清華環境係黃霞教授做客中國水網就涉膜技術問題答疑

　　據中國水網2009年8月17日訊 8月14日上午，清華大學環境係學術委員會主任、中國水網專家黃霞教授來到中國水網，做客聊天演播室，就中國水網論壇中“專家解疑答惑第三期”中眾多網友關於膜技術、特別是關於MBR運行、維護等方麵的提問，做了詳細的解答。

　　主持人：我們這次做客聊天邀請了清華大學黃霞老師。目前隨著全球水環境問題越來越得到社會各界的關注及膜材料的技術發展，膜法水處理技術都有了提高。這次我們請到了清華大學的黃霞老師。下麵介紹一下黃霞老師，黃霞老師是清華大學環境係學術委員會主任，中國水網專家。黃老師主持承擔過國家863項目新型膜生物反應器的研究與應用等國家重大項目。本次做客聊天得到了網友的熱切關注。收集到了很多網友的提問。以下我們所提問的問題全部來自於中國水網網友。首先先請問黃老師，很多網友普遍反映就目前來看膜技術在汙水領域運行成本普遍很高，不知道膜以後發展前景方向怎樣。對於降低膜運行成本，以及膜技術普及應用是怎樣的？請黃老師談一下看法。
　　黃　霞：好的。從這幾年的發展來看其實膜技術在汙水處理領域中逐漸增加的，從趨勢上講，就像網友所提到的影響膜技術在汙水領域裏應用大的因素還是成本跟價格問題。事實上從這幾年的發展趨勢來講，膜技術的成本是在逐年下降，下降速度非常快。如果跟五年前相比膜技術成本價格大概降低了一半。今後還會有降低的趨勢。這樣的話會為推動膜技術在汙水處理領域中的應用提供一個很好的條件。關於如何降低膜的成本我想要包括了好幾個方麵，一個是膜材質設備以及相關的設備，包括前處理等設備。這個東西整體影響膜技術工業的一個成本。所以將來的趨勢就是要把這些材料組建設備實現連產化，相信以後成本會降低，其推廣將得到更大的發展。
　　主持人：對於膜成本問題，很多網友對於膜發展是抱有很高的期望的，有網友提問說，隨著以後膜生產工藝不斷更新，技術不斷進步，想請問黃老師是否會成為工業水處理的一次曆史性革命？膜技術在汙水處理中能達到怎樣的地位？
　　黃　霞：我認為這本身一是場革命。因為膜技術的出現無論是在汙水處理還是在飲水處理方麵，都可以給用戶提供*保險的方案。就是在可以保證效果的同時，設備可以非常簡便，優勢是大家可以看到的。如果可以在成本方麵進一步降低，這樣這個技術就會更完美了。我覺得應該是在水處理方麵，是一個比較重要的突破吧。這樣的話在未來的水處理行業裏麵應該說能夠占到一個非常重要的地位。
　　主持人：那我們知道膜首先是在汙水領域應用比較多，目前為止膜技術在飲用水方麵已經有了很多的應用，就有網友提出膜技術在飲用水領域的問題，請黃老師談一下，膜技術在飲用水方麵的前景有哪些？
　　黃　霞：膜技術在飲用水處理方麵我們國家跟國外情況有所不同，國外應用飲用水方麵更多一點，這個可能是外國人與中國人生活習慣不太相同，國外人喜歡喝那樣的直飲水。那麽中國就像網友說的，中國這塊起步比較晚，也跟我們國家缺水、汙水這種環境是僅僅相關的。我認為膜技術在飲用水應用潛力很大的，因為膜技術跟一些工業整合對我們飲用水安全的提供、消除病菌可以提供一個很好的解決辦法，所以說膜技術在飲用水領域應用有很多方麵，包括集中供水，大型水廠的改善，還有包括在日常生活裏麵見的比較多的家用淨水器，這個可以加強水質的管理，所以有很多應用途徑。我也很高興看到，我們國家膜技術在飲用水方麵的應用現在也是在不斷地發展，比如說有杭州、蘇州等水廠都在用膜技術進行汙水處理。所以從趨勢來講的話膜技術在以後發展領域是很大的。
