技術(shù)在水處理與回用領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展趨勢

謝謝膜技術(shù)在水處理與回用領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展趨勢中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心欒兆坤題錄

概述

水污染控制與水處理現(xiàn)狀

膜技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

膜技術(shù)發(fā)展趨勢

我國膜技術(shù)問題

新型納濾膜和疏水研究進(jìn)展題錄

概述概述-重大瓶頸問題

“十五”期間，在我國經(jīng)濟(jì)快速增長，資源、能源消耗大幅度增加的情況下，國家環(huán)境保護(hù)計劃目標(biāo)和指針沒有完成(削減10％),嚴(yán)峻環(huán)境污染狀況卻沒有得到根本改變，尤其我國水環(huán)境污染加劇態(tài)勢未能得到有效遏制。

主要河流污染負(fù)荷不斷增加、湖泊水庫富營養(yǎng)化日趨加劇，污染治理進(jìn)展艱難，飲用水安全受到嚴(yán)重威脅。

水環(huán)境污染進(jìn)一步加劇我國水資源的供需矛盾，已經(jīng)成為制約我國社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大“瓶頸”問題。概述-國家戰(zhàn)略問題

我國水環(huán)境污染突出問題已引起國務(wù)院和各級政府部門高度關(guān)注，2005年國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定》（國發(fā)[2005]39號），明確提出“---加強(qiáng)水污染防治----”，2006年，“十一五”國家科技支撐計劃發(fā)展綱要，將資源、環(huán)境領(lǐng)域的技術(shù)放在了優(yōu)先位置，2007年國家進(jìn)一步提出了“節(jié)能減排”戰(zhàn)略部署。目的：確?！笆晃濉敝饕廴疚锟偭肯鳒p任務(wù)如期實(shí)現(xiàn)，概述-突出問題與途徑

水環(huán)境污染治理與城市污水處理已成為當(dāng)前我國各級政府的突出問題。

嚴(yán)格控制高耗水工業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)用水量是國家實(shí)施節(jié)水戰(zhàn)略目標(biāo)的核心問題。

提高城市污水回用率和工業(yè)廢水重復(fù)利用率是解決水資源短缺的根本途徑。題錄

水污染控制與水處理現(xiàn)狀水污染控制與水處理技術(shù)現(xiàn)狀現(xiàn)狀與趨勢：

點(diǎn)源污染治理轉(zhuǎn)向區(qū)域水環(huán)境污染治理。

點(diǎn)源控制轉(zhuǎn)向資源化回用，實(shí)現(xiàn)“零排放”。

城市污水控制指標(biāo)從COD/BOD轉(zhuǎn)向深度除磷脫氮的綜合控制指標(biāo)。部分省市城市污水排放標(biāo)準(zhǔn)從一級B標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。水污染控制與水處理技術(shù)現(xiàn)狀重點(diǎn)與難點(diǎn)

農(nóng)業(yè)面源、河湖內(nèi)源污染控制將是今后相當(dāng)長時間水環(huán)境污染控制需要解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)

中、小型城市污水和分散型生活污水處理將是今后水污染治理的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

提高水再生回用率，工業(yè)廢水“零”排放，城市污水回用率(5%→20%）將是今后水資源再利用的重點(diǎn)和難點(diǎn)?！八母摺惫I(yè)廢水(高濃度有機(jī)、重金屬、高磷、高氮、高鹽）將是當(dāng)前和未來工業(yè)點(diǎn)源污染治的重點(diǎn)和難點(diǎn)。水污染與水處理技術(shù)現(xiàn)狀技術(shù)需求；水環(huán)境治理:環(huán)保疏浚(原位控制)和生態(tài)修復(fù)技術(shù)。城市污水:城市污水深度除磷脫氮技術(shù)與藥劑.分散污水:無人值守自控，穩(wěn)定達(dá)處理技術(shù)與設(shè)備。工業(yè)點(diǎn)源:

工業(yè)廢水資源化回用處理技術(shù)與設(shè)備。劣質(zhì)水:海水淡化、苦咸水凈化處理技術(shù)與設(shè)備。技術(shù)特點(diǎn):先進(jìn)實(shí)用、經(jīng)濟(jì)高效、成熟可靠、穩(wěn)定安全、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。水污染與水處理技術(shù)現(xiàn)狀膜分離(過濾)技術(shù)將是今后城市、工業(yè)污廢水資源化回用處理技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。題錄

