陶瓷膜技術是如何在多領域、多場所實現“做好水”目標的？

2022年8月25日上午，浙江天行健水務有限公司總經理陳鋒作了題為“陶瓷膜在飲用水處理中的應用”的演講。他談到， “減人減藥”、“短流程”、“高品質”、“無人值守”是現代化飲用水處理工藝追求的目標，也是天健水務研發創新一如既往追求的目標，陶瓷膜水處理的短流程工藝代表著未來水處理發展的方向。

2022年8月25日上午，浙江天行健水務有限公司總經理陳鋒作了題為“陶瓷膜在飲用水處理中的應用”的演講。他談到， “減人減藥”、“短流程”、“高品質”、“無人值守”是現代化飲用水處理工藝追求的目標，也是天健水務研發創新一如既往追求的目標，陶瓷膜水處理的短流程工藝代表著未來水處理發展的方向。天健水務行業領跑，專注陶瓷膜的研發與應用深耕十年，是國內首家將陶瓷膜在飲用水中做了積極探索和應用的企業，該工藝設備已在全國多地迅速推廣，在市政供水、農村供水、二次供水中普遍有效應用。

陳鋒

為實現供水人孜孜以求的目標，膜法水處理成為提升工藝最有效途徑

讓百姓喝上干凈水、安全水、健康水（高品質水、直飲水）是供水人孜孜以求的目標，目前，膜法水處理是提升常規水處理工藝最有效的途徑。膜技術被譽為二十一世紀的水處理技術，也被稱之為“第三代水處理工藝”，水處理行業已取得了廣泛應用，目前產品主要以有機膜為主。

第一代飲用水水處理工藝（干凈水）

第二代飲用水水處理工藝（安全水）

第三代飲用水水處理工藝（健康水）

陳鋒談到，膜法水處理相對于傳統水處理技術擁有以下四方面優勢：

標準化設計：每套系統各模塊組成采用標準化、系列化設計。

設備化供貨：系統以成套設備供貨，不再以水廠土建水池為主體工程，占地面積小。

模塊化安裝：設備在工廠完成模塊化組裝后，再送至客戶現場安裝。縮短在客戶現場的施工周期。

自動化控制：按照水務機器人模式設計，通過優化程序，及時調整運行數據，全自動無人值守，實現機器換人。

膜法水處理可分為微濾、超濾、納濾和反滲透，根據不同場景及不同水質成分，建議優質水源選用微濾，水庫水處理選用超濾，河道水處理選用納濾，海水及中水回用選用反滲透。四種不同的膜處理工藝，前者又可成為后者工藝的預處理，如天健水務在浙江海寧中水回用項目中雙膜法的運用，即UF超濾膜為RO反滲透膜的預處理系統。

因優異性能，陶瓷膜成為發展最迅速、最具有應用前景的膜材料之一

膜分離技術是利用膜的選擇分離功能實現料液不同成分的分離、純化、濃縮的新型高效分離技術。根據材質不同，可分為有機膜、無機膜(以陶瓷膜為代表)和金屬膜。目前，無機膜中陶瓷膜因其優異的材料性能，已成為膜領域發展最迅速、最具有應用前景的膜材料之一。

陶瓷膜是以氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鈦(TiO2) 和碳化硅等粉體原料經特殊工藝制備而成的具有特殊選擇性分離功能的高性能膜材料。

陳鋒表示，陶瓷膜的材質決定陶瓷膜的親水性、抗污性、耐高溫性、耐酸堿性、熱穩定性、機械強度等，目前氧化鋁材質和碳化硅材質在市場的應用較多。

從陶瓷膜的構型分類，常見的為片式膜、板式膜及管式膜（多通道管式膜、單支膜管）。其中，片式陶瓷膜主要應用于工業污水處理，板式陶瓷膜主要應用于生活污水處理，管式陶瓷膜主要用于飲用水處理。

陶瓷膜通常具有3層結構（支撐層、過渡層及分離層），呈非對稱結構。支撐層為分離層提供機械強度和支撐作用；過濾層介于分離層和支撐層之間，防止膜層與支撐體的脫落；分離層直接參與膜分離過程，是陶瓷膜的核心部分。

陶瓷膜具有十大突出優勢，即機械強度卓越、化學穩定性強、運行維護簡單、耐高溫、親水好通量高、水資源回收率高、分離性能好、運行成本低、使用壽命長、廢膜可循環等特點。

但陶瓷膜初始投資成本高、產品種類少、應用待提高的缺點也客觀存在。陳鋒指出：“目前陶瓷膜的成本是進口有機膜的2倍、國產有機膜的4倍，雖然投資成本高，但全生命周期性價比遠遠優于其他膜。美得華陶瓷膜在日本已經有20年使用周期的記錄。”

