超濾膜技術(shù)市場(chǎng)

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超濾膜技術(shù)市場(chǎng)

引言：

據(jù)中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)分析預(yù)測(cè)，2010年，我國膜市場(chǎng)需求將達(dá)200億元，而且還將以每年20％的速度遞增。近年來，隨著膜分離技術(shù)研究的不斷深入與應(yīng)用市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，膜分離技術(shù)已成為水處理行業(yè)的一支重要力量。超濾膜也逐步廣泛應(yīng)用于污水處理，廢水回用等多個(gè)領(lǐng)域，在國內(nèi)市場(chǎng)開始迅速增長。雖然相對(duì)于反滲透膜強(qiáng)大的市場(chǎng)占有率，目前超濾膜還沒有形成較大的占據(jù)局面，但是在近兩三年來，超濾膜開始快速增長，進(jìn)入發(fā)展關(guān)鍵期。 那么目前國內(nèi)超濾膜技術(shù)現(xiàn)狀如何？市場(chǎng)發(fā)展究竟受制于哪些因素的影響？下面我們將來關(guān)注中國超濾膜市場(chǎng)的發(fā)展。

一、世界膜技術(shù)回顧

世界膜工業(yè)在2003年經(jīng)歷了公司的重組、裁員，甚至清算關(guān)閉和收購合并等許多挑戰(zhàn)性的重大事件，然而大多數(shù)膜公司依然取得了不俗的業(yè)績，增長率達(dá)到了兩位數(shù)。相對(duì)于通用工業(yè)分離業(yè)務(wù)的投資力度不大（這一點(diǎn)在美國尤其明顯）的現(xiàn)狀，在包括飲用水處理、生物技術(shù)和生物科學(xué)、半導(dǎo)體制造、血液透析等關(guān)鍵市場(chǎng)以及新興市場(chǎng)如廢水再生、MBR相關(guān)污水處理和基于膜技術(shù)的燃料電池系統(tǒng)等，投資和市場(chǎng)條件已經(jīng)明顯改善了(其中的一些領(lǐng)域從來沒有降低過)。

Pall、Millipore、Ionics、Zenon、GE特種材料、Cuno、空氣產(chǎn)品和化學(xué)品和Praxair等公司取得了明顯的經(jīng)濟(jì)增長。從公布的銷售業(yè)績來看，以Cuno為例，該公司的財(cái)政年度與自然年度相同，2003年銷售收入2.882億美元，比上年增長12%。雖然美國的一些流體過程市場(chǎng)環(huán)節(jié)相對(duì)表現(xiàn)平淡，但總的銷售增長達(dá)到了15%，動(dòng)力來源于醫(yī)療保健、飲用水業(yè)務(wù)的強(qiáng)勁增長，特別是歐洲和亞太地區(qū)的快速發(fā)展。

水處理專家Zenon環(huán)境公司正是這個(gè)市場(chǎng)趨勢(shì)的代表，在2003年9月公布的第三季度報(bào)告中，Zenon報(bào)告了所獲得的訂單。該公司獲得了匈牙利軍隊(duì)的飲用水處理設(shè)備訂單，并在中國取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，得到了兩個(gè)再生水廠的訂單。2003年該公司還與加拿大的Maytag公司簽署了分銷家用超濾水處理系統(tǒng)的合同。

生物技術(shù)/生命科學(xué)市場(chǎng)環(huán)節(jié)在2003年也有所回升，可以從Millipore公司最近的報(bào)告中得到佐證。該公司第三季度的增長為14%，而在歐洲的增長為25%。

在亞洲，膜工業(yè)正在展現(xiàn)出令人激動(dòng)的活力，天津膜天膜工程技術(shù)公司與香港華益集團(tuán)合資960萬美元建造中空纖維膜生產(chǎn)基地，膜生產(chǎn)能力將達(dá)到每年100萬平方米，膜裝置生產(chǎn)能力達(dá)到10萬套，銷售額將達(dá)到1.5億人民幣。

中藍(lán)膜技術(shù)有限公司，在其母公司——中國藍(lán)星集團(tuán)公司的大規(guī)模重組行動(dòng)中摩拳擦掌。中藍(lán)膜在藍(lán)星集團(tuán)的支持下計(jì)劃通過收購、兼并和大規(guī)模的建設(shè)開發(fā)，在杭州、上海、北京和大連建設(shè)反滲透和超濾膜及膜殼工程設(shè)備生產(chǎn)基地，與陶氏化學(xué)、Zenon和香港霍氏集團(tuán)等國際企業(yè)建立技術(shù)、資金和市場(chǎng)合作，在短期內(nèi)建成集生產(chǎn)、開發(fā)和工程建設(shè)為一體的膜工業(yè)隊(duì)伍。中藍(lán)膜所屬業(yè)務(wù)現(xiàn)已全部轉(zhuǎn)入北京藍(lán)星清洗公司。

計(jì)劃出售膜生意的還有ESCO技術(shù)公司。該公司決定出售其微濾和分離業(yè)務(wù)，其中包括加利福尼亞的PTI新技術(shù)公司，英國的PTI技術(shù)有限公司和意大利的PTISPA，出售的原因是這些部門影響了公司的盈利。

Ionics公司計(jì)劃收購Ecolochem及其附屬公司，交易額大約在1.38億美金。Ecolochem生產(chǎn)可以作為緊急用水、短期用水和長期供水裝置的移動(dòng)式水處理裝置，用于電廠、石化和其他工業(yè)部門。Ionics與三菱麗洋簽署了一個(gè)多年期銷售許可合同，三菱麗洋將用于膜生物反應(yīng)器的三菱Sterapore中空纖維在美國的總代理權(quán)授予了Ionics。

ITT工業(yè)公司收購了英國的PCI膜公司，原來該公司屬于泰晤士水務(wù)，這樣ITT可擴(kuò)大其Sanitaire部的水和廢水處理過濾與消毒設(shè)備的制造能力。ITT將利用PCI的膜技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)來開發(fā)膜生物反應(yīng)器和二級(jí)廢水處理設(shè)備。ITT還被認(rèn)為是在拍賣中的USFilter的一些部門的一個(gè)潛在的買家。

GE特種材料完成了對(duì)Osmonics的收購，以及對(duì)膜與系統(tǒng)制造業(yè)務(wù)與GE Betz、GE Glegg的整合，形成了GE水技術(shù)集團(tuán)，該集團(tuán)包括14億美金的資產(chǎn)和遍布全世界的5400名員工。2003年下半年，GE以950萬美金的價(jià)格收購了Amersham生命科學(xué)公司，形成了GE保健技術(shù)公司。GE希望通過這次收購介入藥物研發(fā)市場(chǎng)。

Vital Therapies公司買到了VitaGen公司繼續(xù)基于膜技術(shù)的ELAD(外置肝臟輔助器)的研發(fā)，這是一種用于肝病治療的臨床器械。雖然在第一期和第二期臨床實(shí)驗(yàn)中顯示了比較好的數(shù)據(jù)，但是由于缺乏資金，進(jìn)一步的臨床實(shí)驗(yàn)已經(jīng)被延誤了。

Pall和Nalge Nunc國際進(jìn)入了一項(xiàng)涉及數(shù)百萬美金的多年合作，雙方互相供貨、利用對(duì)方的品牌。Nalge Nunc公司獲得了Pall的新型超級(jí)MachV膜的總經(jīng)銷權(quán)。Pall和W.L.Gore & Associates建立了聯(lián)盟關(guān)系，Pall將擁有在全世界制造和銷售采用Gore-TexPTFE膜技術(shù)的可反洗過濾器的總經(jīng)營權(quán)。

一次性膜透析器的趨勢(shì)支撐了2003年醫(yī)藥用膜的銷售。瑞典的透析器生產(chǎn)商GambroAB增加了一次性透析器Polyflux的生產(chǎn)能力，在德國的Hechingen的工廠投資了一條新生產(chǎn)線。2002年下半年，F(xiàn)resenius的透析器生產(chǎn)能力達(dá)到了5000萬套，該公司也是本年度產(chǎn)量最大的生產(chǎn)商。