膜分離(過濾)技術(shù)概述在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中，明確提出建立創(chuàng)新型國家，發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級、解決制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展瓶頸問題。膜技術(shù)作為21世紀(jì)高新技術(shù)，以其低能耗、高效率被認(rèn)為是最理想的分離技術(shù)之一.概述近年來，隨著膜材料技術(shù)的快速發(fā)展，膜性能大幅度提高，價格逐年下降，膜堵塞和污染問題的解決，膜技術(shù)在水污染治理、水資源回用和飲用水安全供給等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，并成為水處理與回用的首選技術(shù)。

因此，膜技術(shù)將是未來解決我國水污染和水資源短缺、保障飲用水安全供給的最重要、最先進(jìn)，最有發(fā)展前途的水處理高新技術(shù)。

反滲透（RO）超濾（UF）納濾（NF）微濾（MF）電去離子技術(shù)（EDI）其他技術(shù)生物法污水處理技術(shù)機(jī)械過濾技術(shù)離子交換技術(shù)膜分離技術(shù)膜的分離特性微濾/超濾,納濾/反滲透膜都屬于親水膜系列，以壓力驅(qū)動的膜分離過程

反滲透0.0001納濾0.001超濾0.01微濾0.1微米1.0水市場——膜產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用m有氧/無氧處理二級澄清河水湖水地面水介質(zhì)過濾水活性炭過濾離子交換電滲析城市飲用水安全供給膜件件系統(tǒng)設(shè)計循環(huán)死端卷式濾件芯市政廢水處理與回用工業(yè)給、廢水處理與回用

管式產(chǎn)品大直徑中空纖維微濾/超濾超濾/納濾納濾/反滲透疏水膜應(yīng)用：小直徑中空纖維

微/超濾膜材質(zhì)主要有聚乙稀(PE);聚丙烯(PC),聚砜(PSU)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)。

近年，聚偏氟乙烯(PVDF)以其耐污染，高強(qiáng)度和通量大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為污水回用中優(yōu)選的超濾膜，并成為主流超濾膜。主要膜組器主要有中空纖維管式(85%)、平板板框，懸鏈?zhǔn)降取Ｖ圃旆椒ㄖ饕懈?熔融法)和濕紡絲法(相轉(zhuǎn)移法)膜材質(zhì)與膜組件發(fā)展趨勢膜材質(zhì)與膜組件發(fā)展趨勢

RO/NF膜已從最初的醋酸纖維素非對稱膜發(fā)展為當(dāng)今流行的對稱芳香聚酰胺復(fù)合膜，以及聚哌嗪酰胺類、磺化聚(醚)砜類等商業(yè)化復(fù)合型平板或卷式納濾膜。RO/NF膜組器以卷式為主流，約占91%以上，中空纖維式為5%，板框式為4%。主要為陶氏、海德能、世韓等國際膜公司壟斷。

RO可分為海水淡化膜(60mpa)、苦咸水膜及純水膜等(10mpa)。優(yōu)點(diǎn)

應(yīng)用高效節(jié)能石化過程無相變電子常溫運(yùn)行紡織工藝簡單冶金操作方便醫(yī)藥投資省生物工程占地少食品低污染環(huán)保膜中間相相Ⅰ相Ⅱ原料透過物傳質(zhì)推動力20世紀(jì)末到2l世紀(jì)初最有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一膜分離(過濾)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

微濾/超濾膜可有效截留膠體懸浮物、微生物(大腸菌）、大分子有機(jī)物。通量大，已商品化系列生產(chǎn)，技術(shù)成熟，價廉。廣泛用于城市污水的處理與回用、工業(yè)行業(yè)的節(jié)污減排和回收廢水中有用物質(zhì)、提高工業(yè)過程物質(zhì)分離效率和精度、降低生產(chǎn)過程的水耗、飲用水凈化等領(lǐng)域

對溶解性微有機(jī)(中、小分子，尤其消毒副產(chǎn)物)，金屬和重金屬鹽物質(zhì)(二價、高價鹽）等不能截留去除。膜分離(過濾)應(yīng)用范缺和缺點(diǎn)

納濾(NF)/反滲透(RO)由于膜孔比較致密，可有效截留<100分子量的各種低分子有機(jī)物、無機(jī)納鹽類等。因此，NF/RO膜主要用于生產(chǎn)飲用水和工業(yè)純水、超純水，進(jìn)行海水淡化、苦咸水淡化、微污染水處理、工業(yè)廢水/城市污水處理與回用、以及生產(chǎn)工藝水的處理等。

