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高性能聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制及其系列组件在污水资源化推广应用

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成果简介:

  项目以“材料-组件-工艺”研发模式不断推进,探索高性能 PVDF 中空纤维膜制备技 术,通过改性优化,有效提高膜丝强度、通量及抗污染能力;探索高效率膜组件结构设计和集成技 术,通过开发完善组件结构,有效防止膜污染和降低能耗;探索高效率以膜装置为核心的污水资源 化工艺,把膜技术和传统污水处理技术相结合,形成了膜+生化、膜+氧化、膜+MVR 等技术相结 合的市政污水处理厂四类水提标改造,工业园区达标排放及中水回用、高盐水零排放等核心技术。 

   项目主要创新点如下: 1. 创新形成了以聚丙烯腈,聚多巴胺纳米高岭土改性聚偏氟乙烯复合膜工艺,形成利用低含量聚氧 乙烯聚丙烯醚嵌段共聚物渗透乳化功能改善铸膜液中高分子连续相与无机分散相两相界面的相容性 的新技术,有效改善膜丝亲水性,使得膜通量提升 1.5 倍以上,从微观结构上彻底改善膜的抗污染 能力,膜使用寿命延长半年以上。

   2.创新形成了组件先封端后浇铸处理提升膜丝过滤有效孔率工艺,技术实施后,膜丝过滤有效孔率 由原来的 80%提高到 98%以上,组件浇筑合格率和有效率提升 20%。 

   3.创新形成了垂直一体式 MBR 组件曝气机构,消除膜组件底部的边界分离层,实现高效膜面湍流 流场分布,较国内知名同类规模膜组件提高 30%的曝气效率,能够有效稳定的实现低能耗运行和高 抗污染能力。 

  4.以“超滤+反渗透”为核心处理工艺,创新性的运用大流量错流循环外压式超滤运行工艺模式和 正反向流自动切换反渗透系统运行工艺模式,控制膜污染,充分发挥膜性能,采用高效预处理及三 级反渗透工艺,将系统总回收率提高到 90%以上,同时延长膜芯的寿命;将废水最大限度地浓缩后 蒸发/结晶,实现高盐、高硬度废水零排放处理。 

  该成果已授权专利 13 项,形成产品企业标准 3 项,参与制定相关国家/行业/团体标准 8 项,发表论 文 3 篇,目前中空纤维膜丝产能已达 300 万 m2/年。以中空纤维膜为核心形成的系列组件如外压式 超滤膜已在工业废水处理、污水处理、中水回用、地表水处理、零排放预处理等领域广泛应用,束 式 iMBR 和帘式 LMBR已在一般城市污水处理(市政污水、农村分散式污水)和工业污水处理等领 域应用,近三年(2018-2020年)已实现销售收入 6.45 亿元,净利润 7250.17 万元,上缴税收 2398.42 万元。经处理的日回用水量超过 80 万吨,每年工业再生水约 3 亿吨,为解决我国水资源短缺做出 突出的贡献。

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