在水處理領域，傳統有機膜產品因壽命較短和廢棄處理問題逐漸顯現出局限性。“雙碳”目標下，陶瓷膜產品因其?使用壽命、高運行通量、強耐污染性、易安裝維護、材料綠色環保等工藝特點，正成為現代綠色低碳污水處理技術發展的重要研究方向。
日前，中國環境科學學會組織的“華遠環境功能納米陶瓷膜技術產品應用推廣專家論證會”在江蘇省蘇州市張家港舉辦。張家港市華遠環境科技有限公司擁有完全自主知識產權的陶瓷平板膜產品和應用技術得到了專家組的一致認可。
專家組一行在考察了張家港市第三污水處理廠示范項目后認為，納米平板陶瓷膜產品在示范應用中體現了良好的運行效果，將在污水處理廠原位擴容和提標改造、飲用水深度處理及直飲水凈化領域具有較好的市場前景。
占地僅需傳統工藝的一半，污泥轉化為內碳源減少排放 在張家港第三污水處理廠廠區，記者跟隨專家組看到了納米平板陶瓷膜的“真容”：只見幾十個由一片片白板模樣的陶瓷膜片堆疊形成的膜組件通過密密麻麻的管道連接成了一體，浸沒在反應池中。
據張家港市第三污水處理廠工作人員介紹，污水廠總設計規模為4萬立方米/天，分兩期建設，各兩萬立方米/天。一期工程采用DE氧化溝工藝，于2008年底投入運行；二期采用了陶瓷膜工藝，于2019年9月開工建設，同步對一期工程進行提標升級，2020年底投入運行。目前，污水處理廠出水水質可以穩定滿足“蘇州特別排放限值”（地標準IV類）。
圖為張家港市第三污水處理廠二期納米平板陶瓷膜示范項目被吊起供展示的膜組件。
“受廠區預留地面積的制約，二期占地僅是一期的一半。”張家港市華遠環境科技有限公司副總經理張保恩介紹，相比傳統污水處理工藝，納米平板陶瓷膜生物處理技術以新型功能納米陶瓷膜為核心，將其與傳統的“串級”污水生化處理工藝“并級”為一個單元，無需二沉池、反硝化濾池，大大簡化縮短了工藝流程。
同樣的例子還有2022年4月投運的廣東環保集團肇慶鼎湖區城區污水兩萬立方米/天處理項目，開創性采用圓形陶瓷膜污水處理工藝一體化設施，廠區總占地僅4700平方米，項目建設周期僅需六個月。
張保恩還介紹，不僅是占地面積的大幅減少，還有綜合運營成本的降低。“由于陶瓷膜工藝通過對不同分區的溶解氧濃度進行精確控制，在微氧狀態下使菌體共生，形成短程硝化—反硝化及厭氧氮氧化過程，利用剩余污泥作為內碳源有機物基底參與脫氮，既降低了有機污泥的排放，又減少了外碳源需求，降低了藥劑投加費用，在不加或少加藥劑的條件下實現出水TN（總氮）低于10mg/L。”他指出，據張家港市第三污水處理廠和肇慶鼎湖區城區污水處理項目數據監測分析，污泥排量較傳統工藝減少40%左右。
“近年來，浙江、江蘇等地相繼提出污水廠出水達到地表準IV類水標準，水處理廠正由傳統工藝向高效短流程、節能減排方向發生轉變，對精細、高效、出水水質提出更高要求。膜過濾技術相對傳統工藝占地面積小、出水水質高，在國家大力倡導清潔生產、循環經濟、節能降耗、集約用地的大環境下，膜過濾技術擁有眾多傳統工藝無法比擬的優勢和廣闊的發展前景。”同行的一位專家組成員向記者表示。
陶瓷膜還是有機膜？算一算全生命周期的經濟賬 不過，作為一種非常有前景的污水處理技術，膜處理技術也有賴于膜的產品特性，包括膜通量、膜機械性能、膜化學性能、膜使用壽命、膜污染等，都影響著膜工藝的穩定運行，也一定程度上制約了膜處理技術的發展。
“目前，水處理領域應用較多的膜產品是有機膜，但它容易受化學腐蝕、膜污染和機械損傷等因素影響，導致使用壽命相對較短，通常為3年—5年。同時，廢棄后還面臨有機廢棄物如何處置等一系列難題。”專家組一位專家表示，據他了解的情況，不少污水處理廠因報廢有機膜無法處理而只能將其暫時擱置在廠區。
相比而言，陶瓷膜產品具有壽命長達20年以上，通量高、機械強度高、化學穩定性好、耐酸堿、耐氧化、能夠循環利用等環保特點。“張家港項目運行4年來，納米平板陶瓷膜產品的性能與初始狀態保持一致，在線化學清洗完全可恢復至初始的狀態。等陶瓷膜用了20年以后，還可以粉碎做耐火材料繼續利用。”在張家港市華遠環境科技有限公司納米平板陶瓷膜生產制造車間，母公司江蘇新芳科技集團董事長黃和芳拿起一片納米平板陶瓷膜向記者介紹。
據了解，江蘇新芳科技集團組建于2005年12月，前身為1982年春創辦的大新毛紡織廠，是國內知名的粗紡企業、半精紡紗線生產基地。由于紡織印染行業工業廢水處理難度大，又緊鄰太湖、長江等流域，黃和芳一直關注廢水處理新技術開發。同時，面對新一輪環保產業發展需要，企業也在尋求向環保高精尖領域轉型。2018年5月，集團投入5000萬元創辦了張家港市華遠環境科技有限公司。2019年4月9日，華遠納米陶瓷膜項目正式開工奠基，于2019年年底建成投產。
走進企業偌大的生產車間，自動化流水線上只需幾個員工操作，一塊塊被擠壓成型的陶瓷膜被源源不斷地輸往生產線，完成微波干燥、燒成、切割、噴膜等多道復雜工藝，生產好的陶瓷平板膜整裝待發。
圖為張家港市華遠環境科技有限公司納米平板陶瓷膜生產線。
“平板陶瓷膜作為新一代的高端膜技術，長期以來被國外企業所壟斷，成本高，不利于普遍推廣應用。現在，我們通過自主研發實現規模化生產，產品價格大幅低于進口同類型產品，打下了在國內廣泛推廣的基礎。”黃和芳給記者算了一筆賬，從全生命周期考慮，納米平板陶瓷膜雖然前期投資高于有機膜（例浸沒式PVDF中空纖維膜），但將時間拉長至20年，前者總投資低于后者近40%。
來源：中國環境
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