RO工作壓力大(～10MPa)能耗高，設(shè)備投資成本和操作、維護(hù)費(fèi)用高。最致命的是產(chǎn)水率低(理論<75%，實(shí)際<70%)，且排放大量濃水至今無法處理，直接排放嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。

低溫啟動難(<20℃)，北方水回用受到限制。膜分離(過濾)的優(yōu)缺點(diǎn)納濾膜截留分子量一般在200～1000范圍，介于反滲透和超濾之間。對二價及高價鹽具有較高脫除率。NF操作壓力低(一般為0.5～1.0MPa)，能耗和運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)水量大；設(shè)備投資，操作及維護(hù)費(fèi)用相對較低等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以有效去除水中殘留農(nóng)藥、異味物質(zhì)、消毒副產(chǎn)物和硝酸鹽、各種重金屬離子，部分截留去除鈣、鎂等兩價離子。

與RO相比，具有操作壓力低、能耗和運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)水量大、操作簡便、適用性強(qiáng)、安全可靠，便于與其它凈水單元過程耦合和集成等特點(diǎn)。膜分離(過濾)的優(yōu)缺點(diǎn)

鋼鐵行業(yè)：凈環(huán)水處理、脫鹽水處理、水回用

電力行業(yè)：電站鍋爐補(bǔ)給水、中低壓鍋爐工藝水

化工行業(yè)：冷卻循環(huán)、原料配制用水、水回用

電子工業(yè)：集成電路、硅晶片、顯像管沖洗用水

制藥行業(yè)：針劑、片劑、生化制品配制用水

食品飲料：飲用純凈水、食品配制工藝水

其它行業(yè)：市政供水、海水、苦咸水淡化、精細(xì)化工工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

NF膜在工業(yè)水質(zhì)軟化、城市污水回用，特別是在未來飲用水安全凈化處理方面，更展現(xiàn)出卓越優(yōu)異性能和巨大應(yīng)用前景，美國EPA列為21世紀(jì)最安全飲用水保障技術(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，市場需求快速增長。

1987年,美國建成了世界上第一座NF水廠(10萬m3/日),1999年法國巴黎建成了世界首座產(chǎn)34萬m3/日的水廠，其中納濾工藝產(chǎn)水達(dá)到14萬m3/日。膜材質(zhì)與膜組件發(fā)展趨勢分散型農(nóng)村微污染水質(zhì)安全處理在分散型農(nóng)村微污染水質(zhì)(淺層地下水)安全凈化處理具有應(yīng)用發(fā)展前景(1-20噸/小時)。低壓無塔安全衛(wèi)生

供水技術(shù)系統(tǒng)快速應(yīng)急分質(zhì)供水技術(shù)系統(tǒng)及設(shè)備4噸/小時生活用水箱源水袋式過濾器超濾膜凈水機(jī)反滲透膜凈水機(jī)壓力泵反滲透膜濃水自動加氯殺菌器1噸/小時純水水箱紫外消毒器

直飲水洗滌、洗浴/生活雜用水在四川安縣永安鎮(zhèn)災(zāi)區(qū)運(yùn)行的應(yīng)急快速安全分質(zhì)供水成套裝置

分質(zhì)供水，最大程度地提高水利用率用超濾和反滲透代替?zhèn)鹘y(tǒng)水處理法生化處理砂/水介質(zhì)活性炭過濾RO離子交換原水(湖，河)工藝水r澄清池石灰/絮凝劑Clarifier石灰/絮凝劑UFUFUFUFUFUF濾芯濾芯改進(jìn)RO性能澄清池排放液過濾改進(jìn)離子交換性能去除澄清池代替最后濾芯去除澄清及沙濾傳統(tǒng)水處理臭氧廢水回用EDIRO廢水

目前在工業(yè)水回用領(lǐng)域，微濾/超濾越來越多用于反滲透膜前端預(yù)處理?？捎行コ┧杏泻Τ煞?細(xì)菌和懸浮固體),捕獲硅酸鹽離子，減少進(jìn)入反滲透系統(tǒng)污物，降低工作壓力(~30%)，易反沖洗(中空纖維)。RO系統(tǒng)設(shè)計通量評估—RO前處理效果

RO通量(gfd)

