陶瓷膜技术是如何在多领域、多场所实现“做好水”目标的？

2022年8月25日上午，浙江天行健水务有限公司总经理陈锋作了题为“陶瓷膜在饮用水处理中的应用”的演讲。他谈到， “减人减药”、“短流程”、“高品质”、“无人值守”是现代化饮用水处理工艺追求的目标，也是天健水务研发创新一如既往追求的目标，陶瓷膜水处理的短流程工艺代表着未来水处理发展的方向。天健水务行业领跑，专注陶瓷膜的研发与应用深耕十年，是国内首家将陶瓷膜在饮用水中做了积极探索和应用的企业，该工艺设备已在全国多地迅速推广，在市政供水、农村供水、二次供水中普遍有效应用。

为实现供水人孜孜以求的目标，膜法水处理成为提升工艺最有效途径

让百姓喝上干净水、安全水、健康水（高品质水、直饮水）是供水人孜孜以求的目标，目前，膜法水处理是提升常规水处理工艺最有效的途径。膜技术被誉为二十一世纪的水处理技术，也被称之为“第三代水处理工艺”，水处理行业已取得了广泛应用，目前产品主要以有机膜为主。

第一代饮用水水处理工艺（干净水）

第二代饮用水水处理工艺（安全水）

第三代饮用水水处理工艺（健康水）

陈锋谈到，膜法水处理相对于传统水处理技术拥有以下四方面优势：

标准化设计：每套系统各模块组成采用标准化、系列化设计。

设备化供货：系统以成套设备供货，不再以水厂土建水池为主体工程，占地面积小。

模块化安装：设备在工厂完成模块化组装后，再送至客户现场安装。缩短在客户现场的施工周期。

自动化控制：按照水务机器人模式设计，通过优化程序，及时调整运行数据，全自动无人值守，实现机器换人。

膜法水处理可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透，根据不同场景及不同水质成分，建议优质水源选用微滤，水库水处理选用超滤，河道水处理选用纳滤，海水及中水回用选用反渗透。四种不同的膜处理工艺，前者又可成为后者工艺的预处理，如天健水务在浙江海宁中水回用项目中双膜法的运用，即UF超滤膜为RO反渗透膜的预处理系统。

因优异性能，陶瓷膜成为发展最迅速、最具有应用前景的膜材料之一

膜分离技术是利用膜的选择分离功能实现料液不同成分的分离、纯化、浓缩的新型高效分离技术。根据材质不同，可分为有机膜、无机膜(以陶瓷膜为代表)和金属膜。目前，无机膜中陶瓷膜因其优异的材料性能，已成为膜领域发展最迅速、最具有应用前景的膜材料之一。

陶瓷膜是以氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2) 和碳化硅等粉体原料经特殊工艺制备而成的具有特殊选择性分离功能的高性能膜材料。

陈锋表示，陶瓷膜的材质决定陶瓷膜的亲水性、抗污性、耐高温性、耐酸碱性、热稳定性、机械强度等，目前氧化铝材质和碳化硅材质在市场的应用较多。

从陶瓷膜的构型分类，常见的为片式膜、板式膜及管式膜（多通道管式膜、单支膜管）。其中，片式陶瓷膜主要应用于工业污水处理，板式陶瓷膜主要应用于生活污水处理，管式陶瓷膜主要用于饮用水处理。

陶瓷膜通常具有3层结构（支撑层、过渡层及分离层），呈非对称结构。支撑层为分离层提供机械强度和支撑作用；过滤层介于分离层和支撑层之间，防止膜层与支撑体的脱落；分离层直接参与膜分离过程，是陶瓷膜的核心部分。

陶瓷膜具有十大突出优势，即机械强度卓越、化学稳定性强、运行维护简单、耐高温、亲水好通量高、水资源回收率高、分离性能好、运行成本低、使用寿命长、废膜可循环等特点。

但陶瓷膜初始投资成本高、产品种类少、应用待提高的缺点也客观存在。陈锋指出：“目前陶瓷膜的成本是进口有机膜的2倍、国产有机膜的4倍，虽然投资成本高，但全生命周期性价比远远优于其他膜。美得华陶瓷膜在日本已经有20年使用周期的记录。”

陈锋介绍到：“臭氧+气浮+陶瓷膜，我们认为该工艺流程是一种绝配。该工艺中的陶瓷膜应用原理是原水内压往外，再通过反冲洗排水， 6个小时进行一次反洗。”

