2014年2月10日，本人对海南省海口市立升净水科技实业有限公司的“编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜”技术、生产、使用及价格情况进行了考察。海南立升(苏州立升)运行部白新征部长、浙江清华长三角研究院生态环境研究所(浙江双益环保科技有限公司)郑炜副总工程师和海南立升生产基地负责人张学琴，分别介绍了“编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜”的技术、生产、使用和价格等相关情况，并实地察看了生产现场和新建的膜生产云龙产业园。现将考察情况汇总如下，供正在提标改造的水处理企业参考。
一、立升企业的基本情况
立升企业是一家集水处理科学技术研究，超滤膜及其组件生产、销售和服务为一体的科技企业集团。其中，海口基地(即海南立升净水科技实业有限公司)建有世界最大的超滤膜生产基地，能够实现年产3300万m2优质超滤膜的产能(其中3000万m2产能在建)，并与海南省科技厅合作建成“海南省超滤膜工程技术研究中心”;苏州基地(即苏州立升膜分离科技有限公司)拥有生产面积60000m2的超滤膜及其组件生产基地，同时也是立升企业的产品开发中心和物流中心。
立升企业先后承担国家火炬计划、国家“十五”科技攻关计划项目，参与和承担国家863计划、国家“十一五”重大科技专项(水专项)等科研攻关任务，并获得丰硕科研成果。在“十五”科技攻关计划中，立升成功研制“PVC合金毛细管式超滤膜”，攻克普通PVC材料产业化生产优质超滤膜的世界难题，降低了超滤膜的生产成本和运行能耗，提高了超滤膜的过滤性能和使用寿命，有力推动了该技术在传统水处理行业的大规模应用。该成果先后荣获国家“重点新产品证书”、海南省“科学技术奖”一等奖和“中国膜工业协会科学技术奖”一等奖。
根据考察，立升企业有较为健全和完善销售服务网络。在中国主要城市建有32个分公司和办事处，在欧洲也建立了分支机构，能够为客户提供技术支持和服务。因此，立升企业是目前该行业少数几个能自主开发高性能超滤膜并达到产业化生产的大型超滤膜及其组件供应商之一。
立升企业的编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜的生产基地，在海口美兰区;中空纤维膜组件总装基地，在江苏省苏州市。
二、立升企业生产的新型中空纤维膜、组件及膜箱的性能特点
根据该生产企业介绍，作为新一代的“编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜”的研制和生产已经有2年时间，产品性能明显高于以往的PVDF等中空纤维膜。我在考察生产现场时感到，此产品与以往的产品的最大区别在于：中空纤维膜丝的丝管内壁增加了复合内衬，以增强了膜丝的抗断裂性能。
(一)关于编织纤维增强型PVC中空纤维膜
1. 新的配方实现膜的良好亲水与抗污染，与高通量
立升企业的编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜(简称PVC复合膜)采用独特的两亲性高分子作为亲水化改性剂，使膜丝具备了超级亲水性能。两亲高分子与PVC材料有良好的相容性，在相转化成膜阶段使疏水性的PVC材料具有永久性的亲水性能。改性PVC膜表面起始接触角为41.2o，10秒后接触角降至10°以下，即膜丝基本完全润湿。另外膜优异的亲水性能同时赋予了膜丝很好的抗污染性能。膜对蛋白质的吸附性明显下降，并且简单的冲洗就可以恢复膜的高通量水平。
为验证该复合式超滤膜的工程运行性能，在江苏某工程中采用该膜与某进口的复合式PVC膜进行同期的性能对比测试。其结果，无论是以25L/m2/h膜通量，还是以30L/m2/h膜通量运行，立升PVC复合膜的跨膜压差都明显低于进口膜。
2. 精确的孔径与截留性
新型的PVC复合膜在亲水化改性的基础上同时具有致密的表面孔径，从而使膜在不损失通量的前提下的截留性能显著提高。这对于膜的应用是非常重要的指标。通过动态粒径测试PVC复合膜孔径在17.9nm左右，而且扫描电镜的照片未发现20nm以上的孔。
3. 耐压性好
此种PVC复合膜主要应用于外压式过滤，为了防止在高压应用中，膜丝被压扁，首先通过控制配方与纺丝工艺实现了PVC的海绵状结构，另外采用了中心编制管作为支撑层，这两者的结合使膜丝的耐压性非常优异，耐压达到1.0MPa。这大大扩展了PVC复合膜的应用范围
4、界面结合牢固抗剥离
