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神奇“膜”法让污水还清 最新过滤膜可滤除重金属离子细菌和病毒

作者: 发布日期:2018-09-26 17:18

  传统污水处理,多采用絮凝、沉淀等方式,并不能完全去除水中的有机污染物和重金属,“膜”法水处理技术应运而生,它可以有选择地将污水进行料液分离,大大提升处理效果。在怀柔科学城,一家名为“水源”的科技企业,其膜法水处理技术近年来两度获得国家科技进步奖二等奖,打破了国外的技术垄断,处理后的污水甚至可以达到饮用水源的要求。目前北京的大部分污水处理厂都应用了该企业的膜技术装备,为实现碧水京城创造了条件。记者日前探访该企业,揭开污水处理的神奇“膜”法。 

  束状滤膜让污水变清“融入”自然  

  2007年,李锁定回国加入“水源”。当时这家企业在国内污水处理行业已经崭露头角,但掣肘也非常明显————过滤污水的膜完全依赖进口,“是污水处理技术核心的核心,我们必须搞自主研发,摆脱依赖。”如今已是该公司首席科学家的李锁定介绍说,他们尝试了无数种材料及配方组合,试验了上千次制造工艺,然后拿到各地的污水处理厂进行检验,历时两年终于研发出了适合中国不同地方水质的微滤膜、超滤膜,并构建了一套别具特色的膜生物反应器。这一技术打破了国外大公司的垄断,在2009年获得国家科技进步奖二等奖。 

  水源公司,记者见到了微滤膜和超滤膜,它们的外形完全不同于我们想象中的一张张“保鲜膜”,而是一根根细丝,集结成束状,再装入特制的一根根密封过滤管,或者一扇扇膜片内。这些细丝最粗也不过2毫米左右,最细的仅1毫米左右,“不要小看这一根根滤膜,它的中间是空心的,滤膜表面遍布小于0.1微米的小孔,不到头发丝直径的五百分之一,过滤时采用外压内抽的办法,污水透过滤膜进入空心区,截留污水中的细菌、病毒等,处理后的水从过滤管或者膜片的端部抽出。” 技术部经理赵小龙告诉对记者说。 

  据了解,采用水源自主研发的膜生物反应器,污水经过处理后可以达到地表四类水的标准,意味着这些水可以正常排放并回用,“融入”大自然水体环境,作为景观用水,用于绿化灌溉,“这样的水,我们就可以称它为再生水了。”李锁定说。 

  过滤重金属让污水变成饮用水 

  按照国家现行污水处理标准,污水通过处理达到一级A就已经合格。不过一级A的水质如果参照自然地表水标准,依然处于劣五类,连绿化灌溉的功能都不具备。通过膜生物反应器处理,达到地表四类的再生水,具备绿化灌溉的功能,但达不到饮用的要求。我国水资源并不丰富,饮用水更是缺乏。如何能把所有的水尽最大可能利用起来?水源组织力量开始了新的技术攻坚。 

  通过几年努力,他们在近年研发出了一种超低压选择性纳滤膜。这种过滤膜的孔径只有1纳米,也就是头发丝直径的五万分之一。如此细的孔径,意味着污水中几乎所有重金属离子、溶解性有机物、胶体、细菌和病毒都将被过滤去除,同时对人身体有益的低价无机盐却能够得到保留。因此,水质非常接近天然水。经过检测,超低压选择性纳滤膜处理的水,水质可以达到地表二类水的标准,也就是达到了集中式生活饮用水地表水源地的要求,“跟其他水源地水一样,这些水进入城市供水系统适当处理后,就可以进入千家万户。”李锁定说,污水变成饮用水,这就让水在自然环境下彻底循环起来。 

  去年,这项科技成果再度获得国家科技进步奖二等奖。李锁定告诉记者,他们研发的超低压选择性纳滤膜不仅处理工艺先进,而且生产成本只是国外同类产品的一半左右,同时这个系列的膜具有多种不同规格的产品,以适应国内不同地区的水质特性,这是国外产品所不具备的。中国的污水处理技术一跃进入了世界最前沿。 

  再生水已成北京“第二水源”  