海德能的母公司日東電工收購了Elan Transdermal技術(shù)公司，成為醫(yī)藥用膜市場(chǎng)的一大新聞，后者是一家研究、開發(fā)和制造公司，提供許多用于治療的控制釋放皮膚滲透產(chǎn)品。作為基于膜技術(shù)的尼古丁包裹的先驅(qū)者，Elan的加盟將增強(qiáng)日東電工已經(jīng)形成的皮膚滲透產(chǎn)品部的實(shí)力。2002年7月，海德能B.V.，海德能在歐洲的子公司收購了Smith & Loveless公司在英國的附屬機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)主要的盈利公司Kalsep，是一家膜水處理市政和工業(yè)工程公司。

電池分離器制造商Entek國際關(guān)閉了兩條最老的膜生產(chǎn)線，解雇了所有的員工以維持生計(jì)。因?yàn)殡姵毓I(yè)已使用較薄的膜，Entek的厚膜已無市場(chǎng)。但該公司的七條薄膜生產(chǎn)線還將繼續(xù)生產(chǎn)，而且開始探索新的成長性好的市場(chǎng)。分離器制造商Celgard公司開始了其三年期制造能力擴(kuò)張計(jì)劃的二期工程的建設(shè)，該公司用于鋰電池的三層膜分離器的生產(chǎn)能力將增加三倍。

最后我們回顧一下去年膜公司的一些官司。Zenon起訴USFilter，Mykrolis起訴Pall，USFilter起訴發(fā)明家Dabasish Mukhopadhyay。Zenon要求USFilter停止生產(chǎn)和銷售MemJet及CMF-S產(chǎn)品。Mykrolis向Pall索要非法使用該公司開發(fā)耐光和耐溶劑過濾技術(shù)的費(fèi)用。


exanimo        2008-04-09 22:51
二、國內(nèi)超濾膜技術(shù)市場(chǎng)前景樂觀

目前，全球膜組件成套設(shè)備和膜工程的市場(chǎng)已達(dá)到數(shù)百億美元，且以每年20％的幅度遞增。我國2005年膜市場(chǎng)需求已達(dá)100億元。據(jù)中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)分析預(yù)測(cè)，2010年，我國膜市場(chǎng)需求將達(dá)200億元，而且還將以每年20％的速度遞增。近年來，隨著膜分離技術(shù)研究的不斷深入與應(yīng)用市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，膜分離技術(shù)已成為水處理行業(yè)的一支重要力量。在經(jīng)過了投入期后，我國的有機(jī)分離膜市場(chǎng)得到迅速發(fā)展。而超濾膜作為目前為止最有效的水預(yù)處理方法，在國內(nèi)市場(chǎng)開始迅速增長。雖然相對(duì)于反滲透膜強(qiáng)大的市場(chǎng)占有率，目前超濾膜還沒有形成較大的占據(jù)局面，但是在近兩三年來超濾膜開始飛速增長，進(jìn)入發(fā)展關(guān)鍵期。

我國膜技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在不斷完善

十多年來，我國有組織地在膜技術(shù)行業(yè)開展了標(biāo)準(zhǔn)化工作，組織指導(dǎo)中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)成立了標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，編制了中國膜行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系表，列出117項(xiàng)已經(jīng)制定和近年來準(zhǔn)備制定的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。截至目前，已發(fā)布、實(shí)施了《電滲析技術(shù)》《中空纖維反滲透技術(shù)》《卷式超濾技術(shù)》《蒸餾及膜法水處理裝置型號(hào)命名方法》《中空纖維反滲透膜測(cè)試方法》《膜法水處理反滲透海水淡化工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等27項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國家標(biāo)準(zhǔn)委即將發(fā)布《膜分離技術(shù)——術(shù)語》基礎(chǔ)性國家標(biāo)準(zhǔn)，正在組織制訂四項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布、實(shí)施，促進(jìn)了我國膜技術(shù)的快速發(fā)展，提高了膜產(chǎn)品質(zhì)量和水平，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域和規(guī)模，推動(dòng)了膜行業(yè)的形成和發(fā)展壯大。

國內(nèi)超濾膜市場(chǎng)正處于“千帆竟發(fā)、百舸爭流”蓬勃發(fā)展期

隨著工業(yè)的發(fā)展，水質(zhì)污染情況日益嚴(yán)重，人們對(duì)水處理的要求越來越高，有越來越多的企業(yè)選擇超濾來進(jìn)行水處理。超濾是截止到目前為止作為RO預(yù)處理最有效的方法，除此之外，超濾還被用作直接處理市政飲用水、污水、中水回用、食品等多個(gè)領(lǐng)域。

超濾膜基本分為外置加壓式和浸沒負(fù)壓式。按照結(jié)構(gòu)來分的話，加壓式超濾膜一般分為：內(nèi)壓式（中空纖維）、外壓式（管式）、平板式（卷式）等多種結(jié)構(gòu)。有專家分析目前超濾膜的市場(chǎng)格局是，就內(nèi)壓式超濾膜市場(chǎng)而言，國內(nèi)中空纖維式（內(nèi)壓式）超濾膜市場(chǎng)的產(chǎn)品主要被美國科氏（PS）、荷蘭諾芮特（PES）、海德能（PES）、德國Inge（PES）、荷蘭INT（PES）、得力滿/Aquasource（CA），大連歐科（PES）等品牌所主導(dǎo)。90%的市場(chǎng)被單孔絲產(chǎn)品占有，10%的市場(chǎng)被多孔膜占有。就外壓式超濾膜市場(chǎng)而言，國內(nèi)管式（外壓式）超濾膜市場(chǎng)主要被日本旭化成（PVDF）、西門子/USFilter（PE/PD/PVDF）、日本東麗（PVDF）、歐美環(huán)境OMEXL（PVDF）、深圳立升（PVC，PVDF）、天津膜天膜（PVDF）等品牌所主導(dǎo)。卷式超濾膜市場(chǎng)的絕大分額主要被日東電工、美國科氏、GE所主導(dǎo)。而就浸沒式超濾膜產(chǎn)品而言，國際以及國內(nèi)市場(chǎng)主要被加拿大澤能、日本三菱麗陽、西門子、美國科氏、日本久保田、日本東麗等品牌所主導(dǎo)。浸沒式超濾膜主要被運(yùn)用于大型工程。另外，國內(nèi)還有一些具有代表性超濾膜企業(yè)在市場(chǎng)占有一定份額。如：南京九思、江蘇久吾、杭州水處理中心、中科院大連化物所、高能所，健民過濾、慶江化工廠、武漢儀表廠等。

從上面分析可以看出，與反滲透膜市場(chǎng)被海德能和陶氏兩大巨頭占據(jù)所不同，目前的超濾膜市場(chǎng)還沒有形成壟斷局面。國內(nèi)的超濾膜產(chǎn)品在一定程度上對(duì)抗，產(chǎn)品品質(zhì)相對(duì)反滲透等產(chǎn)品來說要好得多。國外的超濾膜雖然質(zhì)量雖好，但是在應(yīng)用上會(huì)低于國產(chǎn)膜，其主要原因是國產(chǎn)膜在價(jià)格上占有一定優(yōu)勢(shì)。目前的市場(chǎng)格局是，以科氏為代表的幾個(gè)國外知名品牌占據(jù)了國內(nèi)高端市場(chǎng)，而中低端市場(chǎng)被國內(nèi)眾多超濾廠家所瓜分，其中的代表企業(yè)有歐美環(huán)境、天津膜天膜，海南立升、大連歐科、匯通源泉等企業(yè)?，F(xiàn)在國內(nèi)的超濾膜企業(yè)正在以“星星之火可以燎原”之勢(shì)發(fā)展壯大，其生產(chǎn)的膜產(chǎn)品質(zhì)量均屬中等水平，不足以形成壟斷。