水類型無前處理用UF前處理工業(yè)水 8-12 10-22經(jīng)處理的河水或溝渠水10-1413-22表面水(湖,水庫) 12-16 16-22深井 16-20 18-22RO滲透水20-22 20-22 用UF前處理，RO清洗頻率將減少2－10倍

微/超濾膜與生物組合技術(shù)---膜生物反應(yīng)器(membranebioreactor,MBR)以其自控程度高，占地面積小，凈化處理效率高，出水穩(wěn)定，適用范圍廣，安裝運(yùn)行簡便，且能夠規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化生產(chǎn)。在當(dāng)前和今后水回用工程中，尤其分散型生活污水(小區(qū)、機(jī)場、賓館、學(xué)校，村鎮(zhèn))發(fā)揮越來越重要作用，成為首選技術(shù)。膜生物反應(yīng)器(MBR)膜生物反應(yīng)器的示意圖外接(分體）式膜生物反應(yīng)器內(nèi)置式（一體化）膜生物反應(yīng)器進(jìn)水出水空氣進(jìn)水出水空氣循環(huán)水膜組器生物反應(yīng)器壓力泵膜組器生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器主要分為外接式膜生物反應(yīng)器和一體化膜生物反應(yīng)器(淹沒式膜生物反應(yīng)器)。全自控，無人值守，運(yùn)程預(yù)警，規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、系列化的一體化膜生物反應(yīng)器(淹沒式膜生物反應(yīng)器）是今后發(fā)展的重點(diǎn)。膜生物反應(yīng)器(MBR)

MBR膜技術(shù)發(fā)展趨勢

近年MBR技術(shù)的快速發(fā)展帶動了一批高性能（高強(qiáng)度、高通量、強(qiáng)抗化學(xué)氧化性）超濾/微濾膜材料發(fā)展，尤其高強(qiáng)度和高通量的PVDF膜材，這種PVDF膜的單根膜絲可承受近60kg拉力，膜通量達(dá)0.8m3/(m2d)。更適用大規(guī)模MBR處理工藝。除高性能膜材外，低能耗、抗污染的膜組器也是MBR技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。國際膜組器產(chǎn)品一般每2～4年就會更新?lián)Q代升級。

MBR膜技術(shù)發(fā)展趨勢

與10年前相比，用于膜組器的氣水比降低了80-90%，單個膜組器的處理能力增加了10倍，噸水膜組器投資降低了60%以上。

膜組器的未來發(fā)展方向是：具有更大膜面積和處理能力、更低成本和運(yùn)行能耗、更容易維護(hù)和管理的模塊化發(fā)展。國外膜技術(shù)發(fā)展趨勢

國外膜技術(shù)市場發(fā)展趨勢國外膜技術(shù)發(fā)展趨勢目前，美、日等發(fā)達(dá)國家的反滲透/納濾、超濾/微濾等主流膜技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，膜材料包括有機(jī)膜材料、無機(jī)膜材料和金屬膜材料等，膜組器包括中空纖維式、卷式、板式和管式等，產(chǎn)品達(dá)數(shù)百種。近年國際液體分離膜技術(shù)的主要發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：國外膜技術(shù)發(fā)展趨勢1)RO膜材料性能不斷增強(qiáng),膜組器型式趨于標(biāo)準(zhǔn)化。2)NF膜研制及應(yīng)用受到越來越多關(guān)注和發(fā)展3)高性能超濾快速發(fā)展，尤其MBR膜組器呈現(xiàn)多元化、模塊化和大型化發(fā)展趨勢。

膜技術(shù)市場需求趨勢 全世界中國膜技術(shù)市場規(guī)模2006年2010年2006年2010年（單位:億美金)生物技術(shù)膜技術(shù)市場10181.22.5食品工業(yè)膜技術(shù)市場2.84.61.282.46城市供水膜技術(shù)市場13211.32.1水循環(huán)再利用膜技術(shù)市場21331.44.3膜生物反應(yīng)器膜技術(shù)市場2.511.70.454.37反滲透膜技術(shù)市場20303.03.8微孔過濾透膜技術(shù)市場8.29.40.822.94超濾膜技術(shù)市場1318.91.32.9合計(億美金)108.5163.612.925.8合計(億人民幣)868130997194

