一根面條粗細的膜絲，筑起了污水處理的堅固防線。一滴滴污水穿過膜絲表面微孔，完成最后的凈化，重新返回自然界。
在海環(huán)集團的車間里，這樣的綠色之旅每天都在發(fā)生。作為目前國內最先進的污水處理設備之一，膜在市政污水處理領域的使用壽命大約5-8年，如何讓它延長使用壽命，盡可能多的發(fā)揮余熱？海環(huán)集團攜手同濟大學，經過3年的努力，攻克PVDF膜修復技術，相比更換新膜，每10萬噸污水的處理規(guī)?？蓜?chuàng)造直接經濟效益約300萬元。這在全國亦屬首次。
洋里中心膜生產車間
技術破局：基層的痛點在哪里，科研的方向就在哪里
膜以其穩(wěn)定的過濾性能和占地面積小的優(yōu)勢，在國內污水處理行業(yè)被廣泛使用。以海環(huán)集團為例，旗下污水處理廠大規(guī)模使用PVDF中空纖維膜為主的MBR工藝，使用的膜絲超過100萬平方米。隨著膜陸續(xù)進入“晚年”，過濾效能下降，能耗提高，直接影響生產效益。
得益于與同濟大學長期的產學研合作，海環(huán)集團關注到了同濟大學環(huán)境科學與工程學院院長王志偉教授團隊的膜修復再生技術。這項技術利用新型藥劑清洗修復膜的損傷，使膜的性能恢復到接近新膜水平，此前該技術一直停留在實驗室階段。海環(huán)集團大膽決定在全省規(guī)模最大的洋里污水處理廠，專門劃分出一個廊道（含8個膜架，日均產能4000多噸）來進行工程論證。
項目團隊在檢查膜絲修復情況
“基層需求在哪里，實踐堵點在哪里，研究的方向就應該在哪里”回憶起膜修復課題的立項初衷，集團總工程師張莉敏坦言降本增效的研究思路貫穿始終，“只有把實驗室建在生產線上，才能真正檢驗技術的有效性，讓技術創(chuàng)新真正為降本創(chuàng)效服務。”
2021年3月，“膜修復再生與延壽”項目（以下簡稱“項目”）正式立項，項目總投入約800萬元，由集團總工掛帥，科發(fā)部、事業(yè)部和項目公司等近20人組成攻關小組。一場以生產實踐為導向，以降本增效為目標的技術攻關正式拉開帷幕。
膜項目結題報告
闖關升級：攻堅克難打造舊膜重生之路
對海環(huán)膜修復團隊而言，這場歷時三年的征程是一條充滿未知與挑戰(zhàn)的道路。從最初的理論研究和實驗室試驗，再到生產線上的大規(guī)模實踐，每一步都面臨工況的巨大變化，都是對團隊應變能力和攻堅韌勁的嚴峻考驗。實驗室里只需要一束膜絲的實驗，到了生產線廊道，就要解決設備調試的復雜性和修復方案的不確定性。
廊道實驗之初，攻關小組就碰到了工效太低的難題。實驗室里耗材只需要一束膜絲，單人清洗就可以完成。到了污水廠，每一個膜架都需要近20人清洗兩天才能完成，人工和時間成本太高了?！拔覀兙拖耄懿荒苡脵C器代替人來完成清洗工作？”洋里中心生產運營室副主任林丹說，大家在車間里搗鼓了一個多月，研發(fā)出“膜片自動化再生修復系統(tǒng)”。別看它長得像個集裝箱，看上去很不起眼，但它僅需一天就能完成一個膜架的清洗，全程只需3人參與，處理效率顯著提高。
項目初期使用人工清洗膜片
膜清洗自動化裝置進場運行
接下來一路“過關斬將”，2023年8月，終于到了廊道工程實驗階段?！皩嶒炇曳桨冈谥性嚟h(huán)節(jié)的效果非常好，這給了大家很大的信心?！奔瘓F科發(fā)部吳秀琴是該項目的骨干。她沒想到，工程實驗成了整個項目“最失落的一天”。按照項目設計，清洗好的膜架放進廊道，要全負荷運轉測試數據?！澳翘齑蠹叶荚诘葦祿?，連晚飯都顧不上吃?！钡瞧聊簧系臄祿s很不爭氣——忙活大半個月修復的膜，在投入當天性能就以極快的速度衰減。第一次廊道實驗失敗了。
“大家都很失望，但沒空沮喪?！碑斕焐钜?，現(xiàn)場的海環(huán)團隊和一直在線上等候的同濟團隊，開始緊急排查失敗原因。經過近半個月分析驗證，原因找到了：廊道比實驗室規(guī)模大，膜絲帶水太多影響了藥劑清洗修復效果。大家花了一個月優(yōu)化修復方案，2023年12月，再次修復的膜片性能終于達到預期的效果。此后，經過近一年時間的反復觀測運行，膜修復項目宣告成功。
未來可期：提升優(yōu)化永遠在路上
2024年，修復好的膜在洋里中心陸續(xù)投入使用，運行狀況良好。該項目的第一個“客戶”——同屬集團的福清藍園污水處理廠，引入洋里中心舊膜修復的一組膜裝置，顯著緩解了因舊膜老化帶來的污水處理壓力。
藍園廠膜生產車間
“這項技術的推廣應用在未來具備產業(yè)化的潛力?！睆埨蛎粽f，目前海環(huán)集團旗下多個項目均使用以PVDF中空纖維膜為主的MBR工藝，總設計規(guī)模達到56.3萬噸/日。而國內膜材料市場就超過3000億元規(guī)模。膜修復技術的推廣，在緩解舊膜性能衰減帶來的產能壓力的同時，能有效降低因頻繁更換新膜、處置廢棄膜而產生的成本，增加企業(yè)運營的利潤。
對海環(huán)集團而言，膜修復項目還具有更深層次的意義。3年項目攻關，培養(yǎng)起一批膜設備全生命周期運營的專業(yè)人才，這個人才梯隊也成為集團污水廠運營的骨干力量。依托這支隊伍，海環(huán)集團陸續(xù)編制了集團膜設備運行規(guī)范，參與編制了福建省城鎮(zhèn)污水處理廠運行管理標準等一系列運行標準，膜精細化運行的“護城河”赫然成型。
運行質量的提升優(yōu)化遠不止于此。洋里中心團隊正在研發(fā)的膜智慧化管理系統(tǒng)，可以做到膜工藝運行數據以秒為頻次進行自動收集、分析，從而可以精準預測膜的生命周期（何時要報廢）以及“大修”周期（何時要清洗），從而讓“智慧工廠”成為可能。洋里中心副總經理陳鳴說，他們給這個系統(tǒng)起了一個很有野心的名字——“膜術”。
基層污水廠的成功實踐，也讓技術的發(fā)明者——同濟大學王志偉教授對該技術的未來發(fā)展充滿了信心：采用報廢膜進行再生循環(huán)利用，作為一種創(chuàng)新型的新質生產力，不僅僅是對傳統(tǒng)產業(yè)的綠色化改造，還能夠有效推動國內污廢水的減污降碳與資源化利用，從而推動建立資源節(jié)約型的技術體系，為實現(xiàn)碳達峰、碳中和提供可行的技術路徑。
供稿：林可欣
審核：張偉