海德能公司中國地區(qū)首席代表徐平博士近日在接受慧聰網(wǎng)采訪表示：“伴隨著市場(chǎng)需求、技術(shù)進(jìn)步及反滲透膜應(yīng)用的帶動(dòng)，超濾、微濾膜在過濾、脫濁市場(chǎng)所占比重正逐年提高，增長速度有望超過反滲透。與反滲透日趨成熟穩(wěn)步發(fā)展產(chǎn)品規(guī)格相對(duì)統(tǒng)一的情況不同，超濾微濾膜技術(shù)及市場(chǎng)正處于“千帆竟發(fā)、百舸爭流”的蓬勃發(fā)展期。超濾膜、微濾膜市場(chǎng)目前處于戰(zhàn)國時(shí)期，任何企業(yè)都有機(jī)會(huì)，我們看好超濾市場(chǎng)，希望積極提高在超濾市場(chǎng)的排位，大力推廣膜集成。”

國內(nèi)超濾膜技術(shù)市場(chǎng)目前現(xiàn)狀分析

據(jù)中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)分析，我國從事膜材料、膜組件、膜與水處理工程的企業(yè)大約有600家左右，UF/MF膜中小型制造廠商達(dá)100多家，其中大型的生產(chǎn)型企業(yè)只有10家左右，規(guī)模以上的工程型公司不到20家，不管是生產(chǎn)型的還是工程型的，銷售額過億元的不到10家，以民營企業(yè)和股份制企業(yè)居多。和國外膜工業(yè)相比，我國膜工業(yè)呈現(xiàn)技術(shù)水平低、膜品種少、產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、應(yīng)用領(lǐng)域窄、行業(yè)管理薄弱等不足。

1、重科研輕產(chǎn)業(yè)。長期以來國家在膜與水處理領(lǐng)域的經(jīng)費(fèi)向高校和科研院所傾斜，對(duì)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新方面投入不大。

2、重國有輕民營。不管是國家發(fā)改委還是國家科技部設(shè)立的膜與水處理課題，多年來，基本都投向國有院所或者國有企業(yè)，而我國超濾膜產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍則以民營和股份制企業(yè)為主力軍。

3、用戶對(duì)超濾膜產(chǎn)品的信任度不高。超濾膜之前沒有大規(guī)模發(fā)展的最主要的原因是人們對(duì)超濾膜產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)度、信任度還不高，用戶在選擇超濾膜方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)企業(yè)缺少對(duì)自身產(chǎn)品的宣傳，超濾膜的概念還沒有深入人心。企業(yè)需要營造一定的聲勢(shì)，來引起政府、媒體、專家學(xué)者等共同的關(guān)注和重視。

4、對(duì)于超濾膜品質(zhì)的區(qū)分和應(yīng)用市場(chǎng)的細(xì)分，國內(nèi)尚未形成統(tǒng)一成熟的標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)，所以產(chǎn)品優(yōu)劣很難有一個(gè)明確的說法。

5、由于進(jìn)入超濾膜領(lǐng)域的企業(yè)為數(shù)眾多，開發(fā)的產(chǎn)品多種多樣。由于應(yīng)用水源的復(fù)雜性和多樣性，使得各種產(chǎn)品在膜材料、組件形式、尺寸規(guī)格、運(yùn)行方式、操作條件及適用范圍均有所不同，這也給水處理工程公司、設(shè)計(jì)單位及最終用戶在產(chǎn)品選型及設(shè)計(jì)使用時(shí)帶來諸多不便。但隨著技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)檢驗(yàn)，這些問題有望在今后若干年內(nèi)得到解決。

國內(nèi)品牌有如下三類特點(diǎn)：

第一類：掌握一種或若干種材料的成熟制膜工藝，產(chǎn)品質(zhì)量有保障，定位于中大型工程用戶，價(jià)格低于國外品牌卻遠(yuǎn)高于國內(nèi)其他品牌。營銷成本高，未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，銷量有限。

第二類： 起步較早的技術(shù)型企業(yè)，現(xiàn)有生產(chǎn)工藝在早期研究機(jī)構(gòu)的成果上應(yīng)用，相對(duì)成熟，但產(chǎn)品質(zhì)量控制不到位，管理不善，市場(chǎng)營銷意識(shí)淡薄。主要以自己做工程為主要的利潤來源，無法實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)和內(nèi)部科學(xué)管理降低成本。

第三類：內(nèi)地的不知名的膜廠，生產(chǎn)技術(shù)粗糙，產(chǎn)品質(zhì)量差。主要以價(jià)格滿足低端需求，不具備產(chǎn)品及市場(chǎng)競爭力。

綜合上述，目前國內(nèi)市場(chǎng)大型政府工程的超濾膜主要是國外的品牌占據(jù)主要的市場(chǎng)分額，價(jià)格高、質(zhì)量有保障、有一定的品牌效應(yīng)。從中國各膜廠目前占有的市場(chǎng)份額來分析，超濾膜行業(yè)沒有領(lǐng)導(dǎo)的品牌，只有幾家在特定的應(yīng)用領(lǐng)域質(zhì)量有保障的膜廠，有一定的品牌效應(yīng)，行業(yè)內(nèi)并未出現(xiàn)在產(chǎn)品線、質(zhì)量、整體營銷上具備絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的品牌，國內(nèi)超濾膜市場(chǎng)仍處于無領(lǐng)導(dǎo)品牌階段。

我國超濾膜技術(shù)市場(chǎng)應(yīng)用與發(fā)展前景

在國外，超濾主要應(yīng)用于飲用水處理，我國則主要用于工業(yè)領(lǐng)域的廢水回用，作為反滲透的預(yù)處理。目前在國內(nèi)水工業(yè)市場(chǎng)，超濾技術(shù)已在電力、鋼鐵、化工等工業(yè)廢水處理領(lǐng)域得到較多應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，大規(guī)模廢水處理工程將越來越多，為超濾膜技術(shù)開辟了廣闊的市場(chǎng)空間。

在國外，已經(jīng)有很多自來水廠應(yīng)用超濾技術(shù)生產(chǎn)自來水，在國內(nèi)，由于資金等問題還沒有應(yīng)用開來。但是隨著國家和地方飲用水標(biāo)準(zhǔn)的修訂以及新規(guī)范的出臺(tái)，超濾技術(shù)必將被越來越多的自來水廠所采用。根據(jù)水利部《21世紀(jì)中國水供求》分析， 2010年后我國將開始進(jìn)入嚴(yán)重的缺水期，而水質(zhì)污染也逐漸成為我國城市安全供水的最大障礙。城市生活污水處理和中水回用將成為解決未來城市水資源危機(jī)的有效途徑之一。因此超濾膜在未來市政污水處理市場(chǎng)將會(huì)具有廣闊的市場(chǎng)空間。

隨著生物工程、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)及環(huán)境保護(hù)等方面的應(yīng)用要求，超濾膜將朝著以下方向發(fā)展：

（1）耐高溫的合成聚合物膜和無機(jī)超濾膜的開發(fā)和研制，這類膜的主要優(yōu)點(diǎn)是可用于高壓蒸汽消毒，對(duì)生物工程及醫(yī)藥工業(yè)用是極為重要的。

（2）耐污染超濾膜的研制，膜污染是超濾應(yīng)用中經(jīng)常遇到的難題，若對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象，選擇不同耐污染的膜，無疑可大大延長膜的使用壽命，增大處理能力，減少清洗時(shí)間和次數(shù)，從而可節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用，這對(duì)超濾技術(shù)的擴(kuò)大應(yīng)用具有十分重要意義。在生物工程和醫(yī)藥工業(yè)中，還可提高有效成分的回收率。