在2006年全世界膜處理技術(shù)市場（其中反滲透膜技術(shù)處理市場和超/微濾膜技術(shù)處理市場各占約50%）規(guī)模大約為108.5億美金,到2010年將增長到163.6億美金（超/微濾膜技術(shù)處理市場將占有65%以上的份額）。中國膜技術(shù)市場規(guī)模大約為世界膜技術(shù)市場規(guī)模的十分之一,在2006年中國膜技術(shù)產(chǎn)品的銷售額約為13億美金,到2010年將猛增到25.8億美金（約200億元），市場之大,增長之快,舉世矚目。

膜技術(shù)市場需求趨勢供應(yīng)廠商PVDF膜產(chǎn)量（萬m2）說明Koch(US)科氏(美國)200GE(US)/Zenon(Canada)通用電氣(美國)/Zenon(加拿大)5002006年3月，GE以6.56億美元收購Zenon，戰(zhàn)略合作關(guān)系Simens(German)/USFilter(US)西門子(德國)/美凈(美國)500Simens于2004年收購USFilterAsahiChemical(Japan)/Pall(US)旭化成(日本)/Pall(美國)500中國總代理，戰(zhàn)略合作關(guān)系MitsubishiRayon(Japan)三菱人造絲(日本)500中國總代理，戰(zhàn)略合作關(guān)系Kubota(Japan)Kubota(日本)200其他600總計30002006年底，國際市場上膜主要由美國、加拿大、日本等國家的供應(yīng)商供應(yīng)，而用于水處理的超/微濾PVDF膜總膜面積約40，000萬m2（主要為給水），產(chǎn)值48億美元；而用于污水處理超/微濾膜的PVDF供應(yīng)總膜面積約3，000萬m2，產(chǎn)值18億美元（平均銷售價格為60美元/m2）。

膜技術(shù)市場需求趨勢供應(yīng)廠商PVDF膜產(chǎn)量（萬m2）說明天津膜天300用于給水，部分污水碧水源100用于污水處理?？诹⑸?0用于給水大連歐科70用于工業(yè)油氣分離山東招遠(yuǎn)膜天90用于給、污水四川美能200用于給、污水浙江歐美2000用于給、污水

2006年底，國內(nèi)市場上用于水處理的PVDF膜主要是天津、大連、浙江、海南等地的供應(yīng)商，供應(yīng)總膜面積700萬m2，產(chǎn)值約7-8億元人民幣。我國膜技術(shù)問題

膜技術(shù)在我國水處理與回用領(lǐng)域擁有巨大市場需求。據(jù)統(tǒng)計，2006年僅RO膜市場增長率就高達(dá)30%，至今仍保持持續(xù)增長勢頭。超濾(微濾)膜應(yīng)用更為廣泛，近3年市場銷售額一直保持近20%的增長速度。05年就已25億元。特別是近年MBR技術(shù)快速發(fā)展，04年我國MBR技術(shù)市場份額約為4000萬元；05年約為2.7億元；06年約為4.5億元；07年突破9億元。據(jù)估計，我國今后5年內(nèi)MBR技術(shù)產(chǎn)業(yè)將以50-100%年增長率高速發(fā)展，遠(yuǎn)高于國際平均增長率納濾膜及組器目前主要用于制藥、染料及石化、紡織選礦等產(chǎn)業(yè)中間體的分離與回收，在污廢水回用和安全飲用水凈化領(lǐng)域中的應(yīng)用尚處在發(fā)展階段，2005年銷售額約為1個億。預(yù)計在5年后，納濾膜在我國安全飲用水保障供給方面將會有巨大應(yīng)用發(fā)展空間。題錄