　　主持人：對於膜技術很多網友也比較關心，黃老師也是在膜技術裏麵很有建樹。現在都有哪些膜材料呢？
　　黃　霞：膜技術分類很多，包括微濾、超濾、納濾等等。不同工藝用的膜材料是不同的。那麽通常我們用的還是微濾、超濾的膜比較多。在這一類，通常叫低壓這種膜的過程中，實際上膜材料確實有很多，比如說有聚碸、聚乙烯、聚丙烯、聚丙氫、聚偏氟乙烯等等，有很多的膜材料，但是在汙水處理方麵，比如說從抗氧化性、強度、通量等方麵評估的話可能聚偏氟乙烯要用的多。
　　主持人：黃老師在MBR方麵很有建樹，很多網友根據自己工作中遇到的困難，針對MBR也提了一係列的問題。首先有個網友問，黃老師現在MBR應用中的主要問題，MBR的發展趨勢包括膜片和應用工藝，同時也請您分析一下平板和中空MBR的特點如何？
　　黃　霞：關於MBR的優點跟好處我想我就不用多介紹了。我想網友們對它的特點還是認識了解的很多。那麽在我國這幾年MBR應該說應用也是呈現一個大的快速發展的趨勢。但是在應用MBR的時候我需要強調一下需要注意的一些問題。一就是說MBR用的廢水對象不一樣的時候它所選擇的工藝也不一樣。用的時候第一點根據廢水的性質和廢水排放的要求來建立一個合理的要求。因為MBR是一個組合工藝。這是第一點。第二點希望應用MBR的時候要合理選用合理的膜材料、膜組器，這是比較合理的。第三個要對整體係統優化進行一個全麵的考慮，這樣才能夠使MBR工藝用的更好。我想這幾個點在應用過程中大家要特別側重的考慮。剛才我也談到MBR發展趨勢，因為我們國家這幾年發展確實很快，那麽發展很快的話我想可能也是從我們國缺水這個角度來講的，那麽MBR作為汙水資源化的*有潛力的工藝之一，那麽受到大家關注，所以發展是非常的快。如果從統計的MBR建設的處理能力來講，是以快於100%的速度增長的，這個潛力大家也可以看到。至於平板跟中空MBR的特點，這也是在這個領域裏麵大家一直在討論的問題，我個人認為平板跟中空應該是各有優點的，各有特點。那麽如何選擇平板跟中空呢，可以從你自己在考慮的係統，比如說包括對預處理的要求、設備的占地的要求以及膜的通量的大小，還有就是維護管理，另外就是用的係統處理汙泥能力的高低等等，這個都是需要綜合考慮來選擇是平板還是中空的。從國外發展來講，應該說平板跟中空是各占市場一半的份額，所以我覺得他們也會按照各自的特點往前發展。
　　主持人：下一個問題，正好是一個網友在實際工作中遇到的問題，他們對於中空纖維膜*高值是兩千克，*大出水量達到一立方每小時，現在的壓力就是0.8千克的時候已經能達到設計出水量0.2立方每小時，但是他遇到的問題就是膜廠家告訴他這樣對膜不好，建議把壓力調到1.8千克，出水量提高一倍。想請黃老師幫他分析一下，壓力和出水量同中空纖維膜的效率和壽命有什麽樣的聯係？
