2014年2月10日，本人對海南省?？谑辛⑸齼羲萍紝崢I(yè)有限公司的“編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜”技術(shù)、生產(chǎn)、使用及價格情況進(jìn)行了考察。海南立升(蘇州立升)運行部白新征部長、浙江清華長三角研究院生態(tài)環(huán)境研究所(浙江雙益環(huán)?？萍加邢薰?鄭煒副總工程師和海南立升生產(chǎn)基地負(fù)責(zé)人張學(xué)琴，分別介紹了“編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜”的技術(shù)、生產(chǎn)、使用和價格等相關(guān)情況，并實地察看了生產(chǎn)現(xiàn)場和新建的膜生產(chǎn)云龍產(chǎn)業(yè)園?，F(xiàn)將考察情況匯總?cè)缦拢┱谔針?biāo)改造的水處理企業(yè)參考。

一、立升企業(yè)的基本情況

立升企業(yè)是一家集水處理科學(xué)技術(shù)研究，超濾膜及其組件生產(chǎn)、銷售和服務(wù)為一體的科技企業(yè)集團(tuán)。其中，?？诨?即海南立升凈水科技實業(yè)有限公司)建有世界最大的超濾膜生產(chǎn)基地，能夠?qū)崿F(xiàn)年產(chǎn)3300萬m2優(yōu)質(zhì)超濾膜的產(chǎn)能(其中3000萬m2產(chǎn)能在建)，并與海南省科技廳合作建成“海南省超濾膜工程技術(shù)研究中心”;蘇州基地(即蘇州立升膜分離科技有限公司)擁有生產(chǎn)面積60000m2的超濾膜及其組件生產(chǎn)基地，同時也是立升企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)中心和物流中心。

立升企業(yè)先后承擔(dān)國家火炬計劃、國家“十五”科技攻關(guān)計劃項目，參與和承擔(dān)國家863計劃、國家“十一五”重大科技專項(水專項)等科研攻關(guān)任務(wù)，并獲得豐碩科研成果。在“十五”科技攻關(guān)計劃中，立升成功研制“PVC合金毛細(xì)管式超濾膜”，攻克普通PVC材料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)超濾膜的世界難題，降低了超濾膜的生產(chǎn)成本和運行能耗，提高了超濾膜的過濾性能和使用壽命，有力推動了該技術(shù)在傳統(tǒng)水處理行業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用。該成果先后榮獲國家“重點新產(chǎn)品證書”、海南省“科學(xué)技術(shù)獎”一等獎和“中國膜工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎”一等獎。

根據(jù)考察，立升企業(yè)有較為健全和完善銷售服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。在中國主要城市建有32個分公司和辦事處，在歐洲也建立了分支機(jī)構(gòu)，能夠為客戶提供技術(shù)支持和服務(wù)。因此，立升企業(yè)是目前該行業(yè)少數(shù)幾個能自主開發(fā)高性能超濾膜并達(dá)到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的大型超濾膜及其組件供應(yīng)商之一。

立升企業(yè)的編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜的生產(chǎn)基地，在海口美蘭區(qū);中空纖維膜組件總裝基地，在江蘇省蘇州市。

二、立升企業(yè)生產(chǎn)的新型中空纖維膜、組件及膜箱的性能特點

根據(jù)該生產(chǎn)企業(yè)介紹，作為新一代的“編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜”的研制和生產(chǎn)已經(jīng)有2年時間，產(chǎn)品性能明顯高于以往的PVDF等中空纖維膜。我在考察生產(chǎn)現(xiàn)場時感到，此產(chǎn)品與以往的產(chǎn)品的最大區(qū)別在于：中空纖維膜絲的絲管內(nèi)壁增加了復(fù)合內(nèi)襯，以增強(qiáng)了膜絲的抗斷裂性能。

(一)關(guān)于編織纖維增強(qiáng)型PVC中空纖維膜

1. 新的配方實現(xiàn)膜的良好親水與抗污染，與高通量

立升企業(yè)的編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜(簡稱PVC復(fù)合膜)采用獨特的兩親性高分子作為親水化改性劑，使膜絲具備了超級親水性能。兩親高分子與PVC材料有良好的相容性，在相轉(zhuǎn)化成膜階段使疏水性的PVC材料具有永久性的親水性能。改性PVC膜表面起始接觸角為41.2o，10秒后接觸角降至10°以下，即膜絲基本完全潤濕。另外膜優(yōu)異的親水性能同時賦予了膜絲很好的抗污染性能。膜對蛋白質(zhì)的吸附性明顯下降，并且簡單的沖洗就可以恢復(fù)膜的高通量水平。

