陈良刚:未来水厂——不忘初心,逐梦前行

来源:中国水网

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关键词:未来水厂 立升 超滤膜

    立升是制膜行业的老兵,二十多年来一直专注于超滤膜技术的研发和应用。从最早做饮料食品应用到污水处理,再到现在把最主要的力量放在给水领域,可见其发展变迁的历程。6月28日,海南立昇净水科技实业有限公司董事长陈良刚在2018(第三届)供水高峰论坛现场,就立升的发展以及对供水领域的思考和展望与参会嘉宾作了深入分享。

        

    海南立昇净水科技实业有限公司董事长 陈良刚


    本文根据嘉宾内容整理,未经本人审阅。


    下图是一个近几年国内超滤膜水厂的初步统计,2018年超滤膜在国内水厂的应用规模将近600万吨/天,立升占其中的近300万吨,占比已接近50%。而在国际上,目前日本已采用立升超滤技术建立了超过2000家小水厂,在美国、在欧洲、在澳洲都有使用立升核心技术的水厂运行。


    2015-2018超滤膜水厂统计


    我们的初心——解决什么问题?


    今天大家都在谈不忘初心,把膜应用在给水领域到底是为什么?我们的初心是为了发展科技吗?不是,是为了人民的幸福生活。那么给水行业希望通过膜解决什么问题,实现哪些进步?


    微生物安全性。陈良刚认为,膜用在给水上最典型的应用就是解决微生物安全性。现在普遍采取的自来水工艺有消毒环节,但存在消毒剂无法灭除的微生物,比如说隐孢子虫,“两虫问题”有诸多报道。另一方面是病毒问题。即使当下物联网、智能检测飞速发展,但不能做到微生物及时检测,因为目前检验生物的办法还需要48h的培养。另外病毒对水安全的危害也鲜有人提及。


    浊度问题。目前国内的水质标准为1NTU,部分地区甚至提出了0.1NTU的要求。陈良刚认为,浊度不仅是一个感官问题,而是自来水里最综合的一个指标,浊度低,就意味着微生物、细菌、有机物等各项指标均会很低。浊度达到一定程度的时候,很多设备都没法正常使用。比如高浊度可能造成管网堵塞,输送水时就有快有慢。传统的工艺努力能实现0.5NTU,0.3NTU,是否足够值得探讨。浊度如果能够达到一个更高的标准,自来水就能有更大的安全空间。最近在农村的案例显示,平时的浊度只有十几度,到下雨的时候达到上千度。相对来说,膜解决这个问题更加容易。


    砂滤废水问题。砂滤池反冲洗产生的废水量惊人。对于几千吨的水厂,可能才几十吨废水而已,但是对于几万、几十万、或是更大的水厂,这意味着将是几百、几千到几万的数据,相当于一个县级、市级水厂规模。在国内,常规砂滤反冲洗废水的回收方法是:砂滤废水沉淀后,上清液回流至前面的混合絮凝区;或是直接排放。我国对自来水厂排放“污水”并没有实行收费。对比在美国等发达国家,砂滤反洗水是不允许直接返回前端的,需要经过处理,更不会直接排放,因为砂滤反洗水对他们而言是三笔钱(水源费、处理费、排污费)。另外,有一些研究表明,砂滤反洗水直接回收至原水处可能导致隐孢子虫卵囊浓度都升高、增大水力负荷、富集有机物金属离子等,威胁饮用水健康。


    藻类问题,也是消毒副产物的问题。目前藻类的常规处理方法是氧化,以破坏本体特性。很多生物或有机物经过氧化后,会释放一些有毒物质。例如藻类被氧化后,会生成消毒副产物——藻毒素,带来许多隐患。陈良刚强调,未来水厂对藻类的去除,不应该采用氧化法去除,而是不破坏藻类的性能,用物理方法处理。


    水源波动大。水源条件变化波动,在城市自来水可能不是很严重,但是在中小水厂可以说是非常严峻。一些市政大水厂人员配备齐全、技术能力强、技术手段多、工艺相对先进,从而能根据原水的变化,做出相应的应急处理;而现在主要是一些中小型水厂,人员配备不全,技术能力差、工艺抗冲击负荷差,有的地方根本没有处理工艺,山泉水自流到清水池,消毒后泵输出,但是遇到下雨季,根本无法达标,因此出现了一些小水厂存在看天吃饭的情形。


    环境不友好性?传统的处理工艺需要投放大量的絮凝剂,每天给自然界带来很多的药水。那么给水行业是否对环境友好,这个问题值得商榷。膜法不需要添加药剂,相比之下可能对环境更友好。


    原址提标改造困难。中国90年代建造的一些传统水厂,在运行了20多年后,逐步出现了需要通过降低负荷来实现水质达标情况,而这些老水厂往往位于市区,随着城市化进程的发展,水厂无法往外扩建,需要在原址内完成提高水量、水质目标。膜法或其他新的技术可能对解决这个问题有所帮助。


    分散人口饮用水问题。分散性人口的饮用水问题,不光是中国的问题,是全世界都很难解决的问题。该问题的特点主要集中在以下两方面:一方面是人口分散,管网铺设太贵;另一方面是人口管理能力差。立升在近几年用更大的精力花在这上面,到现在为止已经建了超过3000个的村镇水厂,其中有2000个是一户的。对于分散人口,传统工艺在技术上没问题,但在经济上会有问题,而且越分散越严重。


    无机物超标问题。某些地区存在无机物(如硬度、氟、砷)超标的问题,传统的工艺没有办法,通常采用反渗透或纳滤予以去除,全部规模进入反渗透,投资过大,且通常说经过反渗透的水是纯水,将水体中有益人体健康的离子也去除。因此问题在于既不超标,但保持合适的离子浓度。


    过去,立升做了什么?又解决了什么?


