中国水处理企业研发的新材料领跑全球
更新时间：2014-07-14 15:25
来源：科技日报
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一天下几次倾盆大雨，夏天的海南岛不会缺水。但直到最近，许多村子还没解决喝水问题。“村里的井很浅，不是深层地下水，所以土壤污染不可避免。”在澄迈县的杨昆村，水厂技术员陈康告诉我们，这里饮用水微生物超标，比如大肠杆菌太多，有些人喝了会拉肚子。
远离城区的杨昆村本来建不起自来水厂，如今使用了新技术——“超滤膜”，1200位村民得以喝上达标的饮用水。这得益于国家“水体污染控制与治理科技重大专项”科研计划的资助。
最近，水专项的两个重要攻关课题：“饮用水处理用PVC膜组件”和“非玻璃介质大型臭氧发生器”，通过了住建部的验收。中国水处理企业研发的新材料，也让他们成为世界龙头。
PVC造滤膜，小村也能建水厂
笔者在海南现场看到，“膜”水厂占地很小，所有的水处理设备，容纳在一间30平方米的房子里，并不复杂。井水进入过滤装置，出来就是干净水，抽到房外的水塔上。过滤设备是一群不锈钢“圆柱”，这些圆柱高2米，直径大概在20公分左右。
拆开看，圆柱包裹的是一大束“兰州拉面”——几百根“面条”并在一起，“面条”是中空的，水从中流过去。“面条”就是“膜”，表面密布看不见的孔隙，水分子可以通过，稍大的分子就过不去了。在压力下，干净水渗出了膜，而顺着“面条”被排掉的是废水。
为了不让微颗粒，比如水中的胶质堵住孔隙，每隔一段时间，比如几个小时，机器会反方向压水，把滤膜清洗一下。
据立昇公司介绍，因为使用最普通的有机材料PVC，而非膜生产商一般青睐的PVDF，所以立昇的膜便宜得多，因此能低成本地生产净水。他们世界独一的核心技术，就在于用PVC做出合格且安全的膜。立昇公司总经理陈良刚说，他们的膜生产基地就设在海南，这里的温度、湿度和洁净都很适合生产膜。
过去两年，海南各地建起了276个“膜”水厂，让60万人喝上了干净水。杨昆村的水厂每天出水200吨，算是比较小的，其他项目的供水人群大都为几千人的村镇。而在西沙群岛的永兴岛上，也建起了一个供1000人吃水的膜水厂。
笔者走访了昌江县乌烈水厂，这里抽取河水，给3万5千人的镇子供水。此处设备结构跟杨昆村水厂一样，差别只是过滤用的“圆柱体”更多，是村水厂的10倍规模。有些水厂还多了用药剂处理金属离子的环节。
据介绍，海南近两年新建了276个水厂，投资1.3亿元，都是由海南省政府和县政府掏钱，立昇公司出技术。总体算下来，每天能出水10万吨。
新材料放电，臭氧消毒更便宜
青岛国林公司的新装备，则用更少的能量，制造出更多臭氧，以便净化水和烟气。在国林公司的车间里，一根两米多直径的管道里，蓝色电光不时闪现。技术人员告诉笔者，这是臭氧的新式制造器。
关心大气环保的人知道，高浓度的臭氧是一种污染物，但用对了地方，它却能降污消毒。通过闪电的激发，三个氧气原子(O2)，变成两个臭氧原子(O3)。这就是雷雨后，或者电器旁有臭氧味道的原因。臭氧的氧化性很强，可以用来“烧掉”微生物和有机污染颗粒，而且没有副作用，可以很方便地为食物、水、房间、废气消毒。
但是，臭氧的制造比较麻烦。过去是用一种玻璃管放电的办法。笔者在国林公司看到，这种技术是在直径一米的中空管内，插进上百根指头粗细的玻璃管，玻璃管里包裹着电极，跟外部电极形成放电。氧气在流动过程中，大概有超过十分之一被放电转化为了臭氧。这也是目前主流的臭氧制造技术。
但是玻璃管设备比较娇气、敏感。它对气源的要求高;而且个别管子坏了，往往得停机检修，耽误事。为此，国林公司研发出一种更“皮实”的放电管，它使用的是非玻璃的材料。
在制造车间里，笔者看到，新式的放电管，是一个的胶囊状的管子，大小仿佛像哈密瓜。它们成排吊起来，被喷上蓝色的涂料。技术人员告诉笔者，胚体材料是碳钢，而涂料则是特殊釉料的搪瓷。
附着层、介质层、绝缘层的材料都不相同，研发者面临的一个工艺难点，是怎样喷涂和烧制均匀，这会大大影响臭氧反应的效率。新的放电管成功后，每生产一千克臭氧，电耗不高于10度。研发人员还配合以一些新技术，比如新材料的曝气盘，它可以更好地混合臭氧和水。
这种便宜又稳定的臭氧源，已被用在全国各地的自来水厂里，反馈良好。
水专项助推，中国企业领跑全球
为了应对日益严重的水污染，2009年3月国家启动水专项。其中，“城市水污染控制”和“饮用水安全保障”两个主题，重点攻关臭氧发生器设备和水处理用膜材料及装备，以替代同类进口产品。
据住建部介绍，包括以上课题在内的产业化项目，已有相当一部分顺利结题，形成了批量生产能力，并形成一些城镇水务重大装备产业化推广应用的先进经验，推动了中国水务技术的发展。部分产品性能指标达到国际先进水平。
比如国林公司，依靠不断开发新技术，已成为世界最大的臭氧设备商之一。董事长丁香鹏介绍说，他们的用户既包括诸多知名饮料企业，也包括游泳馆、酒店和火电厂。臭氧主要用来为水消毒，也可以用在烟气脱硫脱硝，还有医药化工的制造中。他预测，随着臭氧生产成本的下降，更多工厂将转用臭氧。
而在海南如此大规模地使用超滤膜技术为农村供水，在全球也是绝无仅有的。记者了解到：杨昆村水厂花了15万元，而生产费用(主要是电费)，每吨水在7分到一毛五之间，这是全球竞争对手难以企及的低价。技术员说，运行13个月来看，还没出过问题。这间水厂无人值守，一般是依靠感应器来远程监控。设备的不同部分上写着不同编号。“结构简单，不会出复杂的问题。如果出了问题，我们会远程指挥检查，告诉村民应该动哪个阀门。”一位立昇公司的经理称之为“傻瓜化水厂”。这也是他们在全球领先的技术。
参观海南的膜水厂后，水处理专家李圭白院士表示：“超滤膜孔径只有10纳米级，比水中最大的微生物病毒还小，可将水中包括致病微生物在内的全部微生物都除去。” 他认为这种水厂可以在全国推广。
“我最近访问美国，有美国专家告诉我：中国这方面的应用比美国领先10年。”立昇公司陈良刚说。2012年7月实施的生活饮用水卫生新国标，将35项检测指标提高至106项。传统的“混凝、沉淀、过滤、消毒”工艺水厂面临挑战，尤其是浊度和微生物更难以达标。而水专项推动的技术革新，可能从根本上消除这一隐患。
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