  有了神奇的“膜”法,应用是关键。李锁定告诉记者,一扇膜片有3000膜丝,一个标准化膜组器有60扇膜片,一天可以净化上千吨水。膜的寿命更是可以达到58年,因此在污水处理厂的应用前景十分光明。 

  近年来,北京高度重视水环境的治理和改善,建设并升级改造了一批污水处理厂,。水源的“膜”也在这些水厂得到广泛应用。如北京密云再生水厂,是国内首个应用膜生物反应器的万吨级水厂,日处理污水4.5万吨。北京高碑店再生水厂,是全球规模最大的再生水厂,应用水源的膜法技术,日处理污水可达100万吨。 

  记者了解到,最先进的超低压选择性纳滤膜也已经在北京得到应用。北京翠湖新水源厂,使用这一膜技术,日处理水达2万吨,处理后水质都达到了作为饮用水源的要求。在北京,大部分污水处理厂都变成了再生水厂,用上了神奇的“膜”法。北京已建成再生水厂几十座,再生水年利用量超过10亿立方米,与南水北调水量相当。再生水已成为北京“第二水源”,与南水北调一起,成为中心城区水源可靠、供应水量集中的两大主力水源,对缓解“水荒”、保障城市用水起到了积极作用。 

  李锁定告诉记者,通过膜生物反应器处理污水,每吨成本只比常规污水处理高10%左右,而且出水水质高、占地面积小;即使用更先进的超低压选择性纳滤膜,相比远距离调水,其经济成本也非常有竞争力。此外由于膜生物反应器的成片膜浸泡在水里就能工作,因此污水厂修在地下也成了可能,这还能大大减少土地使用,北京、河北、云南、山西等地都建设了地下污水处理厂,地面如同城市公园,经济效益、社会效益都十分显著。 

  未来水处理有望用上物联网  

  2001年成立至今,水源在全国污水膜处理领域的市场份额已达七成以上。新材料、物联网等新技术将是这家高科技企业未来的主攻方向。李锁定说,未来他们将综合利用纳米新材料技术开发智能高效的膜分离技术与设备,同时匹配物联网技术,实现水处理设备的全自动运行与智能调控,比如一些城市的污水处理量很大,但受到占地等因素的影响,不适合建大规模集中式污水处理厂,就可以把厂区分散建设,通过物联网端口互相连接,在指挥中枢进行统一的操控。    

  水源科技公司的生产厂区,记者见到了一个特殊的集装箱货柜,它的箱体一侧连接着两条水管。李锁定告诉记者,这是一个小型的污水处理站,每天可处理污水100吨,目前厂区产生的污水都实现了自我处理净化,循环利用。     

  在李锁定看来,这种污水处理站在我国的乡村地区有非常好的应用前景,“100吨污水处理规模,几乎能满足一个100多户村庄的使用。站房就是集装箱,设备整合在里面,因此安装以及日常的维护都非常容易,乡镇一级设立一位技术员便可轻松胜任平时的维护,水源公司也可统一负责维护运营。”他说,事实上这种集装箱式污水处理站的处理能力可以从5吨到500吨不等,完全可以解决目前困扰我国不少地方的农村污水处理“最后一公里”难题,目前已经在怀柔、密云等区地区域大量应用,并广泛应用到了全国各地。    

  在城市里,不少家庭如今也已经纷纷使用净水机。李锁定说,家用净水机主要分为三大类:,一是传统的吸附过滤式净水器,可以过滤大颗粒的物质、吸附部分有机物,优点是技术相对简单,价格也相对便宜;。但缺点也很明显,滤芯需要频繁更换。;第二种是近年来很流行的反渗透净水器,它可以去除水中的所有物质,包括有害的细菌、病毒、重金属,也包括对人体有益的矿物质、微量元素,水非常干净,但不适合小孩与老人饮用,因为会导致体内微量元素的流失。     

  第三种就是应用了最新型纳滤膜的净水机,通过选择性过滤去除水中的细菌、病毒、重金属等有害物质,同时又保留了微量元素。记者了解到,目前市场上已经可以看到一些纳滤膜净水机在销售,价格与同规格的反渗透净水机相仿,“这应该会成为未来家用净水机的发展方向。”李锁定说。   

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来源:北京晚报 编辑:系统管理员