陳鋒介紹到：“臭氧+氣浮+陶瓷膜，我們認為該工藝流程是一種絕配。該工藝中的陶瓷膜應用原理是原水內壓往外，再通過反沖洗排水， 6個小時進行一次反洗。”

標準化陶瓷膜短流程工藝圖

現代化陶瓷膜短流程工藝圖陶瓷膜工作原理圖

“左下圖為陶瓷膜未進行反沖洗并在空間放置兩個月后的示意圖，換做有機膜則會因為未進行適當保存而被報廢，但陶瓷膜可通過化學藥劑進行清洗（右下圖）恢復通量，并可基本達到初始通量。”陳鋒說道。

陶瓷膜污堵與清洗后示意圖

深耕陶瓷膜水處理技術，在多領域實現做“好水”、“做好”水目標

“減人減藥”、“短流程”、“高品質”、“無人值守”是現代化飲用水處理工藝追求的目標，也是天健水務研發創新一如既往追求的目標，陶瓷膜水處理的短流程工藝代表著未來水處理發展的方向。天健水務行業領跑，在市政供水、農村供水、二次供水中做了積極的探索和應用。

在市政供水領域：

陶瓷膜在市政供水領域應用中具有使用壽命長、出水水質穩定的優點，同時陶瓷膜可以和傳統的飲用水處理工藝有機結合，成為飲用水廠的補充工藝及深度處理工藝，進一步保障水廠供水的安全性與穩定性。

據數據顯示，目前陶瓷膜在日本、新加坡等國家都有較多的應用。日本有超118座水廠應用陶瓷膜技術處理飲用水，占水廠數總數的21%、供水量38%，日本運行最久的陶瓷膜水廠目前已運行約20年，最大規模為17萬噸/天。新加坡蔡厝港水廠是目前應用陶瓷膜處理技術中全球規模最大的水廠，處理規模為18萬噸/天。

英國水處理公司SouthStaffs Water透露其正在進行陶瓷膜過濾工藝升級其HamptonLoade水處理廠，該項目預計在2024年8月竣工，屆時每天可以生產2.1億升（5500萬加侖）水，可為70萬用戶提供服務，而這也意味著該工廠將成為全球最大的陶瓷膜水處理工廠。

關于對陶瓷膜處理在市政供水領域的實際應用情況，陳鋒以天健水務運行的丹東太平灣自來水廠、常山宋畈自來水廠和湖南藍山陶瓷膜水處理系統三個項目進行了介紹。

丹東太平灣自來水廠，處理規模3600m3/d，原水渾濁度達2.69NTU，通過陶瓷膜水處理技術后，出水渾濁度降至0.06NTU。該項目工藝流程圖如下：

常山宋畈自來水廠，處理規模為2400m3/d，原水渾濁度達3.63NTU，通過陶瓷膜水處理技術后，出水渾濁度降至0.02NTU。

湖南藍山陶瓷膜水處理系統，處理規模為5000噸/日，原水渾濁度3.69NTU，通過陶瓷膜水處理技術后，出水渾濁度降至0.02NTU。

在農村供水領域：

近年來浙江省加快推動農村飲用水達標提標行動。2003年浙江省政府提出 “千萬農民飲用水工程”，并列入五大百億工程百億基礎設施建設計劃；2018年12月17日浙江省政府領導提出農村飲用水達標提標行動，進入“千萬農民飲用水工程”升級版新時代；2021年5月14日，浙江省舉行了農村飲用水達標提標行動收官新聞發布會，會上正式對外宣布：浙江在全國率先基本實現“城鄉同質飲水”目標。

農村飲用水供水水質要求

天健水務高質量推動農村飲用水達標提標行動，實現城鄉同質標準，落實水質和水量達標，通過三年的努力，實現從“有水喝”到“喝好水”的轉變，讓浙江省的老百姓喝上健康的水。加快構建以城市供水縣域網為主、鄉鎮局域供水網為輔、單村水廠為補充的三級供水網， 建立規模化發展、標準化建設、市場化運營、專業化管理的農村飲用水體系。堅持規劃引領，一縣一方案，分類推進縣域農村飲用水達標提標工作，實現城鄉供水一體化發展。實現“從源頭到龍頭”的全鏈條全過程建設。加強農村飲用水長效運行管護，落實縣級統管責任，實行同城同質，統建統管以及統設計，探索建立適合農村供水實際的用水繳費制度。

