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陶氏创新解决方案缔造清洁生命之源

水资源已经成为一个全球性问题!

    地球表面约有70%以上为水所覆盖,其余约占地球表面30%的陆地也有水的存在;人体50%~60%的重量是水份,儿童体内水份多达80%——水是生命之源。博鳌亚洲论坛理事长拉莫斯曾经断言,第三次世界大战可能是因为争夺淡水资源,而不是因为恐怖袭击。而根据情报机构和研究组织的一系列水资源调查报告也表明,水资源今后越来越有可能引发战争。 

    据统计,尽管地球总水量高达138.6×108亿立方米,淡水储量为3.5×108亿立方米,占总储量的2.53%,但由于开发困难或技术经济的限制,到目前为止,海水、深层地下水、冰雪固态淡水等还很少被直接利用。比较容易开发利用的、与人类生活生产关系最为密切的湖泊、河流和浅层地下淡水资源,只占淡水总储量的0.34%,为104.6×104亿立方米,还不到全球水总储量的万分之一。因此,水作为人类的宝贵资源,谓之“蓝色黄金”也并不夸张。 

    美国国家情报总局今年3月的一份报告显示,到2030年,水的需求会比目前可持续供给量高出40%,水资源引起冲突的风险由此增加。联合国数据显示,目前全球有7亿8千万人没有足够的方法得到安全饮用水。据经济合作与发展组织的2030年“环境前景”报告,到2030年,世界上47%的人将生活在用水压力大/用水紧缺的地区。 

    随着工业经济的继续前行、人口数量的逐年增加,中国的水资源匮乏日益突出。中国尽管淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大,居世界第四位,但是人均只有2200立方米,仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5,在世界上名列121位,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后,中国现实可利用的淡水资源量则更少,仅为11000亿立方米左右,人均可利用水资源量约为900立方米,并且其分布极不均衡。到20世纪末,全国600多座城市中,已有400多个城市存在供水不足问题,其中比较严重的缺水城市达110个,全国城市缺水总量为60亿立方米。 

    与此同时,随着用水量不断增加,污水排放量也在增加。目前,我国70%的河流湖泊受到不同程度的污染,有3亿人每天饮用受污染的水。我国许多地方面临着“有水皆干、有水皆污”以及“湿地退化、河道断流、地下水超采、入海水量减少”等严峻水问题的挑战。 

    对面挑战,如何应对?

    除了节约用水这一“节流”措施,更多的还需要通过“开源”——如通过对工业废水、生活废水进行处理,既减少了污水排放,又能提高再生水的利用;通过海水淡化工艺,创造更多的生活用水和工业用水等淡水资源……近年来,随着科技的不断创新,这些方案已经逐渐由创想走向实践。尤其是在一些以科技为导向的企业的引领下,越来越完善的高科技水处理方案为缓解水资源匮乏找到了一条康庄大道。 

    陶氏化学,作为一家全球领先的化学品公司,自上世纪40年代以来,就致力于液体分离技术领域的不断创新,开创了世界上第一项用于水处理的螺旋形膜技术。在2009年收购罗门哈斯后,陶氏水处理及过程解决方案进一步扩大了产品系列——以FILMTECTM元件闻名的反渗透(RO)技术;能够满足软化、超纯水生成、微量污染物去除等各种分离需求的品种齐全的离子交换树脂(IER);拥有中空纤维构造的外压式超滤(UF)膜组件;拥有独特螺旋卷式结构专利设计,不使用化学药剂可取代混床离子交换树脂,用于反渗透产水的进一步处理的电除盐(EDI);催化剂(CA);具备独特孔道结构,可以去除水中的有机溶剂和食品水溶液中的杂志的DOWEXTMOPTIPORETM和AMBERLITETM吸附剂(AB)以及可以方便去除饮用水中的砷并能节约成本的ADSORBSIATM钛基选择性介质——陶氏广泛的尖端科技为包括废水处理及回用、海水淡化、优质饮用水等水行业提供了全面的解决方案。 

    废水处理及回用——化腐朽为神奇


    据监测,目前我国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染,且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污泥不仅降低了水体的使用功能,进一步加剧了水资源短缺的矛盾,对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响,而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。工业和市政废水、污水通过处理后能够再利用,也是重要的水资源。多年来,陶氏特别致力于开发废水回用技术,也把先进的技术应用于中国的废水处理及回用。 

