在水处理领域，传统有机膜产品因寿命较短和废弃处理问题逐渐显现出局限性。“双碳”目标下，陶瓷膜产品因其?使用寿命、高运行通量、强耐污染性、易安装维护、材料绿色环保等工艺特点，正成为现代绿色低碳污水处理技术发展的重要研究方向。

    日前，中国环境科学学会组织的“华远环境功能纳米陶瓷膜技术产品应用推广专家论证会”在江苏省苏州市张家港举办。张家港市华远环境科技有限公司拥有完全自主知识产权的陶瓷平板膜产品和应用技术得到了专家组的一致认可。

    专家组一行在考察了张家港市第三污水处理厂示范项目后认为，纳米平板陶瓷膜产品在示范应用中体现了良好的运行效果，将在污水处理厂原位扩容和提标改造、饮用水深度处理及直饮水净化领域具有较好的市场前景。

    占地仅需传统工艺的一半，污泥转化为内碳源减少排放

    在张家港第三污水处理厂厂区，记者跟随专家组看到了纳米平板陶瓷膜的“真容”：只见几十个由一片片白板模样的陶瓷膜片堆叠形成的膜组件通过密密麻麻的管道连接成了一体，浸没在反应池中。

    据张家港市第三污水处理厂工作人员介绍，污水厂总设计规模为4万立方米/天，分两期建设，各两万立方米/天。一期工程采用DE氧化沟工艺，于2008年底投入运行；二期采用了陶瓷膜工艺，于2019年9月开工建设，同步对一期工程进行提标升级，2020年底投入运行。目前，污水处理厂出水水质可以稳定满足“苏州特别排放限值”（地标准IV类）。

    “受厂区预留地面积的制约，二期占地仅是一期的一半。”张家港市华远环境科技有限公司副总经理张保恩介绍，相比传统污水处理工艺，纳米平板陶瓷膜生物处理技术以新型功能纳米陶瓷膜为核心，将其与传统的“串级”污水生化处理工艺“并级”为一个单元，无需二沉池、反硝化滤池，大大简化缩短了工艺流程。

    同样的例子还有2022年4月投运的广东环保集团肇庆鼎湖区城区污水两万立方米/天处理项目，开创性采用圆形陶瓷膜污水处理工艺一体化设施，厂区总占地仅4700平方米，项目建设周期仅需六个月。

    张保恩还介绍，不仅是占地面积的大幅减少，还有综合运营成本的降低。“由于陶瓷膜工艺通过对不同分区的溶解氧浓度进行精确控制，在微氧状态下使菌体共生，形成短程硝化—反硝化及厌氧氮氧化过程，利用剩余污泥作为内碳源有机物基底参与脱氮，既降低了有机污泥的排放，又减少了外碳源需求，降低了药剂投加费用，在不加或少加药剂的条件下实现出水TN（总氮）低于10mg/L。”他指出，据张家港市第三污水处理厂和肇庆鼎湖区城区污水处理项目数据监测分析，污泥排量较传统工艺减少40%左右。

    “近年来，浙江、江苏等地相继提出污水厂出水达到地表准IV类水标准，水处理厂正由传统工艺向高效短流程、节能减排方向发生转变，对精细、高效、出水水质提出更高要求。膜过滤技术相对传统工艺占地面积小、出水水质高，在国家大力倡导清洁生产、循环经济、节能降耗、集约用地的大环境下，膜过滤技术拥有众多传统工艺无法比拟的优势和广阔的发展前景。”同行的一位专家组成员向记者表示。

    陶瓷膜还是有机膜？算一算全生命周期的经济账

    不过，作为一种非常有前景的污水处理技术，膜处理技术也有赖于膜的产品特性，包括膜通量、膜机械性能、膜化学性能、膜使用寿命、膜污染等，都影响着膜工艺的稳定运行，也一定程度上制约了膜处理技术的发展。

    “目前，水处理领域应用较多的膜产品是有机膜，但它容易受化学腐蚀、膜污染和机械损伤等因素影响，导致使用寿命相对较短，通常为3年—5年。同时，废弃后还面临有机废弃物如何处置等一系列难题。”专家组一位专家表示，据他了解的情况，不少污水处理厂因报废有机膜无法处理而只能将其暂时搁置在厂区。

    相比而言，陶瓷膜产品具有寿命长达20年以上，通量高、机械强度高、化学稳定性好、耐酸碱、耐氧化、能够循环利用等环保特点。“张家港项目运行4年来，纳米平板陶瓷膜产品的性能与初始状态保持一致，在线化学清洗完全可恢复至初始的状态。等陶瓷膜用了20年以后，还可以粉碎做耐火材料继续利用。”在张家港市华远环境科技有限公司纳米平板陶瓷膜生产制造车间，母公司江苏新芳科技集团董事长黄和芳拿起一片纳米平板陶瓷膜向记者介绍。

    据了解，江苏新芳科技集团组建于2005年12月，前身为1982年春创办的大新毛纺织厂，是国内知名的粗纺企业、半精纺纱线生产基地。由于纺织印染行业工业废水处理难度大，又紧邻太湖、长江等流域，黄和芳一直关注废水处理新技术开发。同时，面对新一轮环保产业发展需要，企业也在寻求向环保高精尖领域转型。2018年5月，集团投入5000万元创办了张家港市华远环境科技有限公司。2019年4月9日，华远纳米陶瓷膜项目正式开工奠基，于2019年年底建成投产。

    走进企业偌大的生产车间，自动化流水线上只需几个员工操作，一块块被挤压成型的陶瓷膜被源源不断地输往生产线，完成微波干燥、烧成、切割、喷膜等多道复杂工艺，生产好的陶瓷平板膜整装待发。

    “平板陶瓷膜作为新一代的高端膜技术，长期以来被国外企业所垄断，成本高，不利于普遍推广应用。现在，我们通过自主研发实现规模化生产，产品价格大幅低于进口同类型产品，打下了在国内广泛推广的基础。”黄和芳给记者算了一笔账，从全生命周期考虑，纳米平板陶瓷膜虽然前期投资高于有机膜（例浸没式PVDF中空纤维膜），但将时间拉长至20年，前者总投资低于后者近40%。