天健水務陶瓷膜在農村供水應用中具有短流程保障水質、適用于苛刻環境的特性。目前，天健水務已研發出第一代凈水工藝、第二代凈水工藝、第三代凈水工藝。工藝對比如下：

關于對陶瓷膜處理在農村供水領域的實際應用情況，陳鋒以福建福鼎小白鷺水廠和湖南邵陽隆回向家村自來水廠等工程項目進行介紹。

福建福鼎小白鷺水廠，處理規模為240m3/d，陳鋒介紹道：“處理后的出水與原水對比可以直觀的看到膜處理技術的處理效果”。工藝流程圖如下：

工藝流程圖

原水池（左圖）、氣浮后的浮渣（右圖）

湖南邵陽隆回向家村自來水廠，處理規模為500m3/d，原水渾濁度為8.6NTU，采用陶瓷膜水處理后出水渾濁度為0.05NTU。處理工藝流程圖如下：

除以上介紹的兩個項目之外，浙江省常山縣農村供水項目（360噸/日）、上虞章鎮泰山村農村飲用水處理系統（480噸/日）、福建福鼎赤溪村城鄉供水一體化項目（720噸/日）、溫州市樂清農村飲用水處理系統（120噸/日）等多個項目均為天健水務陶瓷膜處理工藝在農村供水應用中的典范。

天健水務結合氣浮預處理及絮凝消毒工藝（次氯酸鋁發生器）為一體的全新水處理凈水裝置，采用全自動運行，充分解決了農飲水供水的難點和痛點。該工藝成套設備已在全國多地推廣，得到了水利部、浙江省、福建省、湖南省等相關領導的廣泛好評與高度贊揚。

陳鋒表示，國家水利部副部長葉建春、水利部李司長、水利學會周秘書長等眾多業界領導對天健水務的項目進行實地參觀考察后，都表示了認可與肯定。

同時陳鋒表示，天健水務不僅將陶瓷膜水處理技術應用于水廠，還將便攜家用的陶瓷膜和絮凝消毒一體機應用到水廠無法提供集中供水的山區貧窮村莊里。面對車輛無法通行的山路，天健人肩并肩將設備抬上山；面對貧窮的老百姓，天健水務為他們提供免費設備并進行安裝使用。這一舉動也得到了當地百姓的認可與贊許。

在二次供水領域：

陶瓷膜水處理技術應用于二次供水中具有抗壓能力卓越、解決二次污染、水頭損失很小的特性，解決了供水最后一公里的問題。陳鋒表示：“建議二供加上陶瓷膜是有意義的，目前天健水務的陶瓷膜水處理技術已在水廠、學校、黨校、公園以及家庭等多個場所進行安裝使用。”

天健水務，深耕水務行業20年，以“水保姆”的服務理念，實現了從“有水喝”、“喝好水”到“健康水”的社會責任。對于陶瓷膜技術未來的發展，天健水務提出三點建議：

加大陶瓷膜技術宣傳、政策扶持：積極宣傳陶瓷膜技術的優勢，推動其在水處理中的推廣應用；加強陶瓷膜技術交流，盡快形成行業、國家設計規范；由國家積極出臺政策，引導行業發展；

提高制膜技術，降低制備成本：研發陶瓷膜支撐體原料，利用建筑垃圾或自來水廠產生的污泥，變廢為寶，降低制備成本；研發陶瓷膜支撐體結構，提升物理反洗效能；研發陶瓷納濾膜產品，充分發揮陶瓷膜技術優勢，提升凈水工藝、技術；研發陶瓷膜新型材料，增加陶瓷膜的通量、降低運行壓力；研發陶瓷膜集成技術，增加陶瓷膜的通量、降低運行壓力；提高陶瓷膜的裝填密度，增加陶瓷膜面積，減少占地；

拓展應用領域：推進并實現水處理全領域應用，市政自來水廠水質提升；海水淡化、凈水純水；應急供水、一體化裝備；工業廢水、園區廢水；市政污水、有機污水；含油廢水、焦化廢水。

最后，陳鋒表示：“陶瓷膜技術應用推廣，未來可期！天健水務將始終遵循‘水’循環的企業文化，即企業對員工負責、員工為客戶服務、客戶予企業信賴，形成天地人的良性循環，生生不息。上善若水，知行合一，做好水，做好水，就是行善積德。水是生命之源，自然界需要干凈的水，人類更加需要安全健康的水，任重而道遠。同時，天健水務也在尋找“陶”同“瓷”合的天行健伙伴，尋求合作代理，誠聘營銷技術，志同道合有識之士，一同解決行業難題，共同推動行業發展！”

編輯：李丹