為驗證該復(fù)合式超濾膜的工程運行性能，在江蘇某工程中采用該膜與某進(jìn)口的復(fù)合式PVC膜進(jìn)行同期的性能對比測試。其結(jié)果，無論是以25L/m2/h膜通量，還是以30L/m2/h膜通量運行，立升PVC復(fù)合膜的跨膜壓差都明顯低于進(jìn)口膜。

2. 精確的孔徑與截留性

新型的PVC復(fù)合膜在親水化改性的基礎(chǔ)上同時具有致密的表面孔徑，從而使膜在不損失通量的前提下的截留性能顯著提高。這對于膜的應(yīng)用是非常重要的指標(biāo)。通過動態(tài)粒徑測試PVC復(fù)合膜孔徑在17.9nm左右，而且掃描電鏡的照片未發(fā)現(xiàn)20nm以上的孔。

3. 耐壓性好

此種PVC復(fù)合膜主要應(yīng)用于外壓式過濾，為了防止在高壓應(yīng)用中，膜絲被壓扁，首先通過控制配方與紡絲工藝實現(xiàn)了PVC的海綿狀結(jié)構(gòu)，另外采用了中心編制管作為支撐層，這兩者的結(jié)合使膜絲的耐壓性非常優(yōu)異，耐壓達(dá)到1.0MPa。這大大擴(kuò)展了PVC復(fù)合膜的應(yīng)用范圍

4、界面結(jié)合牢固抗剝離

新型的PVC復(fù)合膜采用了新型的界面改性劑，不但對編織管界面進(jìn)行預(yù)處理，而且配方中新型兩親共聚物的加入，使PVC鑄膜液表面能與編織管相接近，這兩方面的改進(jìn)完全解決了PVC與編織管粘接性弱的問題，使膜絲形成內(nèi)滲透互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)合牢固，抗剝離性能非常好，達(dá)到了0.6 MPa。可以滿足應(yīng)用過程中的較高壓力的反洗操作，使膜的性能更加穩(wěn)定。

5、機(jī)械性能優(yōu)異(不存在斷絲問題)

由于MBR工藝中曝氣頻繁，通常膜絲存在強(qiáng)度不夠，斷絲較多的現(xiàn)象。立升PVC復(fù)合膜，由于采用了中心編織管支撐層。通過對編織工藝改進(jìn)，使得產(chǎn)品同時具有很好的拉伸強(qiáng)度和柔韌性。膜拉伸強(qiáng)度高達(dá)280N，完全不存在斷絲問題。而良好的柔韌性使膜在曝氣過程中不會彎折，容易抖動，不易吸附污染。

6、安全性好

膜絲用于污水處理過程中，有時會由于泥沙，雜質(zhì)等對膜絲的刮擦形成小的擦痕或裂紋，從而形成應(yīng)力集中點，繼續(xù)曝氣抖動時，破損或裂痕會沿此應(yīng)力集中點持續(xù)擴(kuò)大，最終形成破裂或斷絲，造成嚴(yán)重的安全問題。新型PVC復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計，為膜絲使用的安全性提供了保障。編織管支撐層的加入可以在膜絲收到輕微擦痕或裂紋時消除應(yīng)力集中點，有效抑制表面出現(xiàn)破損的發(fā)展，避免了膜絲破裂，提高了膜絲的使用安全性。

7、耐化學(xué)性能好

PVC材料本身具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，在室溫下不被酸、堿、強(qiáng)氧化劑和鹵素所腐蝕。用以作為膜絲的主要材料本身就有一定的耐化學(xué)性能，立昇的PVC復(fù)合膜在對PVC原料本身進(jìn)行優(yōu)選的基礎(chǔ)上，通過配方的調(diào)整和成型工藝的晶型控制，使膜絲抗余氯，耐酸堿。使用過程中可耐各種污染物，并且在清洗過程中，對清洗藥劑的要求不高?？梢允褂酶鞣N方法反復(fù)清洗，以除去污染物和恢復(fù)通量。8、使用壽命長

此種新型PVC復(fù)合膜，通過配方，成膜工藝，成膜結(jié)構(gòu)等方面的創(chuàng)新與改進(jìn)，使膜的抗污染性、耐壓性、抗剝離性、機(jī)械性能、耐化學(xué)性能等各項要求均有突出的表現(xiàn)，這些綜合性能的提高使膜絲的使用壽命大大延長。

此PVC復(fù)合膜的研發(fā)與生產(chǎn)項目是與浙江大學(xué)合作進(jìn)行并榮獲“高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎”科技進(jìn)步二等獎，技術(shù)在國內(nèi)外均屬領(lǐng)先水平，有明顯的創(chuàng)新性和先進(jìn)性。