我國膜技術(shù)問題我國膜技術(shù)問題

整體上，目前我國膜技術(shù)產(chǎn)品與國外有較大明顯差距，特別是關(guān)鍵的膜材料和膜組器產(chǎn)品，缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)，先進(jìn)的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。目前在我國市場，國外膜材料和膜組器，國外產(chǎn)品占據(jù)了絕大多數(shù)份額。尤其。反滲透膜產(chǎn)品基本上被國外企業(yè)所控制(95%以上)，雖然少數(shù)國內(nèi)企業(yè)的反滲透膜已投入生產(chǎn)，但市場占有率甚少(2-5%)。我國膜技術(shù)問題與國外技術(shù)相比，我國納濾膜技術(shù)差距更大：還處于研發(fā)階段。所應(yīng)用的納濾膜及器件基本完全依賴進(jìn)口，缺乏自主研發(fā)的納濾膜材料及膜組器；在微濾/超濾產(chǎn)品方面，雖然目前種類比較多，但僅在中低端產(chǎn)品方面可以與國外產(chǎn)品抗衡(50%)，但高性能的高端產(chǎn)品仍是國外公司掌控(95%以上）。我國膜技術(shù)問題生產(chǎn)企業(yè)方面，我國目前膜生產(chǎn)企業(yè)總量遠(yuǎn)超過世界膜公司的總量，有上百家之多，但基本都是小規(guī)模且都在低端微濾膜和超濾膜，種類多但品質(zhì)差，更缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能膜材料產(chǎn)品，市場競爭力弱。原因在于:關(guān)鍵成膜及組器產(chǎn)業(yè)化技術(shù)尚未得到根本性突破并掌握,膜基質(zhì)材料-高分子聚合物的品質(zhì)性能與國外存在較大差距，膜企業(yè)不能形成大規(guī)模化，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn).后續(xù)研發(fā)力度不夠，研發(fā)多處于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)有膜改性；導(dǎo)致我國膜產(chǎn)品的進(jìn)口量不斷加大。這一現(xiàn)狀與目前國內(nèi)市場的巨大需求已形成強(qiáng)烈反差，不僅不適應(yīng)于我國水處理技術(shù)市場的巨大需求，且受制于人。題錄新型納濾膜研究進(jìn)展研發(fā)背景

鑒于國內(nèi)外膜技術(shù)研制發(fā)展現(xiàn)狀和今后國內(nèi)外市場巨大需求，課題組率先在國內(nèi)選擇具有自主創(chuàng)新，知識產(chǎn)權(quán)的新型納濾膜和疏水膜產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)，目前已取得顯著進(jìn)展。新型納濾膜研發(fā)背景

我國水環(huán)境污染直接威脅城鎮(zhèn)飲水安全保障供給，并對水廠處理工藝的安全可靠性提出挑戰(zhàn)，盡管已提出許多物理和生物聯(lián)用方法，如生物、化學(xué)氧化預(yù)處理、強(qiáng)化混凝、活性炭吸附、臭氧一活性炭聯(lián)用，等等。但都存在操作程序復(fù)雜，運(yùn)行周期短、處理不穩(wěn)定，制水成本高等缺點(diǎn)、且都不可能完全徹底去除所有有毒有害污染物，甚至還會產(chǎn)生新的污染物。

納濾膜以其不同超濾膜和反滲透膜的獨(dú)特性能，以及相對低廉價格、能耗和運(yùn)行費(fèi)用，因此在未來安全飲用水保障供給方面具有巨大市場需求。納濾膜的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.芳香聚酰胺類復(fù)合納濾膜2.聚哌嗪酰胺類復(fù)合納濾膜3.磺化聚(醚)砜類復(fù)合納濾膜4.混合型復(fù)合納濾膜1.始于20世紀(jì)80年代末2.處于實(shí)驗(yàn)室研究階段3.醋酸纖維素酯系商品膜4.無大型商品化膜及組件國內(nèi)國外新型芳香聚酰胺膜材料的優(yōu)越性

來源廣泛親水性好（酰胺基)價格低廉機(jī)械穩(wěn)定性(苯環(huán))耐氧化耐堿性成膜性能好耐污染選擇性高物化穩(wěn)定性不耐化學(xué)試劑操作壓力低不耐生物降解PH適用范圍較寬易水解

pH適用范圍窄

醋酸纖維素芳香聚酰胺具有廣泛的應(yīng)用前景,尤其未來在安全飲用水凈化處理領(lǐng)域具有巨大市場需求PMIACACTA

采用干-濕紡絲技術(shù)制備新型芳香聚酰胺納濾膜(流涎法制成平板膜/紡絲法制成中空纖維膜)

用于安全飲用水凈化處理(去除砷/重金屬、消毒副產(chǎn)物及低分子有毒有機(jī)污染物)新型芳香聚酰胺納濾膜研制對不同無機(jī)鹽的截留順序?yàn)?；NaAs205(96.3%)>Na2SO4(72.47%)＞MgSO4（64.55%）＞MgCl2（47.63%）＞NaCl（34.67%）

以上料液均為500ppm種類高的透鹽率高的鹽去除率生產(chǎn)廠家自制陶氏NF200自制陶氏NF90脫鹽率68%35-50%85-90%90%水通量30L/m2h34L/m2h