    “两虫”微生物和病毒的去除。如下表所示,超滤膜处理工艺与传统工艺相比,在对“两虫”的去除效果中,提升了好几个对数级。新的微生物、新的病毒出现,一定会领先于人类的智能化发展,需要通过新技术来解决。

    浊度的降低。传统的常规工艺,在运行良好的情况下,可将浊度由1NTU,降低到0.3-0.5NTU,而超滤膜则能够将浊度降低到0.05NTU,相比传统工艺10倍的去除率,水质安全性极大地提高。一个真正成熟的超滤膜在刚使用时应该能实现0.01NTU以下。在降低浊度的方面,立升的核心技术已经成功应用到20万吨、30万吨的水厂中。并且,立升的实验表明,经过超滤膜的低浊水会使管网的堵塞大大降低,因为含胶质更少,管网中的堆积会逐渐减轻脱落。


    砂滤反冲洗废水回收。砂滤反冲洗水处理在北京有三处应用,最大的是北京水源九厂。陈良刚分析,砂滤反冲洗水处理为什么在国内推行不畅?其一是国内不收排污费,其二是大中小水厂产生的废水量差距大,管理方法也不尽相同。所以推动这个更需要商业模式的创新。


    季节性高藻的控制,抗冲击负荷强。立升在东营的南郊水厂很好地解决了季节性高藻的问题,也是国家示范项目。在佛山的某饮水安康工程,立升解决了水中微生物、浊度波动大等问题,造福300余名农村居民。


    无絮凝剂的水厂。陈良刚希望未来的水厂可以减少投放药剂甚至不加药,实现“绿色工艺”。广州的花都水厂已经运营三年多,非常稳定,立升也希望逐步扩大这种规模和实验。


    花都梯面水厂


    提标改造。广东肇庆的水厂,将1万m3/d无阀滤池改造为2万m3/d浸没式膜车间,没有做大的改动。改造后的优势非常明显,水厂的产量翻番,水厂的出水水质提高,而且充分利用膜池与清水池间的液位差,实现抽吸虹吸运行。


    肇庆大旺水厂


    农村分散供水。现在我国农村的饮水水质普遍较差,且农村基本都是以户和村为单位,传统集中式供水方式在农村地区优势无法凸显。采用立升超滤膜技术为核心的分散供水系统具有低成本、易管理、有效保障饮水质量等优势,已成功应用于海南农村膜法饮水安康工程,安全可靠。


    全球最大超滤膜水厂之一的台湾高雄拷潭高级净水厂(日产净水30万m³),自2007年采用立升工业超滤膜组件至今已连续运行长达11年之久。这个案例特别的地方在于它是超滤和反渗透勾兑出水,这是一个新工艺,解决了硬度高,浊度大、微生物超标等问题。


    未来水厂展望


    从食品医疗业务到工业水务,到污水加工技术到今天把主要精力放在供水行业,陈良刚认为,膜在污水处理中是一个帮忙的工具,而在供水领域,膜是解决水安全最核心的技术。


    用这样一个观点来设想,未来水厂的目标要求首先是安全,要比现有的安全程度高很多,能控制更多的风险和解决新的问题。第二是经济。为什么现在很多的技术推行不开?其中经济性是一个很重要的原因。陈良刚强调,所有颠覆性的最后体现一定是市场颠覆而不是技术颠覆,技术颠覆只是市场颠覆最基础的条件。因此任何新的技术应用到未来水厂一定是既安全又经济。第三是环境友好。环境不友好随时都会被打回原点。第四是装备化。有专家开玩笑打了个比方,问给水行业是什么?给水行业就是土建池子加药剂。所以不仅是水厂的运行、维修,而且从服务管理的角度来看,装备化都是未来的趋势。


    陈良刚也设想了未来水厂的技术路线:超滤膜+组合工艺+物联网+装备化。陈良刚表示,超滤膜是一个很安全的技术,大家总担心膜很贵,实际上综合成本远低于自来水厂传统水处理工艺。超滤膜是核心,接下来是组合工艺。组合工艺解决的是铁高,锰高,氟高,浊度高,COD高等问题。这些污染物浓度的变化可能波动很大,因此组合工艺需要既能解决问题,又不能被闲置,需要大家共同探索。然后是物联网。物联网不是目标,但是追求目标解决问题的一个非常好的方式,一个好的思维路线。特别是在农村的水厂,物联网感应、监测、远程控制等技术,带来极大的便利。例如立升可以实现在中国对澳洲的水厂进行实时监控、智能控制。最后是装备化。随着现场土建施工成本的逐渐增加,水厂装备化物联网管理,是未来给水的必然趋势。


    谈到未来,陈良刚坚信能看到未来水厂崭新的面貌,立升公司愿意和各位业界同仁一起推动给水事业的发展,使其变得更安全、更经济、更友好,为给老百姓提供安全、经济的饮用水共同努力。


    (审核编辑: 智汇小新)