總之，隨著人們?cè)絹碓疥P(guān)注人居環(huán)境和飲水安全，可以預(yù)測(cè)超濾技術(shù)將在我國未來市政水處理及飲用水處理市場(chǎng)得到大規(guī)模應(yīng)用。


exanimo        2008-04-09 22:51
三、技術(shù)篇

超濾系統(tǒng)的運(yùn)行管理

1、預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)是指原液在進(jìn)入超濾裝置之前去除各種有害雜質(zhì)的工藝過程及設(shè)備。預(yù)處理工藝是根據(jù)原液情況及處理的要求來確定的，沒有固定模式，但下述選擇原則可供參考。

（1）地下水及含懸浮物、膠體物質(zhì)小于50mg/L時(shí)宜采用直接過濾或者在管道中加入絮凝劑過濾；

（2）地面水及含懸浮物、膠體物質(zhì)大于50mg/L應(yīng)采用混凝沉淀、過濾工藝；

（3）原水中含有細(xì)菌、藻類及其他微生物較多時(shí)，必須先行殺菌，然后再按常規(guī)程序處理，滅菌劑有氯、次氯酸鈉、臭氧等，而過氧化氫、高錳酸鉀等多用清洗組件時(shí)用來殺菌，因?yàn)轭A(yù)處理用量大，不經(jīng)濟(jì)；

（4）原水經(jīng)殺菌劑處理后，如果水中含有較多的余氯或其他強(qiáng)氧化劑，可加入亞硫酸鈉等還原劑或者用活性碳吸附去除。

上述為常規(guī)的傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝，在膜集成工藝中，中空纖維超濾膜常作為其他膜處理的預(yù)處理。如在反滲透脫鹽工藝中，超濾本身即屬預(yù)處理工藝，在電滲析脫鹽工藝中亦可以超濾作為電滲析脫鹽預(yù)處理，以補(bǔ)充電滲析脫鹽工藝的不足。此外，在礦泉水制備工藝中以超濾作為主要的處理工藝，化學(xué)藥劑的加入，會(huì)使礦泉水水質(zhì)受到污染，因此在礦泉水處理工藝中，不適宜用化學(xué)藥劑作為預(yù)處理措施。

在某種情況下，例如以城市自來水為水源進(jìn)行深度凈化，或以地下水為水源，水質(zhì)較好時(shí)，過多的常規(guī)預(yù)處理，可能帶來二次污染。超濾的預(yù)處理可以極為簡化，僅采用粗過濾以避免大顆粒懸浮物進(jìn)入超濾系統(tǒng)損害超濾膜，即可直接用超濾去除少量細(xì)菌微生物、膠體、懸浮物。采用加強(qiáng)反沖洗，快速?zèng)_洗以及增加濃縮水排量（回流）等措施防止超濾膜的堵塞。


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2、運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作

（1）進(jìn)水水質(zhì)的檢查，重點(diǎn)是檢查進(jìn)水的濁度或SDI值、PH值和細(xì)菌、微生物、余氯等項(xiàng)目，應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的進(jìn)水指標(biāo)后方可輸入超濾系統(tǒng)，一般中空纖維超濾膜要求原水的PH值并無嚴(yán)格要求。在PH=2～11范圍內(nèi)均可使用，但用于工業(yè)濃縮時(shí)，原液的PH值必須嚴(yán)格根據(jù)膜材料的要求。超濾膜對(duì)余氯要求也無嚴(yán)格規(guī)定，一般情況下，要求含有一定余氯以保證細(xì)菌不超標(biāo)。當(dāng)后續(xù)工藝對(duì)余氯有要求時(shí)，可在超濾工藝之后用活性碳去除，效果更佳。

（2）清洗設(shè)備及管道，超濾系統(tǒng)組裝完成后，在啟動(dòng)之前還必須對(duì)系統(tǒng)中所有過流部分進(jìn)行清洗，一方面清洗掉設(shè)備及管道中的碎屑及其他有害雜質(zhì)，一方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌作用，以免殘留的細(xì)菌、微生物在管道及超濾膜組件中滋長。一般常采用分段清洗法，即按照工藝流程路線由前往后、按設(shè)備和管路分段清洗，以保證設(shè)備安全運(yùn)行。

（3）管路系統(tǒng)檢查，操作人員必須掌握工藝流程路線，檢查各有關(guān)設(shè)備和管是否有誤接的地方，同時(shí)還要檢查進(jìn)、出口閥門的啟閉情況，特別是要注意濃縮水出口閥門不能全部關(guān)閉及進(jìn)口閥門不能開啟，以防止系統(tǒng)在封閉狀態(tài)下，突然啟動(dòng)引起系統(tǒng)內(nèi)壓力過高以及水流沖擊作用而損壞設(shè)備。

3、啟動(dòng)

當(dāng)做完上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，可先進(jìn)行試啟動(dòng)，即接通電源，打開進(jìn)水閥門，開動(dòng)泵后立即停止，觀察水泵葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確，檢查水泵在啟動(dòng)時(shí)有無反常的噪音產(chǎn)生，以判斷水泵是否能正常運(yùn)行。

對(duì)于全自動(dòng)的控制裝置必須預(yù)先設(shè)置操作程序，以便啟動(dòng)后進(jìn)入正常順序運(yùn)行。

4、運(yùn)行

a、升壓

水泵轉(zhuǎn)動(dòng)后，逐漸打開超濾系統(tǒng)的進(jìn)水閥門，相應(yīng)調(diào)節(jié)濃縮水出口閥門使系統(tǒng)升壓及保持濃縮水的流動(dòng)，通常情況下，應(yīng)當(dāng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)閥門，大約在1min左右時(shí)間內(nèi)升至所需的工作壓力，有利于對(duì)設(shè)備及膜的保護(hù)。

b、監(jiān)控及記錄

注意超濾設(shè)備進(jìn)出口壓力差的變化，進(jìn)口壓力應(yīng)按設(shè)計(jì)值操作，但隨著運(yùn)行時(shí)間延長，出口處壓力會(huì)逐漸降低，即壓力差會(huì)逐漸增大，當(dāng)這一壓力差高于安裝始值0.05MPa時(shí)說明水路有阻塞現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施，即采取物理或化學(xué)方法進(jìn)行清洗。

運(yùn)行中定時(shí)分析供水水質(zhì)和超濾水水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)有突然變化現(xiàn)象，應(yīng)立即采取措施。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)不合格時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)處理工藝。透過水不合格時(shí)，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行清洗再生，處理后仍不見效果，則應(yīng)考慮更換新的膜組件。

c、回收比及其調(diào)節(jié)

運(yùn)行中觀察濃縮水的排放量及透水量，始終保持在允許的回收比范圍內(nèi)運(yùn)行?；厥毡冗^大或過小，于超濾膜的正常運(yùn)行都是不利的。因?yàn)榛厥毡冗^大，極易產(chǎn)生膜的濃度極化現(xiàn)象，影響產(chǎn)水質(zhì)量，而回收比過小，則流速過大，也會(huì)促進(jìn)膜的衰退，壓力降增大影響產(chǎn)水量。

d、膜的清洗

判斷超濾膜是否需要清洗的原則如下：

（1）根據(jù)超濾裝置進(jìn)出口壓力降的變化，多數(shù)情況下，壓力降超過初始值0.05MPa 時(shí)，說明流體阻力已經(jīng)明顯增大，作為日常管理可采用等壓大流量沖洗法沖洗，如無效，再選用化學(xué)清洗法；

（2）根據(jù)透水量或透水質(zhì)量的變化，當(dāng)超濾系統(tǒng)的透過水量或透水質(zhì)量下降到不可接受程度時(shí)，說明透過水流路被阻，或者因濃度極化現(xiàn)象而影響了膜的分離性能，此種情況，多采用物理——化學(xué)相結(jié)合清洗法，即進(jìn)行物理方法快速?zèng)_洗去大量污染物質(zhì)，然后再用化學(xué)方法清洗，以節(jié)約化學(xué)藥品。