2831.8所制納濾膜性能對比新型芳香聚酰胺納濾膜性能新型疏水膜蒸餾濃縮技術(shù)與應(yīng)用題錄新型疏水膜蒸餾(MD)技術(shù)簡介高純水低溫側(cè)(20-30OC)高溫側(cè)（50－70OC)濃鹽水

疏水性微孔膜材質(zhì)：PTFE、PVDF、PP形式：平板、中空纖維疏水膜蒸餾(MD)技術(shù)是一種采用疏水微孔膜、以膜兩側(cè)的蒸汽壓力差為驅(qū)動力的新型傳質(zhì)分離過程。低溫膜蒸餾技術(shù)熱側(cè)循環(huán)只需要50

70℃，冷側(cè)循環(huán)20

30℃疏水膜在海水淡化、高鹽水回用、化工冶金等行業(yè)展現(xiàn)巨大廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。研發(fā)背景

在工業(yè)廢水中，化工、染料、食品、醫(yī)藥、淀粉等一些行業(yè)排放的高鹽度、高有機(jī)、高氨氮、高磷（簡稱“四高”廢水）等工業(yè)廢水，一直是水處理技術(shù)領(lǐng)域的難題，目前尚無經(jīng)濟(jì)有效的處理技術(shù)能夠使“四高”廢水處理達(dá)標(biāo)，已成為當(dāng)前水環(huán)境污染治理，工業(yè)節(jié)能減排的重大“頑癥”和“瓶頸”問題。疏水膜始于20世紀(jì)70年代。近年隨膜材質(zhì)快速發(fā)展和海水淡化，水資源的再生利用，疏水膜技術(shù)得到快速發(fā)展與關(guān)注，已成為21世紀(jì)重點(diǎn)關(guān)注并發(fā)展的新型膜分離技術(shù)

近年，課題組在國內(nèi)外率先開展新型中空疏水膜及組件制作和應(yīng)用研究

成功用于“四高”(高有機(jī)、高氨氮、高磷、高鹽度)工業(yè)廢水的回用處理，以及高砷/苦咸水凈化處理，不僅展示了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，而且具有巨大的社會環(huán)境效益。新型疏水膜蒸餾濃縮技術(shù)與應(yīng)用中空疏水膜紡絲裝置及組件研制并建立成套制膜裝置和試驗(yàn)操作平臺中空疏水膜紡絲裝置及組件

成功地紡制了膜通量高達(dá)17-21L/m2h的新型改性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維疏水膜。在新型中空纖維疏水膜紡絲及其膜組建制造方面，目前居國內(nèi)外領(lǐng)先并基本達(dá)到工業(yè)化中試生產(chǎn)階段。中空纖維疏水膜及試驗(yàn)?zāi)そM件中空纖維膜基本參數(shù)：檢測參數(shù)單位數(shù)據(jù)平均值檢測參數(shù)單位數(shù)據(jù)平均值內(nèi)徑mm0.92-1.050.99最大孔徑μm0.167-0.1970.182外徑mm1.13-1.31.22平均泡點(diǎn)Mpa0.20-0.220.21壁厚mm0.1-0.180.14平均孔徑μm0.152-0.1670.160泡點(diǎn)Mpa0.17-0.20.19膜通量aKg/m2h10.74-17.111.42PVDF膜絲膜組件外殼沉積物料液復(fù)合環(huán)氧樹脂疏水膜絲SEM觀察膜蒸餾通量檢測條件熱側(cè)流速：0.5m/s冷測流速：0.2m/s熱側(cè)介質(zhì)：0.6MNaCl冷測介質(zhì)：蒸餾水熱側(cè)溫度：50℃冷測溫度：25℃

新型PVDF中空疏水膜膜絲編號膜通量(kg/m2.H)低溫膜蒸餾試驗(yàn)操作平臺中空疏水膜低溫膜蒸餾試驗(yàn)操作平臺低溫膜蒸餾試驗(yàn)裝置研發(fā)了國內(nèi)外首臺中空纖維疏水膜蒸餾中試裝置(1噸/小時純水）路院長及院領(lǐng)導(dǎo)考察低溫膜蒸餾試驗(yàn)裝置2007年3月29日低溫膜蒸餾試驗(yàn)裝置技術(shù)研發(fā)成果