　　黃　霞：這個問題我覺得應該是這樣的，就是說一個膜的處理能力跟它的壓力有關，但是一般來講壓力越大它的處理能力是越高的。但是因為膜在處理過程中一方麵又可以受到它在過濾處理中所含有的汙染物對它的汙染，如果過濾速度越快，那麽汙染速度也會快，汙染速度越快這樣中間清洗的間隔要短，要不斷用藥劑清洗，這樣就會影響它的壽命，是互相製約的關係。因此多大的壓力、多大的出水量以及跟膜之間的關係要綜合考慮。如果膜的壓力提的高，通量也比較高，但是膜汙染發展並不快，那麽這個時候是可以把壓力提高一點，然後把它的通量也就是過濾速度提高一點，這樣的好處就是說你可以用少膜提高你的處理能力，成本可以降低。如果壓力高，處理能力大，汙染太快了，要不斷清洗那麽壽命就會降低，所以這是一個三方麵的關係，所以要綜合考慮才能判斷現在你說的1.8的壓力是不是watechliuhede的，還得分析一下具體情況。
　　主持人：現在還有一些問題，也是針對MBR運行中的具體問題，也是想請黃老師幫忙分析一下。這個網友說他目前正在運行14個左右的MBR廠都是在澳大利亞，他是運行中遇到了兩個很難懂的問題，第一個就是說他們的膜是德國的，孔徑是0.02微米，HEAD大約是0.25米，通量是40升每平方米每小時，他說*近有一個廠在熱帶出水，濁度從5達到10NTU，他說這種情況以前從沒有發生過，出水PH值小於6，想請黃老師分析一下。
　　黃　霞：首先用的是平板膜，平板膜運行通量40升每小時我個人認為這是一個比較高的值，應該說他們通量蠻高的。現在他所出現的兩個問題，濁度高的問題，如果從他使用的膜來說，是一般0.02微米，從這麽細的孔徑來講不太有可能像濁度物質透過膜孔本身，因為對實際情況不是很了解，沒有去現場考察，有沒有這種可能就是說組器的連接口或者說膜有沒有一些漏損這樣一種情況造成出水濁度的升高。另外PH小於6，也不知道進水的PH，那麽是不是進水PH大於6，如果是這樣的話，那麽出水就是又降低了，這樣的情況會由於淨水的含氨氮濃度高，在處理過程中消耗減，會使PH降低，這個也是猜測，因為不了解實際運行情況，僅供參考。
　　主持人：可能很多網友的很多具體問題其項目介紹也不是很清楚，如果說大家有興趣的話，想請黃老師再進一步分析一下，可以選擇在下個月9月1號到3號之間，參加第五屆國際水協的膜技術大會，屆時黃老師將出席，到時候不僅黃老師，很多國際上的學術專家也在，這是一個非常好的交流平台跟機會，也請大家繼續關注。這個網友還接著問，這位網友應該是一個外國人。他說濁度這麽高是有機物影響的還是銨類營養物質呢？這個問題已經困擾他很久了，也請黃老師在這方麵幫他解答一下。
　　黃　霞：出水濁度高，因為氨是非常小的分子，所以不太容易形成濁度物質，既然是濁度物質，還是屬於膠體類物質，以有機物為主的物質會偏多一些。
　　主持人：對於膜的運行管理很多網友都感覺不太有把握，想請黃老師在膜的運行管理、膜的維護這些後續的方麵，談一談您的看法。
