中空纤维膜提升水处理能力

　　主持：陶璐璐
    嘉宾：中国环境科学学会理事、天津工业大学党委书记 张宏伟
    “我国城市污水排放量每年可达450多亿立方米，九成以上的污水未经处理或有效处理就直接排放掉，水污染又加剧了水资源的进一步短缺，形成了恶性循环。对于我国目前200多个城市缺水、40多个城市严重缺水的现状来说，科学的水处理迫在眉睫。”水处理中空纤维膜材料集成技术及其应用研究项目的带头人、天津工业大学校党委书记张宏伟如是说。
　　日益严峻的水资源短缺形势，已经成为制约我国经济和社会发展的瓶颈之一。膜技术是2l世纪最具发展前景的高新技术之一，已成为水资源产业中不可缺少的一项重要技术，水环境的严重恶化和严重短缺问题，使膜技术在水处理方面的应用成为各个国家研究和发展的方向和目标。水处理中空纤维膜材料集成技术的研发应用正是我国在水处理能力方面的一次重大提升。
　　四大创新点缩短与国际水平差距主持人：作为我国水处理方面重要的自主研发项目，请您简单介绍一下水处理中空纤维膜材料集成技术的立项背景。
　　张宏伟：膜技术是国内外公认的最具发展前景的高新技术，实现膜技术的技术集成化、设施装备化、工程规模化、操作自动化是膜产业界的发展趋势。国际上膜法深度处理回用系统占城市污水处理回用系统的95%以上。在节约使用有限淡水资源的同时，更需要提高污水循环利用率，因此，我国膜技术在水资源再利用领域的应用面临巨大的市场空间。
　　主持人：此前，国内外膜技术在水处理中遇有哪些技术瓶颈，该项目如何突破这些瓶颈？
　　张宏伟：目前我国膜技术应用推广时间还较短，现有市场份额小，大多数工程仍采用进口膜组件，使用国内具有自主知识产权膜产品的大型工程比较少。针对这些情况，我们开发出具有完全独立知识产权的、世界先进水平的民族品牌膜材料集成及应用技术显得尤为重要。
　　在膜技术的规模化应用中，我们要解决抗污染、低能耗膜法水处理过程的关键集成技术，完善大型工程技术装备标准化和系列化、工程应用技术标准化和规范化问题。为缩短国产膜产品与国外产品的差距，我们一方面从原始创新入手，融合并发挥环境工程、化工分离技术、功能材料等学科综合优势，包括应用基础研究、工程化放大、产业化应用。另一方面，我们依托具有自主知识产权的高性能中空纤维膜材料，开发出适于面向水处理的中空纤维膜材料集成技术及应用技术。
　　主持人：与以往的膜技术相比，该项目的创新点有哪些？
　　张宏伟：我们这个项目的创新点主要体现在四个方面：一是研发了大通量、高抗污染、功能化的膜材料及组件，与传统膜组件相比，通量提高20%以上，能耗水平降低15%以上；二是采用辐射接枝技术制备了大通量高抗污染聚偏氟乙烯PVDF中空纤维膜，抗污染性较传统技术提高50%以上；三是采用超声技术与小波信号分析相结合（UTDR），为膜污染的量化监测及控制提供了先进的分析手段，使国产膜污染实时监测技术达到了国际先进水平；四是设计了模块化的连续膜过滤（CMF）、低耗型的浸入式连续膜过滤（S-CMF）、集成膜生物反应器（ISMBR），实现了各领域水处理的高效应用。
　　提供个性化解决方案成本低于国外同类产品主持人：企业使用这项技术的成本如何？对企业规模等方面是否有特殊要求？
　　张宏伟：我们这个项目属于面向工程应用的技术集成开发，通过不同领域及层次的核心技术组成，可以按照不同的企业及用户要求提出解决方案，因此，可满足不同规模和要求的企业，其成本要远低于国外同类产品。
　　主持人：该项目是否已进入工业化阶段？
　　张宏伟：多年来，天津工业大学和天津膜天膜科技股份有限公司着力在中空纤维分离膜组件、装备及其装置应用技术等方面开展基础和工程化及开发应用研究。2004年天津膜天膜科技股份有限公司完成国家计委产业化示范工程项目，建成年产300万平方米、亚洲规模最大的溶液纺聚偏氟乙烯中空纤维膜生产示范基地。
　　我们的项目于2003年开始，在国家973计划、863计划及天津市科技创新基金的支持下，对面向水处理的系列化、成套化的高性能国产中空纤维膜组件、膜装备，及配套控制运行技术进行攻关，从应用基础研究、工程化放大、产业化及应用等方面进行了系统的研究与开发，已成功应用于数十项国家和省部级示范工程及企业项目。
　　主持人：到目前为止，该项目取得了哪些经济和社会效益？
　　张宏伟：目前世界分离膜市场规模已超过100亿美元，在各种超/微滤膜市场中，中空纤维膜产品已超过70%。其市场前景十分广阔，天津工业大学及天津膜天膜科技股份有限公司具有自主知识产权的中空纤维膜材料、组件、装备及运行控制方法，对膜技术产业的发展起到了重要作用，攻克国产膜技术在规模化应用中的关键技术，加速产品系列化，形成工程化成套化技术和装备，提升整个膜行业技术水平，推动膜技术产业化的快速发展。
　　该项目研发成果已成功应用于新加坡UNITED ENVIROTECH LTD公司、荣成钢铁集团、泰达新水源、空港物流加工区、梅花味精集团等数十项国家和省部级示范工程及企业项目。其水处理量达到2.5亿立方米/年，在建项目1亿立方米/年，有力提升了我国中空纤维膜材料和水处理的技术水平。
　　天津膜天膜科技有限公司2008年销售中空纤维分离膜组件共计360套，销售相关成套水处理装备13套，实现销售收入3812万元；2009年销售相关膜组件590套，销售相关成套水处理装备28套，实现销售收入4756万元；2010年销售相关膜组件870套，销售相关成套水处理装备43套，实现销售收入7265万元。