(二)關(guān)于新型復(fù)合膜組件的技術(shù)創(chuàng)新和特點

1、膜絲根部保護(hù)技術(shù)，解決膜絲根部損傷頑疾

新型復(fù)合膜組件的組裝形式中，中空纖維膜束在承壓外殼內(nèi)直接通過端頭固定，或者膜絲端部通過固定材料固定為當(dāng)前的主要膜絲固定方式，此種方式容易造成纖維膜打結(jié)、紊亂，導(dǎo)致出水通量小、膜組件的壽命縮短，在膜組件工作時膜絲與固定材料結(jié)合部位溶液斷裂。部分生產(chǎn)廠商通過在結(jié)合部位灌入軟膠防止斷絲，但是仍然會發(fā)生軟膠脫落、膜絲與固定材料結(jié)合部位整體斷裂的現(xiàn)象;此外，將膜束外側(cè)套上網(wǎng)狀保護(hù)層或用隔板將膜絲分成多束等方式也可對膜絲起到保護(hù)作用，但是仍然無法避免膜絲的斷裂，當(dāng)膜組件尺寸較大時此問題尤為突出。

立升企業(yè)進(jìn)行了廣泛而深入的研究之后發(fā)現(xiàn)，在中空纖維膜絲的外部纏繞或套上保護(hù)膜可以根除膜絲與固定材料端面結(jié)合部位斷絲的現(xiàn)象，顯著提高中空纖維膜絲的抗拉強(qiáng)度。因此在膜組件靠近中空纖維膜絲的端頭外部設(shè)置了保護(hù)膜，保護(hù)膜的一部分被固定在固定材料中，其余部分裸露在固定材料外，端口呈喇叭口狀;保護(hù)膜套內(nèi)表面緊貼膜束外表面，實踐表明，此機(jī)構(gòu)可以有效防止膜絲破損。

立升企業(yè)此項技術(shù)分別在中國和美國獲得了專利， “具有防止中空纖維膜絲斷裂功能的中空纖維膜組件”( 中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利號ZL200720072974.6)， 美國專利商標(biāo)局(USPTO)專利證書號為：US 8246827B2)。目前此專利已應(yīng)用于所有立昇中空纖維膜組件中，在工程實踐中取得了良好效果。

立升簾式超濾膜具有取得國際專利的端部膜絲保護(hù)技術(shù)，可以有效防止斷絲。這一結(jié)構(gòu)技術(shù)使中空纖維膜組件在MBR應(yīng)用中的斷絲問題得以解決，提高了膜組件的使用壽命。

2、新型復(fù)合膜組件特有的根部封裝技術(shù)，使組件具有多重保護(hù)功能

立升企業(yè)的復(fù)合膜組件采用“有效防止膜絲根部斷裂損壞的膜組件封裝技術(shù)”(中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利申請?zhí)?01210163622.7)，使得膜組件具有多重保護(hù)功能。

3、膜組件上下兩端產(chǎn)水，提高組件產(chǎn)水效率

復(fù)合膜組件的上、下兩端各配置一條集水管，當(dāng)膜纖維內(nèi)形成真空時，水滲透到膜纖維中，分別在膜纖維兩端的集水管內(nèi)匯集并輸出膜組件外。這種結(jié)構(gòu)能使膜纖維的利用率提高，過濾效率優(yōu)于只有一端出水的膜組件。

膜組件產(chǎn)水接口采用快插式的結(jié)構(gòu)，安裝方便。同時接口設(shè)計有兩道“O”型的密封圈，提高了接口的密封可靠性。

4、可打開式組件產(chǎn)水端蓋，膜組件修復(fù)更精準(zhǔn)，延長組件生命周期

目前市場上的MBR工藝用中空纖維膜組件，在發(fā)生膜絲破損后，采取對破損膜絲打結(jié)的方式進(jìn)行修復(fù)。而實際工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)膜絲破損甚至段裂多發(fā)生于膜絲與膜組件產(chǎn)水端蓋封膠的連接位置，由于這個位置的膜絲眾多且接觸較緊密，所要進(jìn)行膜絲修復(fù)操作比較困難，這就使得發(fā)生問題的膜組件很難進(jìn)行徹底的修復(fù)。

立升企業(yè)結(jié)合在MBR工程應(yīng)用中的多年經(jīng)驗、及在壓力外殼膜組件開發(fā)生產(chǎn)上的技術(shù)經(jīng)驗，在MBR膜組件上采用可打開式的產(chǎn)水端蓋，通過專用的檢漏工具和檢漏修補作業(yè)方法，能對膜組件的破損位置進(jìn)行精準(zhǔn)和高效的修復(fù)。通過這樣的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、修復(fù)工具和作業(yè)方法，使膜組件在確保產(chǎn)水水質(zhì)和延長組件的生命周期方面，優(yōu)于目前其他膜產(chǎn)品供應(yīng)商。