　　黃　霞：在MBR運行當中技術管理是很重要的問題，這也是決定工藝本身是否運行成功的關鍵環節。所以維護管理是否能夠變得容易呢，我想會涉及到幾個方麵，首先就是MBR工藝的設計，必須是要合理的，那麽後麵的管理才會省事。所以在設計的時候一定要有合理性。比如說預處理設備、膜的堵塞防止措施怎麽采取，膜的運行的合理的參數你怎麽選擇等等，總之，你的設計要合理才有利於後麵的維護管理的方便，這是一個很重要的方麵。第二點就是在實際運行過程中，這些操作的人員需要遵守MBR的一些操作運行的規範，就是說要遵守這個規範才能合理地維護這個係統穩定。第三個方麵就是說在係統運行維護管理過程中，實際上在很多的工程裏麵是有自動控製相連接的，所以隻要保證這個自動處理設備不出故障，那麽運行管理也沒有那麽複雜。我個人也參觀過比較大的MBR的汙水處理廠，如果把這些都做到位的話，那麽它的運行管理並不複雜，基本就是操作工作在操作室裏麵，這個係統可以按照我們在維護管理設計裏麵的一些基本模式運行，沒有那麽太複雜的問題。
　　主持人：還有網友提到，對膜技術和傳統汙水處理技術也存在著一些疑問。他們覺得MBR在城市汙水處理中應用已經逐漸增多，尤其是城市汙水加上深度處理形成再生水的方麵應用特別多，就想請問黃老師相對傳統汙水處理技術，比如說A2O+氧化溝+曝氣生物濾池+V型濾池處理方式跟這些比較，MBR的組合工藝，他認為投資大，運行成本高，還有人認為膜更換的成本很高，想請黃老師談一談在近幾年內有沒有降低投資和運行成本達到上述傳統處理的基本的相同效果的方式，從而，使得取代傳統汙水處理技術會成為趨勢？
　　黃　霞：首先我想說明一下的就是說MBR中的膜不是每年都需要更換的。所謂的更換就是說膜壽命到了才需要更換，一般來講膜的壽命會長於一年，當然這跟你用誰的膜，什麽樣的材質有關係。長壽命的膜會達到5、6年才需更換。所以這個我想先說明一下。關於MBR在城市汙水處理中的應用呢，就像網友所看到的這幾年確實是在逐年增多。城市汙水處理除了MBR以外傳統工藝也是存在的。我覺得MBR跟傳統工藝應該是一種並前的，就是各有不同的目的，就是並行的，各有不同特色在推進這樣一個事情。因為MBR跟傳統工藝比較就是處理水質好，占地省，自動化管理效率高，這是優點，那麽不足就是投資要高一點，但是這幾年隨著膜材料成本降低，其成本高的程度沒有大家想的那麽高。稍微略高一點。我想MBR在城市汙水處理當中，並不是說所有場所都要用，而是要用於能夠發揮它特色的地方，比如說你對汙水處理要求高啊，還有排放標準要求高，比如說像現在有的地區的一些達標，可能傳統工藝做起來不太容易，還有一些就是傳統工藝的放不下，沒有地方，我想這塊它的優勢會越來越突出。我們不能用簡單的一句話說哪個工藝怎麽著，還是要把每個工藝特色，在適合它的情況下用好，這樣使MBR的功能充分發揮出來。
　　主持人：現在用水、排水標準提高更嚴格已經是趨勢了，很多地方不僅是江蘇太湖那邊要求高，北京的要求也很高，相信MBR前景非常廣。還有網友說針對垃圾滲濾液這方麵也想請黃老師談一談MBR工藝，他講到，MBR工藝應該說是垃圾滲濾液處理中必不可少的工藝，其中也有很多修整工藝，比如說前端增設厭氧等措施，他的問題就是說像垃圾滲濾液如此高濃度的進水，COD、BOD都非常高，以及高汙泥濃度，想問一下黃老師超濾部分如何選取。還有與之相關的曝氣方式如何配套。比如說是管式膜＋曝氣射流，還是微孔曝氣就能滿足中空纖維膜的要求，如何降低MBR高汙泥濃度曝氣能耗？