标准化陶瓷膜短流程工艺图

现代化陶瓷膜短流程工艺图陶瓷膜工作原理图

“左下图为陶瓷膜未进行反冲洗并在空间放置两个月后的示意图，换做有机膜则会因为未进行适当保存而被报废，但陶瓷膜可通过化学药剂进行清洗（右下图）恢复通量，并可基本达到初始通量。”陈锋说道。

陶瓷膜污堵与清洗后示意图

深耕陶瓷膜水处理技术，在多领域实现做“好水”、“做好”水目标

“减人减药”、“短流程”、“高品质”、“无人值守”是现代化饮用水处理工艺追求的目标，也是天健水务研发创新一如既往追求的目标，陶瓷膜水处理的短流程工艺代表着未来水处理发展的方向。天健水务行业领跑，在市政供水、农村供水、二次供水中做了积极的探索和应用。

在市政供水领域：

陶瓷膜在市政供水领域应用中具有使用寿命长、出水水质稳定的优点，同时陶瓷膜可以和传统的饮用水处理工艺有机结合，成为饮用水厂的补充工艺及深度处理工艺，进一步保障水厂供水的安全性与稳定性。

据数据显示，目前陶瓷膜在日本、新加坡等国家都有较多的应用。日本有超118座水厂应用陶瓷膜技术处理饮用水，占水厂数总数的21%、供水量38%，日本运行最久的陶瓷膜水厂目前已运行约20年，最大规模为17万吨/天。新加坡蔡厝港水厂是目前应用陶瓷膜处理技术中全球规模最大的水厂，处理规模为18万吨/天。

英国水处理公司SouthStaffs Water透露其正在进行陶瓷膜过滤工艺升级其HamptonLoade水处理厂，该项目预计在2024年8月竣工，届时每天可以生产2.1亿升（5500万加仑）水，可为70万用户提供服务，而这也意味着该工厂将成为全球最大的陶瓷膜水处理工厂。

关于对陶瓷膜处理在市政供水领域的实际应用情况，陈锋以天健水务运行的丹东太平湾自来水厂、常山宋畈自来水厂和湖南蓝山陶瓷膜水处理系统三个项目进行了介绍。

丹东太平湾自来水厂，处理规模3600m³/d，原水浑浊度达2.69NTU，通过陶瓷膜水处理技术后，出水浑浊度降至0.06NTU。该项目工艺流程图如下：

常山宋畈自来水厂，处理规模为2400m³/d，原水浑浊度达3.63NTU，通过陶瓷膜水处理技术后，出水浑浊度降至0.02NTU。

湖南蓝山陶瓷膜水处理系统，处理规模为5000吨/日，原水浑浊度3.69NTU，通过陶瓷膜水处理技术后，出水浑浊度降至0.02NTU。

在农村供水领域：

近年来浙江省加快推动农村饮用水达标提标行动。2003年浙江省政府提出 “千万农民饮用水工程”，并列入五大百亿工程百亿基础设施建设计划；2018年12月17日浙江省政府领导提出农村饮用水达标提标行动，进入“千万农民饮用水工程”升级版新时代；2021年5月14日，浙江省举行了农村饮用水达标提标行动收官新闻发布会，会上正式对外宣布：浙江在全国率先基本实现“城乡同质饮水”目标。

农村饮用水供水水质要求

天健水务高质量推动农村饮用水达标提标行动，实现城乡同质标准，落实水质和水量达标，通过三年的努力，实现从“有水喝”到“喝好水”的转变，让浙江省的老百姓喝上健康的水。加快构建以城市供水县域网为主、乡镇局域供水网为辅、单村水厂为补充的三级供水网， 建立规模化发展、标准化建设、市场化运营、专业化管理的农村饮用水体系。坚持规划引领，一县一方案，分类推进县域农村饮用水达标提标工作，实现城乡供水一体化发展。实现“从源头到龙头”的全链条全过程建设。加强农村饮用水长效运行管护，落实县级统管责任，实行同城同质，统建统管以及统设计，探索建立适合农村供水实际的用水缴费制度。