(三)新型復(fù)合膜箱的特點

1、復(fù)合膜箱內(nèi)部的關(guān)鍵部件模具

復(fù)合膜箱作為生產(chǎn)供應(yīng)商提供客戶的一個能獨立工作的設(shè)備單元，其性能質(zhì)量(如產(chǎn)水水質(zhì))除受到膜組件的質(zhì)量性能影響外，還與膜箱內(nèi)與膜組件相連的產(chǎn)水連接管和連接部件有密切關(guān)系。

立升制造的膜箱，其配套的產(chǎn)水連接管、和連接部件全部采用模具注塑加工。這樣使涉及到膜箱產(chǎn)水質(zhì)量的關(guān)鍵部件的尺寸精度統(tǒng)一且準(zhǔn)確。并且這些部件根據(jù)安裝位置和功能的不同形成了標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，使膜組件和膜箱的安裝效率提高，并且更換方便。

2、涉水連接部件采用柔性連接

復(fù)合膜箱產(chǎn)品在運輸過程中、在運行過程中，不可避免地受到運輸顛簸、及曝氣擾動或運行過程中管道的水力沖擊。立升超濾膜箱上采用的插接式的接口，能對運輸、運行和檢修過程產(chǎn)生的各種對連接管道造成的應(yīng)力變化進(jìn)行補償，解決了膜箱在使用過程中的接口密封安全性問題。

通過立升在意大利某工業(yè)區(qū)廢水處理工程的應(yīng)用表明，即便是經(jīng)過2個月時間的長途海運顛簸及陸路轉(zhuǎn)運，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)連接和密封性能無破壞，確?？蛻裟苁盏劫|(zhì)量完整良好的產(chǎn)品，未對客戶的工程進(jìn)展造成影響。

注：我詢問了該企業(yè)的技術(shù)人員得知：編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜中的“合金”的含義，并非是膜絲中含有金屬成分，而是一種合成工藝。

三、采用MBR工藝的膜產(chǎn)品價格比較

注：1. 以上價格為各膜廠商給工程公司的常規(guī)報價，實際給直接用戶還會有調(diào)整，且根據(jù)實際不同的項目，價格會有變化。

2、以上價格除GE及久保田外，均是不含膜框架的價格，各家的膜框架由于設(shè)計形式不同、材質(zhì)、材料的使用不同，膜框架的價格在30~80元/m2不等。

四、考察結(jié)論

經(jīng)過此次考察，對需要提標(biāo)改造并采用MBR工藝的水處理企業(yè)，其PVC中空纖維膜的選型，形成了一些新的考量視角，故提出幾點不成熟的建議，供參考。

1、由于新一代的“編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜”較之于傳統(tǒng)的中空纖維膜有明顯的性能優(yōu)勢。特別是良好的機(jī)械性(生產(chǎn)商認(rèn)為“他們的產(chǎn)品不存在斷絲，有的污水公司使用他們的老產(chǎn)品已經(jīng)超過7年未更換，新產(chǎn)品壽命將更長)，加之強(qiáng)截留、高通量、耐腐蝕等技術(shù)指標(biāo)，故不建議使用老一代的中空纖維膜(沒有編織內(nèi)襯，強(qiáng)度不夠)，也不采用平板膜(價格太高)。建議使用“編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜”。

我一直認(rèn)為：采用MBR工藝，不僅僅是一次性投資的問題，最擔(dān)心的是中空纖維膜的使用壽命偏短，而導(dǎo)致頻繁更換中空纖維膜而增加運行費用。所以，膜的質(zhì)量非常重要。在考量中空纖維膜的截留、通量、耐腐蝕等技術(shù)指標(biāo)外，更要注重膜絲的壽命和強(qiáng)度(抗斷裂)。

由于MBR工藝中曝氣頻繁，通常膜絲存在強(qiáng)度不夠，斷絲較多的現(xiàn)象。由于PVC復(fù)合膜(編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜)采用了中心編織管支撐層，通過對編織工藝改進(jìn)，使得產(chǎn)品同時具有很好的拉伸強(qiáng)度和柔韌性。膜拉伸強(qiáng)度高達(dá)280N，完全不存在斷絲問題。故可以將該企業(yè)也作為重要比選供貨商之一。

2、由于編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜及其組件的生產(chǎn)、銷售和服務(wù)不在一個地方，其中，?？诨?即海南立升凈水科技實業(yè)有限公司)是中空纖維膜的生產(chǎn)地，膜組件的總裝在蘇州基地(即蘇州立升膜分離科技有限公司)，故建議對蘇州基地進(jìn)行深入的了解。

3、目前，使用該企業(yè)的編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜組件的污水公司，據(jù)立升企業(yè)介紹，國內(nèi)企業(yè)是江蘇宜興光大環(huán)保污水廠，國外企業(yè)是意大利sifagest污水處理廠。對這些使用編織纖維增強(qiáng)型PVC合金中空纖維膜組件的污水企業(yè)，也有必要選擇性地進(jìn)行實地了解使用情況，以便進(jìn)一步比選。