（3）定時(shí)清洗，運(yùn)行中的超濾系統(tǒng)根據(jù)膜被污染的規(guī)律，可采用周期性的定時(shí)清洗?？梢允鞘謩?dòng)清洗，對(duì)于工業(yè)大型裝置，則宜通過自動(dòng)控制系統(tǒng)按順序設(shè)定時(shí)間定時(shí)清洗。

e、滅菌

細(xì)菌與其他微生物被膜截留，不但繁殖速度極快，而這些原生物及其代謝物質(zhì)形成一種粘滑的污染物質(zhì)緊緊粘附于膜表面上，直接影響到膜的透水能力和透過水質(zhì)量。一般采用定期滅菌的方法，滅菌的操作周期因供給原水的水質(zhì)情況而定，對(duì)于城市普通自來水而言，夏季7～10天，冬季30～40天，春秋季20～30天。地表水作為供給水源時(shí)，滅菌周期更短。滅菌藥品可用500～1000mg/L次氯酸鈉溶液或1％過氧化氫水溶液循環(huán)流或浸泡約半小時(shí)即可。

在礦泉水生產(chǎn)中，由于車間的密封性，通風(fēng)不良，室內(nèi)濕度增高，給霉菌生長提供了良好的條件，成為礦泉水生產(chǎn)過程中霉菌的長期污染源，尤其是生產(chǎn)管道一經(jīng)霉菌污染，清除和消毒十分困難。一般紫外線、臭氧對(duì)霉菌的殺滅效果不太理想，使礦泉水成品中出現(xiàn)半透明絲狀白色絮狀的霉菌集合體，因而必須定期對(duì)周轉(zhuǎn)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的滅菌措施防止對(duì)系統(tǒng)的污染。

f、停機(jī)

（1）先降壓后停機(jī)，當(dāng)完成運(yùn)行任務(wù)或者由于其他原因需要停機(jī)時(shí)，可慢慢開啟濃縮水出口閥門，使系統(tǒng)壓力徐徐下降到最低點(diǎn)再切斷電源。因?yàn)樵诠ぷ鳡顟B(tài)下如果突然停泵，容易產(chǎn)生水錘現(xiàn)象而傷害超濾膜，降壓速度約在1min內(nèi)完成。

（2）用純水或超濾后的凈水沖洗膜表面，利用運(yùn)轉(zhuǎn)水泵或者輔助的清洗水泵，采用大流量沖洗3～5min，以清除掉沉積于膜表面上的大量污垢，在沖洗過程中，系統(tǒng)內(nèi)不升壓，不引出透過水；

（3）停機(jī)期間需進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)，如果停機(jī)時(shí)間僅2～3天，可每天運(yùn)行30～60min，用新鮮水置換出裝置內(nèi)存留的水。如果停機(jī)時(shí)間較長，應(yīng)向裝置內(nèi)注入保護(hù)液，如0.5％～1.0％甲醛水溶液，以防止細(xì)菌繁殖。

5、超濾系統(tǒng)常見故障及處理措施

a、供水壓力低或供水量不足，有可能水泵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，或水泵進(jìn)水管泄漏，此時(shí)水泵可能激烈震動(dòng)；

b、壓力降增大，系統(tǒng)內(nèi)受阻或流速過大，應(yīng)疏通水道或減少濃縮水排放量；

c、透水量下降，可能膜被壓密或膜被污垢堵塞，前者停機(jī)松馳，一般不易恢復(fù)，后者則應(yīng)進(jìn)行清洗；

d、截留率下降，水質(zhì)惡化，有多種可能，濃差極化時(shí)應(yīng)用大流量沖洗，密封損壞應(yīng)更換或修補(bǔ)。中空纖維斷裂或破損，則應(yīng)更換膜組件。

6、中空纖維超濾膜的污染及清洗再生技術(shù)

由于超濾膜的功能是去除原液中所含有的雜質(zhì)，性能優(yōu)良與截留分子量較低的中空纖維超濾膜，被雜質(zhì)污染堵塞可能更快，膜表面會(huì)被截留的各種有害雜質(zhì)所覆蓋，甚至膜孔也會(huì)被更為細(xì)小的雜質(zhì)堵塞而使其分離性能下降。原水預(yù)處理的有無，與處理質(zhì)量的好壞，只能決定超濾膜被堵塞污染速度的快慢，而無法從根本上解決污染問題，即使預(yù)處理再徹底，水中極少量雜質(zhì)也會(huì)因日積月累而使膜的分離性能逐漸受到影響。因此膜的堵塞是絕對(duì)的，一般超濾系統(tǒng)都應(yīng)當(dāng)建立清洗和再生技術(shù)。清洗膜的方法可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。

a、中空纖維超濾膜的物理清洗法：

該方法是利用機(jī)械的力量來去除膜表面污染物。整個(gè)清洗過程不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。

①等壓水力沖洗法：對(duì)于中空纖維超濾膜等壓沖洗法是行之有效的方法之一。具體做法是關(guān)閉超濾液出口閥門，全開濃縮水出口閥門，此時(shí)中空纖維內(nèi)外兩側(cè)壓力逐漸趨于相等，因壓力差粘附于膜表面的污垢松動(dòng)，籍增大的流量沖洗表面，這對(duì)去除膜表面上大量松軟雜質(zhì)有效；

②水氣混合清洗法：將凈化過的壓縮空氣與水流一道進(jìn)入超濾膜內(nèi)，水——氣混液會(huì)在膜表面劇烈的攪運(yùn)作用而去除比較堅(jiān)實(shí)的雜質(zhì)。效果比較好，但應(yīng)注意壓縮空氣的壓力與流量；

③熱水及純水沖洗法：熱水（30℃～40℃）沖洗膜表面，對(duì)那些粘稠而又有熱溶性的雜質(zhì)去除效果明顯。純水溶解能力強(qiáng)。純水循環(huán)沖洗效果比較好；

④負(fù)壓反向沖洗法：是一種從膜的負(fù)面向正面進(jìn)行沖洗方法，對(duì)內(nèi)外有致密層的中空纖維或毛細(xì)管超濾膜是比較適宜的。這是一種行之有效但常與風(fēng)險(xiǎn)共存的方法，一旦操作失誤，很容易把膜沖裂或者破壞中空纖維或毛細(xì)管與粘結(jié)劑的粘結(jié)面而形成泄漏。

b、中空纖維超濾的化學(xué)清洗法：

利用某種化學(xué)藥品與膜面有害物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)或溶解作用來達(dá)到清洗的目的。選擇化學(xué)藥品的原則，一是不能與膜及其他組件材質(zhì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)或溶解作用，二是不能因?yàn)槭褂没瘜W(xué)藥品而引起二次污染。

①酸洗法：常用的酸有鹽酸、草酸、檸檬酸等。配制后溶液的PH值因材質(zhì)類型而定。例如CA膜清洗液PH=3～4，其他PS、SPS、PAN、PVDF等膜PH=1～2。利用水泵循環(huán)操作或者浸泡0.5～1h，對(duì)去除無機(jī)雜質(zhì)效果好；

②堿洗法：常用的堿主要有氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉等。配制堿溶液的PH 值也因膜材質(zhì)類型而定，除CA膜要求PH=8左右以外，其他耐腐蝕PH=12，同樣利用水泵循環(huán)操作或者浸泡0.5～1h，對(duì)去除有機(jī)雜質(zhì)及油脂有效；

③氧化性清洗劑：利用1～3％H2O2，500～1000mg/LNaClO 等水溶液清洗超濾膜，既去除了污垢，又殺滅了細(xì)菌。H2O2 和NaClO是目前常用的殺菌劑。