　　黃　霞：像這個網友的提問我想涉及到三個方麵，一個是垃圾滲濾液的工藝，曝氣怎麽選，還有就是膜設備怎麽選這三個方麵。首先說工藝這塊，前麵我也談到MBR它本身是一個工藝，就是說這個工藝的形成是要針對不同的水質，即針對不同的水質以及處理要求的情況設立一個比較合理的工藝。垃圾滲濾液有機物濃度比較高，氨氮濃度比較高，那麽在有機物濃度這塊它除了含有一些容易降解有機物成分以外，也會有一些難降解的有機物成分，從MBR工藝來講，我個人認為前麵設立厭氧段有好處，這個好處體現在，一方麵把水裏的也就是垃圾滲濾液裏麵含有的難降的有機物可以轉換成容易降解的有機物，另外一方麵厭氧段這塊如果有回流過來，它可以起到反消化的作用，也可以從總段去除是有效果的。這是關於工藝。 關於曝氣設備的選取，因為垃圾滲濾液有機物濃度比較高，通常條件下就是MBR裏麵汙泥濃度比較高，所以曝氣設備就要充分考慮在高汙泥濃度下麵供氧效率比較高的設備比較好，另外還要考慮曝氣設備跟後麵你用的膜的形式怎麽樣，比如說射流曝氣，這個可以用循環的餘壓，因為餘壓也是有效的利用。這個要充分考慮，才可以使使用更合理。 從膜設備種類來講，目前在垃圾滲濾液用的多的是管式膜，它用在垃圾滲濾液裏麵，還是外置的管式膜，他在運行管理當中清洗比較容易，過一段時間，把兩邊閘門閘住，從恢複方麵比較容易。還有運行能耗、壓力還是比較高的，所以我個人認為在處理垃圾滲濾液這塊，工藝裏麵對於膜的選擇方麵進一步降低它的能耗來講還是有優化的空間，還是值得進一步探索是否有更低的形式的膜設備用在垃圾滲濾液。當然這裏麵選用要考慮MBR處理垃圾滲濾液汙泥濃度要比處理城市汙水程度情況汙泥濃度要高很多。
　　主持人：剛才提到的是一個高COD的垃圾滲濾液的案例。然後有一個網友就是針對高鹽度廢水想請教一下黃老師。他說MBR在工業廢水中為了提高處理效果加了一些填料，一部分是想活性炭，這些在處理當中會不會對中空纖維膜產生負麵影響，他們處理高鹽度廢水，大約達到5%左右，主要是氯化鈉，請問這麽高的鹽度對膜危害是不是很大，對出水效果是不是也有很大影響？
　　黃　霞：好的。這個網友說到了在裏麵加了活性炭顆粒，這個加入這個工藝裏麵的話，在曝氣過程中活性炭是可以流動的。那麽流動過程中就會對中空纖維膜產生一些問題，有一個好處，在表麵的時候，可以把中空纖維表麵的汙泥刮下來，這個就減輕了它的膜汙染，這是正麵的影響。但是也存在負麵的影響，如果顆粒的填料比較大、比較硬，表麵比較粗糙度比較高的話，有可能在循環過程中間在碰到中空纖維膜表麵對膜表麵產生刮傷，對它產生損害，這樣對它的過濾產生一個負麵影響。那麽這個負麵影響另外一個方麵還有一種可能就是活性炭添到MBR這樣一個汙泥係統以後，它跟汙泥在一起循環，那麽顆粒會對汙泥本身也就是說汙泥是微生物細胞，會產生摩擦，會導致微生物的細胞可能會對表麵的包外多聚物分泌更多。那麽這種物質也是影響我們的膜汙染的。所以要綜合考慮這方麵的正跟負的因素來選擇合理活性炭的種類，以及合理的投價量，才保證正的優勢，這樣對處理係統有利。 還有就是涉及到高鹽的問題，含的是氯化鈉，那麽氯化鈉因為在MBR過程中間我們用的膜一般是微濾膜比較多，微濾本身不截流鹽度的，對它沒有太大影響，但是因為它鹽度大，會對MBR裏麵的生物係統產生影響，生物那麽對生物係統產生影響，一個是鹽度過高對它的膜產生影響，對處理效果產生影響。另外對分泌係統產生影響，讓生物所分泌出來的物質可能偏多的情況是有的。那麽這個間接造成對膜運行也就是膜汙染這個影響會造成。