天健水务陶瓷膜在农村供水应用中具有短流程保障水质、适用于苛刻环境的特性。目前，天健水务已研发出第一代净水工艺、第二代净水工艺、第三代净水工艺。工艺对比如下：

关于对陶瓷膜处理在农村供水领域的实际应用情况，陈锋以福建福鼎小白鹭水厂和湖南邵阳隆回向家村自来水厂等工程项目进行介绍。

福建福鼎小白鹭水厂，处理规模为240m³/d，陈锋介绍道：“处理后的出水与原水对比可以直观的看到膜处理技术的处理效果”。工艺流程图如下：

工艺流程图

原水池（左图）、气浮后的浮渣（右图）

湖南邵阳隆回向家村自来水厂，处理规模为500m³/d，原水浑浊度为8.6NTU，采用陶瓷膜水处理后出水浑浊度为0.05NTU。处理工艺流程图如下：

除以上介绍的两个项目之外，浙江省常山县农村供水项目（360吨/日）、上虞章镇泰山村农村饮用水处理系统（480吨/日）、福建福鼎赤溪村城乡供水一体化项目（720吨/日）、温州市乐清农村饮用水处理系统（120吨/日）等多个项目均为天健水务陶瓷膜处理工艺在农村供水应用中的典范。

天健水务结合气浮预处理及絮凝消毒工艺（次氯酸铝发生器）为一体的全新水处理净水装置，采用全自动运行，充分解决了农饮水供水的难点和痛点。该工艺成套设备已在全国多地推广，得到了水利部、浙江省、福建省、湖南省等相关领导的广泛好评与高度赞扬。

陈锋表示，国家水利部副部长叶建春、水利部李司长、水利学会周秘书长等众多业界领导对天健水务的项目进行实地参观考察后，都表示了认可与肯定。

同时陈锋表示，天健水务不仅将陶瓷膜水处理技术应用于水厂，还将便携家用的陶瓷膜和絮凝消毒一体机应用到水厂无法提供集中供水的山区贫穷村庄里。面对车辆无法通行的山路，天健人肩并肩将设备抬上山；面对贫穷的老百姓，天健水务为他们提供免费设备并进行安装使用。这一举动也得到了当地百姓的认可与赞许。

在二次供水领域：

陶瓷膜水处理技术应用于二次供水中具有抗压能力卓越、解决二次污染、水头损失很小的特性，解决了供水最后一公里的问题。陈锋表示：“建议二供加上陶瓷膜是有意义的，目前天健水务的陶瓷膜水处理技术已在水厂、学校、党校、公园以及家庭等多个场所进行安装使用。”

天健水务，深耕水务行业20年，以“水保姆”的服务理念，实现了从“有水喝”、“喝好水”到“健康水”的社会责任。对于陶瓷膜技术未来的发展，天健水务提出三点建议：

加大陶瓷膜技术宣传、政策扶持：积极宣传陶瓷膜技术的优势，推动其在水处理中的推广应用；加强陶瓷膜技术交流，尽快形成行业、国家设计规范；由国家积极出台政策，引导行业发展；

提高制膜技术，降低制备成本：研发陶瓷膜支撑体原料，利用建筑垃圾或自来水厂产生的污泥，变废为宝，降低制备成本；研发陶瓷膜支撑体结构，提升物理反洗效能；研发陶瓷纳滤膜产品，充分发挥陶瓷膜技术优势，提升净水工艺、技术；研发陶瓷膜新型材料，增加陶瓷膜的通量、降低运行压力；研发陶瓷膜集成技术，增加陶瓷膜的通量、降低运行压力；提高陶瓷膜的装填密度，增加陶瓷膜面积，减少占地；

拓展应用领域：推进并实现水处理全领域应用，市政自来水厂水质提升；海水淡化、净水纯水；应急供水、一体化装备；工业废水、园区废水；市政污水、有机污水；含油废水、焦化废水。

最后，陈锋表示：“陶瓷膜技术应用推广，未来可期！天健水务将始终遵循‘水’循环的企业文化，即企业对员工负责、员工为客户服务、客户予企业信赖，形成天地人的良性循环，生生不息。上善若水，知行合一，做好水，做好水，就是行善积德。水是生命之源，自然界需要干净的水，人类更加需要安全健康的水，任重而道远。同时，天健水务也在寻找“陶”同“瓷”合的天行健伙伴，寻求合作代理，诚聘营销技术，志同道合有识之士，一同解决行业难题，共同推动行业发展！”

来源：中国水网