④加酶洗滌劑清洗：加酶洗滌如0.5％～1.5％胃蛋白酶、胰蛋白酶。對(duì)去除蛋白質(zhì)、多糖、油脂污染物質(zhì)有效。


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超濾膜污染的主要成因

超濾膜的污染主要有三個(gè)方面：表面吸附、顆粒的阻塞、表面的附著；一個(gè)膜如果能夠很好的克服這三個(gè)方面的污染，那么這個(gè)膜通過簡單的反洗就可以達(dá)到理想的清洗效果，從而可以更好的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于大規(guī)模的水處理工程。首先從克服表面吸附入手，使用永久強(qiáng)親水性的膜材料，很好的克服膜的表面吸附污染；其次膜的生產(chǎn)過程中經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，膜的孔徑分布很窄，沒有大孔缺陷，能很好的克服顆粒的阻塞；第三，表面的附著，在實(shí)際產(chǎn)水過程中定期加入次氯酸鈉殺菌，可用來杜絕膜的表面吸附著；克服了這三方面的污染問題，也就是保證了超濾膜組件大規(guī)模水處理工程應(yīng)用的可靠性。

影響超濾過程穩(wěn)定運(yùn)行的因素分析

（一）超濾透過通量

超濾在操作壓力為0.1-0.6MPa、溫度為60℃以下時(shí)，其透過通量應(yīng)在100-500L/（m2•h)為宜，實(shí)際中比它要小得多，一般為1-100L/（m2•h)。當(dāng)超濾透過濃差通量低于1L/（m2•h)時(shí)，過程缺乏經(jīng)濟(jì)效益，其原因是濃差極化在膜面上形成的邊界層（或凝膠層），使流體阻力增加，因此必須相應(yīng)采取一些措施來解決。

1、料液流速

提高料液流速對(duì)防止?jié)獠顦O化、提高設(shè)備處理能力有利。但增大壓力使工藝過程耗能增加，結(jié)果導(dǎo)致費(fèi)用增大。一般湍流體系中流速為1-3m/s。

在螺旋式組件體系中，常在層流區(qū)操作，可在液流通道上設(shè)湍流促進(jìn)材料，或采用振動(dòng)的膜支撐物，在流道上產(chǎn)生壓力波等方法，以改善流動(dòng)狀態(tài)，控制濃差極化，從而保證超濾組件的正常運(yùn)行。

2、操作壓力

超濾膜透過通量與操作壓力的關(guān)系決定于膜和邊界層的性質(zhì)。在實(shí)際超濾過程中往往后者控制著超濾透過通量。在用滲透壓模型時(shí)，膜透過通量與壓力成正比，而用凝膠化模型時(shí)，膜透過通量與壓力無關(guān)。此時(shí)的透過通量稱為臨界透過通量。實(shí)際中超濾操作應(yīng)在臨界透過通量附近進(jìn)行，此時(shí)操作壓力約為0.5～0.6MPa,除了克服透過膜的阻力外，還要克服通過膜表面的流體壓力損失。

3、溫度

操作溫度主要決定與所處理料液的化學(xué)、物理性質(zhì)和生物穩(wěn)定性，應(yīng)在膜設(shè)備和處理物質(zhì)允許的最高溫度下進(jìn)行操作，因?yàn)楦邷乜梢詼p少料液的黏度，從而增加傳質(zhì)效率，提高透過通量。溫度與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系，可以用下式表示：

μD/T=常數(shù)

由上式可見，溫度T愈高，黏度μ變小，而擴(kuò)散系數(shù)D則變大。例如，酶最高溫度為25℃，電涂料為30℃，蛋白質(zhì)為55℃，制奶工業(yè)為50～55℃，紡織工業(yè)脫漿廢水中回收PVA時(shí)為85℃。

4、操作時(shí)間

隨著超濾過程的進(jìn)行，濃度極化在膜表面上形成了濃縮的凝膠層，使超濾透過通量下降。其透過通量隨時(shí)間的衰減情況，與膜組件的水力特性、料液的性質(zhì)和膜的特性有關(guān)。當(dāng)超濾運(yùn)行一段時(shí)間后，就需要進(jìn)行清洗，這段時(shí)間稱為一個(gè)運(yùn)行周期，當(dāng)然運(yùn)行周期的變化還與清洗情況有關(guān)。

5、進(jìn)料濃度

隨著超濾過程的進(jìn)行，料液（主體液流）的濃度在增高，此時(shí)黏度變小，邊界層厚度擴(kuò)大，這對(duì)超濾來說無論從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都是不利的，因此對(duì)超濾過程主體液流的濃度應(yīng)有一個(gè)限制，既最高允許濃度。

6、料液的預(yù)處理

為了提高膜的透過通量，保證超濾膜的正常穩(wěn)定運(yùn)行，在超濾前需對(duì)料液進(jìn)行預(yù)處理，雖然超濾的預(yù)處理過程不像反滲透過程那么嚴(yán)格，但這種預(yù)處理也是保證實(shí)現(xiàn)超濾過程正常運(yùn)行的關(guān)鍵，通常采用的預(yù)處理方法有：

（1）過濾；

（2）化學(xué)絮凝；

（3）PH調(diào)節(jié)；

（4）消毒；

（5）活性炭吸附；

上述預(yù)處理方法可以根據(jù)料液的性質(zhì)和需要進(jìn)行選用。

此外，經(jīng)超濾回收的水，在使用前還需進(jìn)行再處理（稱為后處理，如電子工業(yè)用水）如脫除CO2、PH調(diào)節(jié)、過濾、消毒等。

（二）膜的壽命

膜的壽命是根據(jù)生產(chǎn)廠提出的膜在正常使用條件下可以保證使用的最短時(shí)間，一般在規(guī)定的料液和壓力下，在PH允許的范圍內(nèi)，溫度不超過60℃時(shí)，超濾膜可使用12～18個(gè)月。當(dāng)然超過規(guī)定的條件時(shí)，會(huì)使膜的壽命縮短。

（三）膜的清洗和消毒

膜必須進(jìn)行定期清洗，以保持一定的膜透過通量，并延長膜的壽命。清洗方法一般根據(jù)膜的性質(zhì)和處理料液的性質(zhì)來確定。通常和反滲透相類似，即先以水力清洗，而后根據(jù)情況采用不同的化學(xué)洗滌劑進(jìn)行清洗，例如對(duì)電涂材料可以選用含離子的增溶劑，對(duì)水溶性有機(jī)涂料可以用“橋鍵”型溶劑。食品工業(yè)中蛋白質(zhì)沉淀可以用朊酶溶劑或磷酸鹽、硅酸鹽為基礎(chǔ)的堿性去垢劑。膜表面由無機(jī)鹽形成的沉淀可用EDTA之類的螯合劑或酸、堿加以溶解。對(duì)于不同的膜組件，可以選用不同的清洗方法，如管式組件可以用海綿球進(jìn)行機(jī)械清洗，中空纖維式組件可以用反向沖洗等。對(duì)于食品工業(yè)用膜還需進(jìn)行消毒處理（用NaCLO和H2O2等）。


exanimo        2008-04-09 22:53
超濾技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

90年代初超濾技術(shù)曾在礦泉水生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，近年來超濾技術(shù)在反滲透制備純水和超純水系統(tǒng)中作預(yù)處理及終端處理也逐漸被認(rèn)可。但在水處理過程中超濾如何正常發(fā)揮作用仍然存在問題。

當(dāng)超濾膜在使用時(shí)，由于其對(duì)水或溶液中細(xì)菌、微生物、膠體、懸浮性固體及可溶性高分子化合物具有極高的截留效果，沉積于膜表面形成污染，使膜的透過性能和截留性能惡化。此外細(xì)菌、微生物的附著，其代謝產(chǎn)物在膜表面形成黏液。這些因素都將導(dǎo)致超濾膜性能降低。因此，必須根據(jù)超濾過濾的客觀規(guī)律運(yùn)行，使超濾處于最佳工作狀態(tài)。

