海南立昇凈水科技實業有限公司董事長 陳良剛
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下圖是一個近幾年國內超濾膜水廠的初步統計,2018年超濾膜在國內水廠的應用規模將近600萬噸/天,立升占其中的近300萬噸,占比已接近50%。而在國際上,目前日本已采用立升超濾技術建立了超過2000家小水廠,在美國、在歐洲、在澳洲都有使用立升核心技術的水廠運行。
2015-2018超濾膜水廠統計
我們的初心——解決什么問題?
今天大家都在談不忘初心,把膜應用在給水領域到底是為什么?我們的初心是為了發展科技嗎?不是,是為了人民的幸福生活。那么給水行業希望通過膜解決什么問題,實現哪些進步?
微生物安全性。陳良剛認為,膜用在給水上最典型的應用就是解決微生物安全性。現在普遍采取的自來水工藝有消毒環節,但存在消毒劑無法滅除的微生物,比如說隱孢子蟲,“兩蟲問題”有諸多報道。另一方面是病毒問題。即使當下物聯網、智能檢測飛速發展,但不能做到微生物及時檢測,因為目前檢驗生物的辦法還需要48h的培養。另外病毒對水安全的危害也鮮有人提及。
濁度問題。目前國內的水質標準為1NTU,部分地區甚至提出了0.1NTU的要求。陳良剛認為,濁度不僅是一個感官問題,而是自來水里最綜合的一個指標,濁度低,就意味著微生物、細菌、有機物等各項指標均會很低。濁度達到一定程度的時候,很多設備都沒法正常使用。比如高濁度可能造成管網堵塞,輸送水時就有快有慢。傳統的工藝努力能實現0.5NTU,0.3NTU,是否足夠值得探討。濁度如果能夠達到一個更高的標準,自來水就能有更大的安全空間。最近在農村的案例顯示,平時的濁度只有十幾度,到下雨的時候達到上千度。相對來說,膜解決這個問題更加容易。
砂濾廢水問題。砂濾池反沖洗產生的廢水量驚人。對于幾千噸的水廠,可能才幾十噸廢水而已,但是對于幾萬、幾十萬、或是更大的水廠,這意味著將是幾百、幾千到幾萬的數據,相當于一個縣級、市級水廠規模。在國內,常規砂濾反沖洗廢水的回收方法是:砂濾廢水沉淀后,上清液回流至前面的混合絮凝區;或是直接排放。我國對自來水廠排放“污水”并沒有實行收費。對比在美國等發達國家,砂濾反洗水是不允許直接返回前端的,需要經過處理,更不會直接排放,因為砂濾反洗水對他們而言是三筆錢(水源費、處理費、排污費)。另外,有一些研究表明,砂濾反洗水直接回收至原水處可能導致隱孢子蟲卵囊濃度都升高、增大水力負荷、富集有機物金屬離子等,威脅飲用水健康。
藻類問題,也是消毒副產物的問題。目前藻類的常規處理方法是氧化,以破壞本體特性。很多生物或有機物經過氧化后,會釋放一些有毒物質。例如藻類被氧化后,會生成消毒副產物——藻毒素,帶來許多隱患。陳良剛強調,未來水廠對藻類的去除,不應該采用氧化法去除,而是不破壞藻類的性能,用物理方法處理。
水源波動大。水源條件變化波動,在城市自來水可能不是很嚴重,但是在中小水廠可以說是非常嚴峻。一些市政大水廠人員配備齊全、技術能力強、技術手段多、工藝相對先進,從而能根據原水的變化,做出相應的應急處理;而現在主要是一些中小型水廠,人員配備不全,技術能力差、工藝抗沖擊負荷差,有的地方根本沒有處理工藝,山泉水自流到清水池,消毒后泵輸出,但是遇到下雨季,根本無法達標,因此出現了一些小水廠存在看天吃飯的情形。
環境不友好性?傳統的處理工藝需要投放大量的絮凝劑,每天給自然界帶來很多的藥水。那么給水行業是否對環境友好,這個問題值得商榷。膜法不需要添加藥劑,相比之下可能對環境更友好。
原址提標改造困難。中國90年代建造的一些傳統水廠,在運行了20多年后,逐步出現了需要通過降低負荷來實現水質達標情況,而這些老水廠往往位于市區,隨著城市化進程的發展,水廠無法往外擴建,需要在原址內完成提高水量、水質目標。膜法或其他新的技術可能對解決這個問題有所幫助。
分散人口飲用水問題。分散性人口的飲用水問題,不光是中國的問題,是全世界都很難解決的問題。該問題的特點主要集中在以下兩方面:一方面是人口分散,管網鋪設太貴;另一方面是人口管理能力差。立升在近幾年用更大的精力花在這上面,到現在為止已經建了超過3000個的村鎮水廠,其中有2000個是一戶的。對于分散人口,傳統工藝在技術上沒問題,但在經濟上會有問題,而且越分散越嚴重。
無機物超標問題。某些地區存在無機物(如硬度、氟、砷)超標的問題,傳統的工藝沒有辦法,通常采用反滲透或納濾予以去除,全部規模進入反滲透,投資過大,且通常說經過反滲透的水是純水,將水體中有益人體健康的離子也去除。因此問題在于既不超標,但保持合適的離子濃度。
過去,立升做了什么?又解決了什么?
“兩蟲”微生物和病毒的去除。如下表所示,超濾膜處理工藝與傳統工藝相比,在對“兩蟲”的去除效果中,提升了好幾個對數級。新的微生物、新的病毒出現,一定會領先于人類的智能化發展,需要通過新技術來解決。