海水變甘霖秘訣在一張膜
反滲透法是當(dāng)前全球最普遍使用的一種海水淡化技術(shù),憑借相對(duì)較低的成本、相對(duì)便捷的流程和幾乎沒(méi)有污染而備受沿海缺水城市的青睞。
“反滲透膜的工作原理就是通過(guò)高壓將海水中的氯化鈉分子等拒于膜外,剩下的就只有完全純凈的淡水。”杭州水處理技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心副主任王壽根表示。簡(jiǎn)單地說(shuō),要讓海水咸變淡的核心就是靠這個(gè)膜。
那么,這個(gè)神奇的膜是如何出爐的?秘密就藏在杭州水處理中心下屬的位于一個(gè)個(gè)車(chē)間里。很難想象,這么高技術(shù)含量的膜基礎(chǔ)材料竟然是無(wú)紡布。不過(guò),這并不普通的無(wú)紡布,目前全部依靠進(jìn)口。
在一個(gè)相對(duì)封閉的車(chē)間內(nèi),白色的無(wú)紡布逐漸展開(kāi),經(jīng)過(guò)前期處理后,它要經(jīng)過(guò)三個(gè)涂層,第一層是聚砜,第二層是胺,第三層是氯,這個(gè)過(guò)程后,無(wú)紡布就達(dá)成了針孔不入的效果。“最終形成的膜精度非常高。”現(xiàn)場(chǎng)工作人員做了下演示:在高精度顯微鏡下,膜表面看不到一個(gè)孔,切下橫截面,根本看不出孔。
水是如何透過(guò)如此縝密的膜?王壽根說(shuō):“膜是選擇性吸附,表面形成20微米的水層,類(lèi)似水分子在毛細(xì)血管的作用下透過(guò)這個(gè)膜,而其他離子、分子就通不過(guò),這樣海水淡化的效果就達(dá)到了。”
“反滲透膜的關(guān)鍵技術(shù)在制膜工藝和配方上。”工作人員說(shuō),反滲透膜的生產(chǎn)有五六十種原件,工序也有50多種。完成后,這些膜就被機(jī)器卷成螺旋狀的成品(膜元件),橫截面就像樹(shù)的年輪,非常規(guī)則。這個(gè)膜還非常“嬌氣”,成品完成后,它們就被裝入“保鮮膜”密封保存。“它們怕的不是氧氣,而是怕保護(hù)液蒸發(fā),所以它們都是現(xiàn)場(chǎng)拆開(kāi)當(dāng)場(chǎng)安裝的,這對(duì)技術(shù)要求非常高。”一般一套膜可以使用3至5年。
從去年下半年開(kāi)始,經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)儲(chǔ)備,北斗星膜的海水反滲透膜正式大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),年產(chǎn)20萬(wàn)平方米。目前該產(chǎn)品已應(yīng)用在國(guó)內(nèi)最大的海水淡化工程舟山六橫10萬(wàn)噸級(jí)和嵊泗1萬(wàn)噸級(jí)等3個(gè)工程項(xiàng)目上,已運(yùn)行半年以上均全部正常。“全國(guó)海水膜市場(chǎng)規(guī)模在8000萬(wàn)元到1個(gè)億,每年以20%的速度快速增長(zhǎng),市場(chǎng)空間很大。”
成套車(chē)間里的精密拼接游戲
反滲透膜出爐后,要讓它發(fā)揮海水淡化的功效,還需要后續(xù)很多精密復(fù)雜的拼裝工序。在杭州水處理中心的成套車(chē)間內(nèi),。
裝配工郎明華先取出一個(gè)鐵制的圓形端板,直徑和鋼管相當(dāng)。只見(jiàn)他小心翼翼地把端板推進(jìn)管口,接著用錘子向端板每個(gè)區(qū)域用力。”這里頭有很多講究。”郎明華告訴記者,鋼管是整個(gè)系統(tǒng)的核心,里面裝著反滲透膜元件,里面一般有7支反滲透膜,海水就是經(jīng)過(guò)這個(gè)管子,被轉(zhuǎn)化成淡水的。
“端板的密封性要求很高,誤差會(huì)精確到微米。”他說(shuō),整個(gè)程序看起來(lái)簡(jiǎn)單,但每個(gè)環(huán)節(jié)要求都很高,以油漆為例,因?yàn)楣茏邮芎oL(fēng)侵蝕比較多,所以每個(gè)小角落都不能馬虎。一般一個(gè)星期只能安裝一套淡化裝置設(shè)備。
在這三個(gè)車(chē)間里,工程只是完成了一半。一般單機(jī)規(guī)模為1萬(wàn)噸/日的一套反滲透海水淡化成套生產(chǎn)線(xiàn),需要114根上述那樣大的管子,每根管子需要7支反滲透膜成品,反滲透膜元件都需要在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝。同時(shí),很多管道、接口在成套車(chē)間安裝到位后,又取下來(lái)油漆,幾次反復(fù)才最后安裝到位。一套設(shè)備從設(shè)計(jì)到最后竣工至少需要半年時(shí)間。
“通俗地說(shuō),我們就像一個(gè)拼圖的游戲,把每個(gè)部件擺在正確的位置,這樣才能發(fā)揮出協(xié)同效應(yīng)。”郎明華在這個(gè)崗位已經(jīng)干了10年,經(jīng)他拼裝的成套設(shè)備已經(jīng)有幾十上百套。淡化后的海水最終經(jīng)由這些四通八達(dá)的管道流入千家萬(wàn)戶(hù)。