新型的PVC复合膜采用了新型的界面改性剂，不但对编织管界面进行预处理，而且配方中新型两亲共聚物的加入，使PVC铸膜液表面能与编织管相接近，这两方面的改进完全解决了PVC与编织管粘接性弱的问题，使膜丝形成内渗透互穿网络结构，结合牢固，抗剥离性能非常好，达到了0.6 MPa。可以满足应用过程中的较高压力的反洗操作，使膜的性能更加稳定。
5、机械性能优异(不存在断丝问题)
由于MBR工艺中曝气频繁，通常膜丝存在强度不够，断丝较多的现象。立升PVC复合膜，由于采用了中心编织管支撑层。通过对编织工艺改进，使得产品同时具有很好的拉伸强度和柔韧性。膜拉伸强度高达280N，完全不存在断丝问题。而良好的柔韧性使膜在曝气过程中不会弯折，容易抖动，不易吸附污染。
6、安全性好
膜丝用于污水处理过程中，有时会由于泥沙，杂质等对膜丝的刮擦形成小的擦痕或裂纹，从而形成应力集中点，继续曝气抖动时，破损或裂痕会沿此应力集中点持续扩大，最终形成破裂或断丝，造成严重的安全问题。新型PVC复合膜的结构设计，为膜丝使用的安全性提供了保障。编织管支撑层的加入可以在膜丝收到轻微擦痕或裂纹时消除应力集中点，有效抑制表面出现破损的发展，避免了膜丝破裂，提高了膜丝的使用安全性。
7、耐化学性能好
PVC材料本身具有优异的化学稳定性，在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀。用以作为膜丝的主要材料本身就有一定的耐化学性能，立昇的PVC复合膜在对PVC原料本身进行优选的基础上，通过配方的调整和成型工艺的晶型控制，使膜丝抗余氯，耐酸碱。使用过程中可耐各种污染物，并且在清洗过程中，对清洗药剂的要求不高。可以使用各种方法反复清洗，以除去污染物和恢复通量。8、使用寿命长
此种新型PVC复合膜，通过配方，成膜工艺，成膜结构等方面的创新与改进，使膜的抗污染性、耐压性、抗剥离性、机械性能、耐化学性能等各项要求均有突出的表现，这些综合性能的提高使膜丝的使用寿命大大延长。
此PVC复合膜的研发与生产项目是与浙江大学合作进行并荣获“高等学校科学研究优秀成果奖”科技进步二等奖，技术在国内外均属领先水平，有明显的创新性和先进性。
(二)关于新型复合膜组件的技术创新和特点
1、膜丝根部保护技术，解决膜丝根部损伤顽疾
新型复合膜组件的组装形式中，中空纤维膜束在承压外壳内直接通过端头固定，或者膜丝端部通过固定材料固定为当前的主要膜丝固定方式，此种方式容易造成纤维膜打结、紊乱，导致出水通量小、膜组件的寿命缩短，在膜组件工作时膜丝与固定材料结合部位溶液断裂。部分生产厂商通过在结合部位灌入软胶防止断丝，但是仍然会发生软胶脱落、膜丝与固定材料结合部位整体断裂的现象;此外，将膜束外侧套上网状保护层或用隔板将膜丝分成多束等方式也可对膜丝起到保护作用，但是仍然无法避免膜丝的断裂，当膜组件尺寸较大时此问题尤为突出。
立升企业进行了广泛而深入的研究之后发现，在中空纤维膜丝的外部缠绕或套上保护膜可以根除膜丝与固定材料端面结合部位断丝的现象，显著提高中空纤维膜丝的抗拉强度。因此在膜组件靠近中空纤维膜丝的端头外部设置了保护膜，保护膜的一部分被固定在固定材料中，其余部分裸露在固定材料外，端口呈喇叭口状;保护膜套内表面紧贴膜束外表面，实践表明，此机构可以有效防止膜丝破损。
立升企业此项技术分别在中国和美国获得了专利， “具有防止中空纤维膜丝断裂功能的中空纤维膜组件”( 中华人民共和国国家知识产权局专利号ZL200720072974.6)， 美国专利商标局(USPTO)专利证书号为：US 8246827B2)。目前此专利已应用于所有立昇中空纤维膜组件中，在工程实践中取得了良好效果。
立升帘式超滤膜具有取得国际专利的端部膜丝保护技术，可以有效防止断丝。这一结构技术使中空纤维膜组件在MBR应用中的断丝问题得以解决，提高了膜组件的使用寿命。
2、新型复合膜组件特有的根部封装技术，使组件具有多重保护功能
立升企业的复合膜组件采用“有效防止膜丝根部断裂损坏的膜组件封装技术”(中华人民共和国国家知识产权局专利申请号201210163622.7)，使得膜组件具有多重保护功能。
3、膜组件上下两端产水，提高组件产水效率
复合膜组件的上、下两端各配置一条集水管，当膜纤维内形成真空时，水渗透到膜纤维中，分别在膜纤维两端的集水管内汇集并输出膜组件外。这种结构能使膜纤维的利用率提高，过滤效率优于只有一端出水的膜组件。
膜组件产水接口采用快插式的结构，安装方便。同时接口设计有两道“O”型的密封圈，提高了接口的密封可靠性。
4、可打开式组件产水端盖，膜组件修复更精准，延长组件生命周期