用于高鹽廢水(>30%排放,含鹽量＝3％)處理。通過膜蒸餾濃縮：熱側(cè)50~55℃，冷側(cè)25~30℃，通量10－15L/m2h，濃縮近20倍，熱側(cè)濃縮后高鹽水可達(dá)到結(jié)晶狀況,冷側(cè)產(chǎn)出高純水的電導(dǎo)率低于10，可直接回收高鹽水達(dá)到99.5％以上，實(shí)現(xiàn)“零”排放。A:熱側(cè)純水運(yùn)行B:低濃縮倍數(shù)運(yùn)行C:2%HCL清洗后低CF運(yùn)行D:高濃縮倍數(shù)運(yùn)行E:2%HCL+EDTA清洗,熱側(cè)純水運(yùn)行沉降+過濾+pH調(diào)節(jié),不同濃縮倍數(shù)連續(xù)運(yùn)行膜蒸餾脫鹽研究－長周期運(yùn)行影響膜蒸餾脫鹽研究－操作參數(shù)的影響混濁1、碳酸鈣顆粒物細(xì)、蓬松，不易造成膜孔堵塞2、整個膜蒸餾濃縮過程冷測電導(dǎo)率維持在2左右，說明膜的疏水性保持較好膜蒸餾脫鹽研究－無機(jī)污染物的影響碳酸鈣飽和溶液MD濃縮試驗(yàn)無機(jī)鹽（Ca2＋）與腐殖酸成垢對膜通量影響膜蒸餾脫鹽研究－無機(jī)/有機(jī)污染物影響對比1、天然有機(jī)物造成對膜蒸餾通量有影響，2、沉積物的種類、顆粒物的粒徑對膜通量、產(chǎn)水質(zhì)量產(chǎn)生影響膜蒸餾脫鹽研究－有機(jī)和懸浮顆粒物的影響不同PH條件下濃縮倍數(shù)隨MD過程鈣硬度的變化規(guī)律不同PH條件下MD濃縮過程中TP/TOC的變化規(guī)律濃縮過程中PH的

變化規(guī)律膜蒸餾脫鹽研究－水質(zhì)pH變化的影響膜蒸餾脫鹽研究－預(yù)處理方法研發(fā)成果

用于電廠工業(yè)循環(huán)冷卻水連續(xù)排放的廢垢水(CaCO3)回用處理,鹽度>2000mg/L；連續(xù)運(yùn)行，熱側(cè)55~60℃，冷側(cè)30℃，利用其余熱，濃縮10倍，濃縮后濃水鹽度達(dá)到近3萬mg/L。即可回收純水達(dá)95％以上，運(yùn)行費(fèi)用僅1元/噸。

將其用于石化(中石化合作研究）氯化環(huán)氧丙酮生產(chǎn)產(chǎn)生廢水（每生產(chǎn)1噸氯化環(huán)氧丙酮產(chǎn)生0.6噸含量為40mg/L的氯化鈣廢水)，熱側(cè)55~60℃，冷側(cè)30℃，濃縮10倍，濃縮后濃水氯化鈣達(dá)到約600mg/L。即可回收純水95％以上，同時其氯化鈣濃溶液通過噴霧干燥可回收作為溶雪劑。膜蒸餾應(yīng)用試驗(yàn)

將其用于氧化鋁工業(yè)(山鋁合作研究）廢堿水回收利用(5g/LNaOH/NaAlO3),在熱側(cè)55~60℃，冷側(cè)30℃，濃縮10倍，濃縮后濃水NaOH達(dá)到約500mg/L。即可回收純水95％以上，同時又可將其濃縮后的濃堿水再回用生產(chǎn)過程。膜蒸餾應(yīng)用試驗(yàn)

將其用于電解鎳工業(yè)(中國鎳業(yè)集團(tuán)合作)高礦化水的濃縮回用，濃縮10倍，即可回收純水95％以上，其濃縮后的濃廢水進(jìn)一步處理，實(shí)現(xiàn)“零排放”。

利用地?zé)嶙鳠嵩?，將其用于天津大港地?zé)岬V化水制備工業(yè)高純水，濃縮倍數(shù)6-8倍，可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。其綜合運(yùn)行成本<1元/噸。膜蒸餾應(yīng)用試驗(yàn)

對秦皇島淀粉廠的高有機(jī)高磷(COD>10,000mg/L、總磷>100mg/L，pH3

4)淀粉廢水，北京大興電子熒光屏生產(chǎn)排放的酸性高磷廢水(總磷>1000mg/L，pH1.5)，以及天津染料生產(chǎn)排放的2-萘酚染料中間體高鹽