膜材料的優(yōu)選：超濾膜材料眾多，國內(nèi)可供選擇的中空纖維（毛細(xì)管）型超濾膜，主要材料為聚砜（PSU）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯等（PVDF）等。此外聚芳砜、聚酰胺等由于制備工藝與膜材料價(jià)格原因，尚無生產(chǎn)。醋酸纖維素則因耐酸堿性能的限制較少使用。近年來有以拉伸致孔的聚丙烯微孔濾膜中空纖維，因其制造成本低廉，而在市場(chǎng)上充作中空纖維超濾膜使用，實(shí)際上其長形網(wǎng)狀孔尺寸較超濾膜大1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，長形孔的變形使細(xì)菌、微生物泄漏率可達(dá)50％以上，對(duì)膠體及微粒截留效果較差。

聚砜以其獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性、較高的抗氧化性、較寬的PH值使用范圍（PH1～13）、耐熱性能好等因素而被首選。但聚砜屬疏水性膜、透水性能低、對(duì)某些物質(zhì)吸附性能強(qiáng)，在水處理應(yīng)用中有一定局限性。聚丙烯腈膜耐溶劑性、耐熱性、對(duì)日光及大氣的穩(wěn)定性，特別是成膜性能良好、對(duì)制備孔徑均一的超濾膜是極為有利的，輕度的極性于某些廢水的處理，在國外超濾膜領(lǐng)域中優(yōu)先生產(chǎn)，占有較大的比例。我國近年來在純水制備的大規(guī)模使用中已成功的應(yīng)用。膜的透水性能、截留性能均已達(dá)到較高的水平。

膜微結(jié)構(gòu)的選擇：膜斷面結(jié)構(gòu)有單皮層指狀孔結(jié)構(gòu)與雙皮層針狀孔結(jié)構(gòu)兩種。當(dāng)較小物質(zhì)穿過單皮層指狀孔結(jié)構(gòu)時(shí)，即可從另一側(cè)透出，不致引起微孔的堵塞。而雙皮層針狀孔結(jié)構(gòu)如小分子能透過一側(cè)皮層，進(jìn)入膜孔內(nèi)部時(shí)，有可能被另一側(cè)皮層截留而留存于膜內(nèi)形成堵孔。但雙皮層針狀孔結(jié)構(gòu)有利于反沖洗。在選用雙皮層針狀孔結(jié)構(gòu)超濾膜時(shí)在滿足透水量的同時(shí)應(yīng)選擇切割分子應(yīng)小于被截留溶質(zhì)分子約一個(gè)數(shù)量級(jí)。用作礦泉水與純凈水預(yù)處理時(shí)應(yīng)選取雙皮層針狀孔結(jié)構(gòu)毛細(xì)管式超濾膜，切割分子量在1～2萬左右，對(duì)細(xì)菌、微生物、膠體都有良好的分離性能，并且有利于反沖洗。

組件結(jié)構(gòu)的選擇：當(dāng)溶液中可被截留的溶質(zhì)濃度較小時(shí)，組件結(jié)構(gòu)有較大的選擇余地，而溶質(zhì)濃度較大時(shí)，帶有隔網(wǎng)的卷式膜組件易于在膜表面沉積而不宜采用。實(shí)際上，在水處理工程中最多采用內(nèi)壓型毛細(xì)管或中空纖維超濾膜組件，有利于提高管內(nèi)流速而達(dá)到減少沉積堵塞現(xiàn)象。如若提高流速則阻力損失較大。因而宜選用較大直徑毛細(xì)管膜，有利于流速的提高。以日本旭化成公司聚丙烯腈毛細(xì)管膜為例，其內(nèi)徑為0.8～1.4mm，外徑1.4～2.3mm，原水只需通過40目篩網(wǎng)過濾即可，即機(jī)械雜質(zhì)不大于毛細(xì)管內(nèi)徑即可通過。

選擇適當(dāng)直徑的毛細(xì)管膜，達(dá)到必要的流速，有利于減少溶質(zhì)在膜表面的沉積，這對(duì)于超濾膜的正常運(yùn)行是必要的。

超濾膜設(shè)備裝置的選擇實(shí)踐證明，超濾膜能截留大部分溶質(zhì)，因而必須在錯(cuò)流狀態(tài)下工作，即原水沿膜表面切向流動(dòng)，被截留溶質(zhì)切向流過膜表面，形成濃縮液而排出，因而在正常操作情況下必須不斷排放濃縮液。一般排放量約占原水的10％，此種操作膜表面流速低于0.1m/s，特別是透水量較高的膜，溶質(zhì)更多的截留于膜表面，堵塞幾乎是不可避免的。為此必須增加濃縮液的排放量達(dá)原液的50％以上。為使原液的充分利用，超濾裝置應(yīng)設(shè)循環(huán)系統(tǒng)，排放液可重新回入原水容器內(nèi)，少量廢棄排放。增加循環(huán)泵的流量，適當(dāng)加大濃縮液排放管道直徑是必要的。

為有利于膜的再生，裝置必須采用反沖洗系統(tǒng)，采用兩組膜組合使用，交替反沖洗，利用超濾液直接反沖的方法，減少膜的污染并有利于反沖洗壓力的控制。例如工作10min，反沖洗0.5min，反沖液全部排放。如此操作控制排放量亦僅在10％左右。這種方法突破了膜污染后再?zèng)_洗的傳統(tǒng)方式，能保證系統(tǒng)始終處在高通量狀態(tài)下工作。此外，還應(yīng)設(shè)制快速等壓沖洗系統(tǒng)，即關(guān)閉超濾液出口，全開濃縮液排放閥，在低壓下泵以全流量通過膜表面實(shí)現(xiàn)快速?zèng)_洗，對(duì)恢復(fù)膜的性能有較大的效果。

超濾裝置頻繁的反沖洗與等壓沖洗，必須有自動(dòng)控制系統(tǒng)予以保證，否則操作的一次失誤會(huì)造成系統(tǒng)的損壞。

超濾裝置由于超濾膜精密的微結(jié)構(gòu)，精致的設(shè)計(jì)與裝置，精細(xì)的操作，是保證超濾膜長期正常運(yùn)行的必要條件。超濾技術(shù)雖然在實(shí)際運(yùn)行中已有很多實(shí)例，但是成功的經(jīng)驗(yàn)尚缺乏總結(jié)。粗放式的使用與操作，已有損于超濾技術(shù)的進(jìn)一步推廣，本文目的在于改變觀念，使超濾技術(shù)發(fā)揮應(yīng)用有作用。


exanimo        2008-04-09 22:54
四、業(yè)界聲音

超濾膜與微濾膜的市場(chǎng)分析和預(yù)測(cè)

超濾和微濾（UF/MF）是重要的膜過程，在我國，是僅處于反滲透（RO）的膜過程，而在國際上，卻是最重要的膜過程。

超濾膜與微濾膜占美、日、歐洲整個(gè)膜市場(chǎng)份額的50～60%，它們廣泛用于化工過程的分離與精制，廢水凈化處理并回收有用成分，工業(yè)廢水零排放，活性污泥膜法廢（污）水處理回用（膜生物反應(yīng)器，MBR）等。2005年UF/MF相關(guān)設(shè)備的銷售額達(dá)到13.67億美元，若加上相關(guān)工程則接近50億美元，年增長率9%，而在廢水處理領(lǐng)域的增長率達(dá)到11%，超濾和微濾均屬于壓力（低壓）驅(qū)動(dòng)膜過程，超濾膜平均孔徑在1～50nm之間，可以分離溶液中的大分子、膠體、蛋白質(zhì)、微粒等。微濾膜的平均孔徑在0.1～20μm，水處理一般用0.1～0.4μm孔徑的膜，主要去除微粒、亞微粒和細(xì)粒物質(zhì)。超濾膜的材質(zhì)主要為聚砜（PSU）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）等。而微濾膜材質(zhì)為醋酸纖維素（CA）、聚碳酸酯（PC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯（PTFE）等。此外無機(jī)陶瓷也可制作超濾膜和微濾膜。