　　主持人：接下來，剛才談到的都是高濃度的，有個網友針對低濃度的廢水提了一個問題，他說MBR氣水比過高，能耗很大，有哪些技術可以改善這一點？
　　黃　霞：對於低濃度的廢水來講可以考慮縮短整個裝置的停留時間，提高裝置容積負荷，這是一個解決的辦法。另外就是說在膜組件的布置上可以考慮采用多層的布置，這樣減少消耗在膜組器的曝氣量，這樣把整體氣水比盡可能地減下來。
　　主持人：有一個網友針對高濃縮液，膜處理技術高濃度濃縮液提出了問題，那麽濃縮液的問題如何處理？
　　黃　霞：這個一般是在反滲透和鈉氯的過程中產生的。這也是在這個領域中大家遇到的一個難題，就是說目前也沒有太好的解決辦法，有些就直接排放了，在有些國家，在國外呢，是把這些濃液進行回收，那麽反滲透和鈉氯需要進一步探討，看看有沒有更好的辦法來解決這個問題。
　　主持人：現在膜技術和MBR應用的比較多，就有網友想請問黃老師，MBR在實際當中應用*大規模達到怎樣呢？
　　黃　霞：我們國家這個應用很廣泛了，在湖北省石鹽市，現在正在建立11萬噸每天的規模，應該說是相當大的。在國際上迪拜簽約了一個MBR是22萬噸每天的項目，所以它如果建成應該是目前世界上*大的。據說簽約是這樣一個水平。我們國家實驗室應該在今年年底可以建成。
　　主持人：就是說針對膜的問題，也有網友提出，膜的反衝洗的藥劑有怎樣的要求？膜使用多長時間大概換一次？
　　黃　霞：藥劑要根據汙染物種類的情況來選擇。一般來講膜表麵汙染物有有機物跟無機物，對於有機物可以用次氯酸鈉來進行清洗比較好。對於無機物，可以用酸類物質來清洗。所以要根據實際情況與表麵的汙染物情況選擇。膜多長時間換一次，這個其實就是膜壽命問題，膜壽命判別有兩個方麵，一個是它功能沒法兒用了，這是功能上的不能繼續用。還有物理上麵的破壞，比如有些膜斷了、破了，雖然它的過濾功能沒有受到太大影響，但是物理上講不能再用了，也就導致它壽命到期了，這兩個是影響它更換的時間。這個當然也就跟你選擇的膜材料，包括膜組件的形式都有關係，不好一概而言，前麵我也提到MBR的情況，可能會5、6年更換一次，也有更長的，根據具體情況來定。
　　主持人：還有一個問題，就是說現在可能是隨著膜技術的發展，國產的膜廠家也很多，而且做的規模也很大，有個網友想請問黃老師超濾和微濾在國產膜和進口膜之間的差距到底有多大？就現在來說。
　　黃　霞：超濾跟微濾這幾年我們國家確實有很多的膜生產廠家做了很多工作，也取得了很大的進步，我了解的信息可能不太全麵，國產的超濾膜從性能上麵講應該說跟國外產品差距非常小，也就是說非常接近的水平。那麽從微濾來講，這方麵微濾用處也很多，飲用水直接過濾以及用於MBR的微濾膜，大家可能比較關注的是用於MBR的微濾膜。國產MBR應用的微濾膜來講，有幾家廠家在生產，從大規模應用來看，目前生產的國產的微濾膜跟國外產品比較可能還是有一定的差距，這個主要體現在機械強度不夠高的情況下，但是這兩年國產的，就是國內膜生產廠家也花了大力氣來改善MBR用的微濾膜的生產技術，所以我相信在未來的不遠的這幾年裏麵，國產的用於MBR的微濾膜的組件會達到一個比較高的水平，甚至可以說能夠接近國際產品的水平，我想還是會很快到來的。謝謝！