水专项推动技术革新中国企业不再“水”

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。笔者了解到: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。