國內(nèi)自上個(gè)世紀(jì)七十年代開始UF/MF膜和膜過程的研究與開發(fā)，目前制造廠商多達(dá)一百多家，是我國膜產(chǎn)業(yè)中企業(yè)數(shù)、產(chǎn)品種類最多，產(chǎn)量最大，能與國外產(chǎn)品抗衡的領(lǐng)域。具有代表性的企業(yè)有天津膜天膜（生產(chǎn)PVDF/MF、UF膜）、海南立（PVC/超微濾）、大連歐科（PES/UF）、招金膜天（PSU/UF和PP/MF）、歐梅塞爾（PVDF/MF），以及南京九思、江蘇久吾（這兩家生產(chǎn)無機(jī)陶瓷膜）、杭州水處理中心、中科院大連化物所、高能所，健民過濾、慶江化工廠、武漢儀表廠等，2005年總產(chǎn)值約為9億元，年增長率三年來均保持在16～20%。近年來，通過自主創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收，UF/MF領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)推出了不少優(yōu)秀的新技術(shù)、新產(chǎn)品。例如：天津膜天膜的PVDF毛細(xì)管式微濾膜制作技術(shù)（非溶劑致相分離法）；南京工業(yè)大學(xué)、南京九思公司的氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦陶瓷超濾膜；海南立在國際上率先實(shí)現(xiàn)聚氯乙烯超微濾膜產(chǎn)業(yè)化；招金膜天TIPS法聚丙烯超濾膜。國內(nèi)UF/MF市場(chǎng)中的高端領(lǐng)域（電子工業(yè)用超純水、電泳漆回收、制藥、酶制劑等用途）目前基本由國外企業(yè)控制，但在中、低端的水凈化市場(chǎng)國產(chǎn)膜因價(jià)格低廉占有絕大份額。在我國, 超濾和微濾膜大量應(yīng)用在雙膜法處理過程中，國產(chǎn)膜不僅在性能上能滿足要求而且具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。再加上進(jìn)口超濾和微濾膜手續(xù)繁瑣，國產(chǎn)膜的市場(chǎng)份額將有更大程度上地提高。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，UF/MF的應(yīng)用實(shí)施例多達(dá)1,500余種。在國外主要應(yīng)用于飲用水處理，國內(nèi)則主要用于工業(yè)領(lǐng)域的廢水處理、回用，作為反滲透的前處理已被認(rèn)同。UF/RO、MF/RO組合的雙膜法技術(shù)，國內(nèi)在工業(yè)水處理特別是在電力、鋼鐵、化工、汽車等行業(yè)中應(yīng)用較多。隨著國家對(duì)水資源再利用投入的增加，UF/MF技術(shù)作為城市安全供水、市政污水處理、再生水回用的重要手段將獲得廣闊的市場(chǎng)空間。UF（MF）/RO雙膜法工藝，膜生物反應(yīng)器技術(shù)等將得到迅速發(fā)展。無機(jī)膜，特別是陶瓷膜、金屬膜因其耐高溫、耐有機(jī)溶劑、耐酸堿，也將會(huì)得到發(fā)展。

就其工程應(yīng)用而言，國外主要用于地表水、受污染地下水的處理，及污水經(jīng)二級(jí)處理后出水的深度處理，海水淡化、苦咸水淡化前處理等，設(shè)備推廣已達(dá)數(shù)十億美元。國內(nèi)UF/MF工程的合同金額，2005年達(dá)到25億人民幣，涉及生化制藥、MBR、電廠水凈化、鋼廠冷卻水凈化等。

膜分離技術(shù)被國際產(chǎn)業(yè)界公認(rèn)為21世紀(jì)的重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)之一。在當(dāng)前國際、國內(nèi)水資源短缺的背景下，在我國堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的形勢(shì)下，作為高效的水資源再利用手段，膜分離技術(shù)面臨著空前的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。超濾和微濾膜將有更加輝煌的發(fā)展前景。

——中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)秘書長劉憲秋

超濾是一種從溶液中分離出大粒子溶質(zhì)的膜分離過程。超濾的應(yīng)用非常廣泛，其市場(chǎng)份額遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反滲透。從蛋白質(zhì)濃縮、生物制劑的制備，到電子超純水的生產(chǎn)、反滲透的預(yù)處理，超濾都表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。

在中國，超濾與反滲透還有一個(gè)明顯的區(qū)別。國內(nèi)超濾膜研發(fā)、生產(chǎn)和制造的能力與世界尖端水平相當(dāng)接近，只是在膜組件的設(shè)計(jì)上稍顯薄弱。而在反滲透領(lǐng)域，我們?cè)诟鱾€(gè)方面與發(fā)達(dá)國家的水平還有很大差距。從這個(gè)角度可以看出，超濾在中國的發(fā)展會(huì)非常迅速，前景將會(huì)非常光明。像歐美塞爾、立升、天津膜天膜、招遠(yuǎn)膜天等大大小小一批超濾膜制造廠商都為中國超濾市場(chǎng)的繁榮做出了貢獻(xiàn)。

從世界范圍內(nèi)說，超濾與反滲透不同，也是百家爭鳴的格局，沒有哪一家是絕對(duì)的老大。像諾芮特、旭化成、科式、澤能、美凈、海德能均具有一定的市場(chǎng)占有率。

另外，超濾膜的形式多樣，有浸沒式、加壓式、內(nèi)壓式、外壓式等很多不同形式，規(guī)格也大相徑庭，這一方面說明了超濾百花齊放的特點(diǎn)，另一方面在某種程度上也限制超濾的應(yīng)用和發(fā)展。

總之，超濾作為膜分離技術(shù)大家庭中的一員，會(huì)越來越多的滲透到我們的生活中的。

——海德能公司徐平博士

隨著歐美等企業(yè)被國外環(huán)保巨頭并購，國內(nèi)超濾產(chǎn)業(yè)格局已經(jīng)發(fā)生了巨大變化。今后的市場(chǎng)格局將形成國外幾大環(huán)保巨頭對(duì)中國超濾市場(chǎng)的爭奪，國內(nèi)一兩家擁有核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)的超濾膜企業(yè)也會(huì)參與這場(chǎng)殘酷角逐。

超濾的應(yīng)用范圍雖然寬泛，但真正對(duì)競爭格局起決定性作用的將是上下水處理領(lǐng)域。作為反滲透預(yù)處理市場(chǎng)，將在未來的發(fā)展中份額變小。

超濾的性能提高還有很大潛力，新材料新工藝的發(fā)明，都有可能較大程度地改變超濾處理成本。這些改變都將使競爭格局發(fā)生巨大變化。

由于自來水處理等領(lǐng)域國有企業(yè)是主要力量，因此國家政策的影響和對(duì)產(chǎn)業(yè)的扶植也會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)格局變化起到重要作用。

隨著國內(nèi)市場(chǎng)開放和公平程度越來越高，大型環(huán)保企業(yè)，特別是全球500強(qiáng)的環(huán)保企業(yè)，將可能逐漸利用自己綜合實(shí)力的優(yōu)勢(shì)取得工程領(lǐng)域的壟斷。在工程市場(chǎng)領(lǐng)域的洗牌不可避免，進(jìn)而會(huì)影響到國內(nèi)的超濾膜市場(chǎng)競爭格局。擁有完整產(chǎn)業(yè)鏈的綜合環(huán)保企業(yè)和擁有專業(yè)化優(yōu)勢(shì)的超濾膜企業(yè)都可能在競爭中勝出，同時(shí)也很有可能最終形成兩者合作的關(guān)系。

國內(nèi)超濾膜企業(yè)應(yīng)該積極參與全球市場(chǎng)的合作和競爭，爭取獲得更大的發(fā)展機(jī)會(huì)。