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    DOW?FILMTEC?反渗透膜助力兑现绿色承诺2008年北京奥运会之前,北京的北小河污水处理厂改扩建及再生水利用工程、北京首都机场市政中水回用设施以及北京经济技术开发区的中水回用设施均采用了陶氏的FILMTEC?反渗透产品,其日产水量达到了4.5万立方米,足以每天装满18个奥运会标准泳池。借助这些污水回用系统,北京的污水回用率达到了50%,帮助北京实现了绿色奥运的承诺。此外,近几年,陶氏还开发了在经济开发区推广的市政废水回用项目,在北京亦庄经济开发区(日水处理量6万吨)和天津泰达经济开发区(日水处理量2.4万吨)的污水再利用项目中,采用陶氏FILMTECTM反渗透膜设备,使处理后的工业废水出水水质最终可达到“超纯水”标准。

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    RO反渗透膜实现降本增效由唐钢集团、邯钢集团联合组建的特大型钢铁集团——河北钢铁集团,年产钢达4000多万吨,对工业用水的需求量惊人。随着国家、地方对水资源费和排污费的逐年增加,钢铁企业的可利用工业废水成为解决钢铁企业水资源不足的重要途径,其经济价值也不容忽视。陶氏从2007年开始,帮助河北钢铁集团位于邯郸、宣化、承德和唐山的四大工厂强化工业节水及废水回用。至今,共使用了约2万支陶氏RO反渗透膜,处理水量已达1.5万吨/小时。既帮助企业降低了生产成本,又开辟了第二个生产用水的新水源。 

    双膜法海水淡化——苦咸水变甘泉

    随着沿海大工业的迅速发展及淡水资源的匮乏,目前我国海水淡化事业进入了一个急速的上升期。从环渤海经济区、浙东沿海到珠三角洲,数个万吨级的海水淡化项目正在建设或已经投入运行。截至2011年8月末,我国已建成海水淡化工程66座。除去早期建设的6处海水淡化工程装置已停产,建成投产的60座海水淡化工程设计产能已达到75.7万立方米/天。目前,我国在海水淡化工程中应用较多的技术包括反渗透和低温多效蒸馏工艺。近年来,陶氏开发的反渗透膜和超滤膜技术开创了我国“双膜法”海水淡化工艺的先例,并得到越来越广泛的应用。 

    海水淡化开辟电厂新淡水资源华能玉环电厂位于浙江省重点易旱缺水县海岛县,全年生产需要淡水800万吨,而全县7座水库的满库容蓄水量不到2000万吨。华能玉环电厂把主要的水来源转向大海,投资2亿元建造了日处理能力为3万吨的海水淡化系统,使玉环电厂所需淡水全部来自海水淡化。开创了我国“双膜”法海水淡化工艺的先例。 

    辽宁红沿河核电站的海水淡化系统也于2011年正式投入使用。该系统投用后,每天可提供约1.7万吨淡水,满足红沿河核电一期工程4台百万千瓦级核电机组生产、生活用水需求。红沿河核电海水淡化系统的投用,将从根本上解决项目施工和生活用水问题,不但大大缓解了项目所在地水资源缺乏的状况,也为有效解决沿海核电站淡水资源问题开辟了新路。 

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    海水变高品质饮用水陶氏超滤膜和反渗透膜技术也广泛应用于海水淡化为市政供水领域。台湾马公镇马公海水淡化厂于2008年建设新工厂,并使用了陶氏的反渗透膜和超滤膜。该厂至今已稳定运行四年,每天的供水能力为1.3万吨,向当地5万居民提供了高品质的饮用水。 

    市政用水处理——谱写和谐共融

    我国在面临水资源挑战的同时,还面临着水源污染的挑战。随着水资源减少和水质污染加重,作为饮用水处理使用的理想淡水水源越来越少。目前常规净水工艺系统主要由混凝、澄清、过滤和消毒等组成,主要去除对象是水源水中的悬浮物、胶体物质和病原微生物等,只适用于一般较清洁原水的处理。但是当前饮用水除了上述的处理对象外,还面临有机污染物、消毒副产物等的去除问题。 

