸配水中心工程。前者以CMF超濾膜組件為核心，解決了當(dāng)?shù)靥孱?lèi)污染嚴(yán)重的困擾。后者也以CMF為核心，工程膜系統(tǒng)實(shí)際電耗、折舊費(fèi)等運(yùn)行成本低于每噸水0.15元，體現(xiàn)了非常高的經(jīng)濟(jì)性，滿足了南港工業(yè)區(qū)所屬工業(yè)和生活用水的需求，為工業(yè)區(qū)發(fā)展起到了奠基作用。此外，膜天膜公司還建立了其他7個(gè)水處理工程，以及30個(gè)農(nóng)村及小型飲用點(diǎn)，每天處理水規(guī)模共達(dá)到595.35噸。
山東招金膜天公司新增了適用于PVDF中空超濾膜的生產(chǎn)線，建立了產(chǎn)業(yè)化基地，目前每年產(chǎn)能達(dá)160萬(wàn)平方米。該課題建立了河北滄州綠源、安徽淮南袁莊2座膜法飲用水處理應(yīng)用示范工程，前者設(shè)計(jì)超濾裝置5套360支PVDF超濾膜組件，處理33600平方米/天飲用水，后者設(shè)計(jì)2臺(tái)機(jī)組，產(chǎn)水5040平方米/天。此外，在河北、山東、河南、黑龍江等地累計(jì)建成11項(xiàng)總處理規(guī)模14.01萬(wàn)平方米/天的超濾飲用水工程，并在山東完成了22個(gè)農(nóng)村和小型供水應(yīng)用點(diǎn)的建設(shè)，為農(nóng)村提供了飲用水凈化方案。
蘇州膜華公司現(xiàn)有廠房1.4萬(wàn)平方米，建成2條熱法中空纖維膜及組件專(zhuān)用生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力78萬(wàn)平方米。該子課題建立了示范工程2座，一是2011年7月投入運(yùn)行的上海徐涇水廠市政飲用水膜法處理工程，采用浸沒(méi)式超濾工藝，處理規(guī)模1萬(wàn)平方米/天，二是2013年12月泰安三合水廠市政飲用水處理示范工程，也采用浸沒(méi)式超濾工藝，處理規(guī)模為4萬(wàn)平方米/天。此外，還在吳江、蘇州等地完成了14項(xiàng)農(nóng)村及小型飲用水點(diǎn)建設(shè)。特別需要一提的是，膜華的熱法PVDF膜產(chǎn)品自2011至2013年用于市政給水的應(yīng)用規(guī)模達(dá)到17.45平方米/天，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用效果。
值得指出的是，這三家公司在承擔(dān)課題之前在飲用水行業(yè)均沒(méi)有很好的工程應(yīng)用基礎(chǔ)。在課題的支持下，他們經(jīng)過(guò)自身的不懈努力，終于實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)技術(shù)以及工程應(yīng)用的重大突破，編寫(xiě)了新時(shí)期技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化的一曲凱歌！
觀察
擴(kuò)大自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)：從創(chuàng)新平臺(tái)到人才培養(yǎng)
記者在采訪時(shí)了解到，這些子課題的承擔(dān)者雖然是企業(yè)，但在科研上投入了大量精力，并對(duì)課題內(nèi)容孜孜以求，務(wù)臻完善。這應(yīng)該是他們完成課題并取得豐富科研成果的原因。
天津膜天膜公司先后建立了膜材料研究室、分析實(shí)驗(yàn)室、膜及組件性能檢測(cè)平臺(tái)、膜組件工藝研發(fā)及清洗平臺(tái)。招金膜天公司依托其他單位建立了一體化膜研發(fā)評(píng)價(jià)平臺(tái)，并獲得國(guó)家發(fā)改委的認(rèn)定，平臺(tái)下包括7個(gè)專(zhuān)門(mén)實(shí)驗(yàn)室。這些平臺(tái)和研究室、實(shí)驗(yàn)室配備了先進(jìn)的儀器設(shè)備，保證了研究的精密和成功。蘇州膜華公司則與同濟(jì)大學(xué)市政給水研究室、清華大學(xué)化工系合作，開(kāi)展課題相關(guān)研究。
在數(shù)年的研究中，各子課題培養(yǎng)了一批年輕的技術(shù)人才，形成一支集膜材料開(kāi)發(fā)、工程設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)業(yè)化制造和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)化技術(shù)研發(fā)與工程應(yīng)用隊(duì)伍。人才及自主知識(shí)是一種可延續(xù)、可應(yīng)用的實(shí)力，已有的技術(shù)創(chuàng)新可以由人才去運(yùn)用，未來(lái)所需的技術(shù)則可依靠這些人才去繼續(xù)創(chuàng)新。這正是課題強(qiáng)調(diào)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng)的意義所在。
據(jù)了解，經(jīng)過(guò)這幾年的努力，課題承擔(dān)單位在我國(guó)飲用水處理用超濾膜市場(chǎng)的份額已經(jīng)有了大幅度上升。但這只是第一步。今后水專(zhuān)項(xiàng)還會(huì)繼續(xù)支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)化工作，支撐企業(yè)進(jìn)一步提升我國(guó)飲用水超濾膜生產(chǎn)和工程應(yīng)用水平。
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