目前市场上的MBR工艺用中空纤维膜组件，在发生膜丝破损后，采取对破损膜丝打结的方式进行修复。而实际工程应用中发现膜丝破损甚至段裂多发生于膜丝与膜组件产水端盖封胶的连接位置，由于这个位置的膜丝众多且接触较紧密，所要进行膜丝修复操作比较困难，这就使得发生问题的膜组件很难进行彻底的修复。
立升企业结合在MBR工程应用中的多年经验、及在压力外壳膜组件开发生产上的技术经验，在MBR膜组件上采用可打开式的产水端盖，通过专用的检漏工具和检漏修补作业方法，能对膜组件的破损位置进行精准和高效的修复。通过这样的产品结构、修复工具和作业方法，使膜组件在确保产水水质和延长组件的生命周期方面，优于目前其他膜产品供应商。
(三)新型复合膜箱的特点
1、复合膜箱内部的关键部件模具
复合膜箱作为生产供应商提供客户的一个能独立工作的设备单元，其性能质量(如产水水质)除受到膜组件的质量性能影响外，还与膜箱内与膜组件相连的产水连接管和连接部件有密切关系。
立升制造的膜箱，其配套的产水连接管、和连接部件全部采用模具注塑加工。这样使涉及到膜箱产水质量的关键部件的尺寸精度统一且准确。并且这些部件根据安装位置和功能的不同形成了标准化和模块化，使膜组件和膜箱的安装效率提高，并且更换方便。
2、涉水连接部件采用柔性连接
复合膜箱产品在运输过程中、在运行过程中，不可避免地受到运输颠簸、及曝气扰动或运行过程中管道的水力冲击。立升超滤膜箱上采用的插接式的接口，能对运输、运行和检修过程产生的各种对连接管道造成的应力变化进行补偿，解决了膜箱在使用过程中的接口密封安全性问题。
通过立升在意大利某工业区废水处理工程的应用表明，即便是经过2个月时间的长途海运颠簸及陆路转运，产品的结构连接和密封性能无破坏，确保客户能收到质量完整良好的产品，未对客户的工程进展造成影响。
注：我询问了该企业的技术人员得知：编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜中的“合金”的含义，并非是膜丝中含有金属成分，而是一种合成工艺。
三、采用MBR工艺的膜产品价格比较
注：1. 以上价格为各膜厂商给工程公司的常规报价，实际给直接用户还会有调整，且根据实际不同的项目，价格会有变化。
2、以上价格除GE及久保田外，均是不含膜框架的价格，各家的膜框架由于设计形式不同、材质、材料的使用不同，膜框架的价格在30~80元/m2不等。
四、考察结论
经过此次考察，对需要提标改造并采用MBR工艺的水处理企业，其PVC中空纤维膜的选型，形成了一些新的考量视角，故提出几点不成熟的建议，供参考。
1、由于新一代的“编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜”较之于传统的中空纤维膜有明显的性能优势。特别是良好的机械性(生产商认为“他们的产品不存在断丝，有的污水公司使用他们的老产品已经超过7年未更换，新产品寿命将更长)，加之强截留、高通量、耐腐蚀等技术指标，故不建议使用老一代的中空纤维膜(没有编织内衬，强度不够)，也不采用平板膜(价格太高)。建议使用“编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜”。
我一直认为：采用MBR工艺，不仅仅是一次性投资的问题，最担心的是中空纤维膜的使用寿命偏短，而导致频繁更换中空纤维膜而增加运行费用。所以，膜的质量非常重要。在考量中空纤维膜的截留、通量、耐腐蚀等技术指标外，更要注重膜丝的寿命和强度(抗断裂)。
由于MBR工艺中曝气频繁，通常膜丝存在强度不够，断丝较多的现象。由于PVC复合膜(编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜)采用了中心编织管支撑层，通过对编织工艺改进，使得产品同时具有很好的拉伸强度和柔韧性。膜拉伸强度高达280N，完全不存在断丝问题。故可以将该企业也作为重要比选供货商之一。
2、由于编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜及其组件的生产、销售和服务不在一个地方，其中，海口基地(即海南立升净水科技实业有限公司)是中空纤维膜的生产地，膜组件的总装在苏州基地(即苏州立升膜分离科技有限公司)，故建议对苏州基地进行深入的了解。
3、目前，使用该企业的编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜组件的污水公司，据立升企业介绍，国内企业是江苏宜兴光大环保污水厂，国外企业是意大利sifagest污水处理厂。对这些使用编织纤维增强型PVC合金中空纤维膜组件的污水企业，也有必要选择性地进行实地了解使用情况，以便进一步比选。