    从20世纪70年代开始,对水进行深度处理的需求促使了多种技术及应用的出现,主要有:活性炭吸附,臭氧氧化,光催化氧化,膜分离技术等。其中,膜分离技术被认为是目前最有发展潜力的深度水处理技术。陶氏化学水处理产品事业部的FILMTECTM反渗透以及纳滤膜元件可以脱除水中的硬度,溶解性有机污染物以及重金属离子等。随着原水短缺以及污染的加重,以及人们对饮用水水质要求的提高,纳滤及反渗透技术在市政饮用水处理系统上都有广阔的应用前景。 

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    2011年11月,鄂尔多斯为解决达拉特旗东胜区日益凸显的水资源供求矛盾,由陶氏提供技术支持,一期投资2.7亿元建设日供10万吨中心城市供水项目的配套工程。水厂使用陶氏超滤膜元件及陶氏纳滤膜元件后,不但可以净化当地含有微量污染物的地下原水资源,为鄂尔多斯市中心城区百万人口提供主要饮用水,而且可以将市政和工业废水处理后作为生产用水加以使用。目前,该水厂一期日供饮用水达到10万立方米,出厂水质已经完全达到了生活饮用水安全新国标。 

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    2011年11月深圳水务集团正式启动了沙头角地区市政水处理系统升级项目,并采用了陶氏的超滤膜技术对该系统进行升级改造。陶氏提供陶氏超滤膜元件,并负责整个超滤膜净水系统的工程设计、制造、成套供货和安装调试指导。升级后的系统将能够每天提供4万吨优质饮用水以充分满足该地区居民的生活用水需求。今年3月,陶氏与深圳水务集团签署战略合作备忘录,将在水处理工程技术、工程设备及运营管理方面进行广泛的合作。陶氏将提供含陶氏反渗透膜元件和陶氏超滤膜等核心技术的工程设计,负责设备制造并实施安装调试。 

    值得一提的是,对于利用工业废水、海水和其它含有微生物来源的地表水作为水源的反渗透膜脱盐(RO)系统,膜的生物污堵是一个普遍存在的问题。氯气以及其他常用于水处理的氧化性杀菌剂与聚酰胺反渗透膜的不相容性限制了这类杀菌剂的使用。陶氏微生物控制技术部门经过多年的产品研发和测试,推出了一系列RO系统杀菌处理方案。陶氏AQUCARTM RO-20是有效的RO系统的杀菌剂,与RO膜具有良好的相容性,其独特的快速杀菌作用可以在几十秒到几分钟内杀灭并控制细菌的滋生。AQUCARTM RO-8536是一款快速作用的高效广谱非氧化性杀菌剂,对于水中常见的细菌如大肠杆菌、军团菌等具有优异的控制杀灭效果。在低添加量情况下,即可对系统中的细菌、真菌和酵母达到有效的控制。而水溶性广谱杀菌剂AQUCARTM RO-150,除了对细菌、霉菌和酵母菌均有效,尤其是对较难杀灭的硫酸盐还原菌和产酸菌也有优异的杀灭作用。同时,为了满足高端需求,陶氏微生物控制技术推出AQUCARTMMEM-20,此产品获得NSF(美国国家卫生基金会National Sanitation Foundation)认证,可用于生产饮用水和市政用水的RO系统的离线清洗。 

    陶氏化学,这家历史悠久的化学公司,自上世纪30年代以来,一直把可持续发展作为自身发展和创新的基本理念,运用科技创新打造可持续未来,积极应对当今世界的诸多挑战,包括在满足清洁水的需求方面。陶氏开发的FILMTECTM反渗透膜技术和产品,被Business Insider评为“拯救地球”的全球十大公司之一;在2012(第六届)水业高级技术论坛上,陶氏荣获“2011-2012年度水业膜元件膜组件用户满意设备品牌”奖。这是自2006年该奖项设立以来,陶氏连续第七年获此殊荣。 

    2012年4月,陶氏化学在华举办首届“水资源管理与城市可持续发展论坛”。通过论坛这个平台,陶氏化学与有着相同理念的产、学、研及政府职能部门一起,就各方在实现水资源的保护与可持续开发利用上将扮演何种角色并互相合作充分沟通,发挥各自优势,为促进中国经济社会的可持续发展做贡献,论坛同期陶氏化学发布了“中国渴求水资源”报告。 

    如今,陶氏的水处理技术每天可为世界各地生产数亿加仑的淡水,从而实现其力求在水处理过程中降低成本、节约能源的核心目标,为改善全球人类生存环境、促进可持续发展作出卓越的贡献。

                                                                                                                                      责任编辑:张志超

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