循環水復合管膜高效過濾凈化技術

所屬學院：鋼鐵共性技術協同創新中心

合作方式：?整體轉讓 ?技術許可 ?作價入股 ?合作開發 ?其它_____

成果簡介：

循環水復合管膜高效過濾凈化技術主要應用在鋼鐵冶金行業循環水的凈化，主要設備為多孔復合膜過濾器，以碳素鋼Q235-B為主材，主體由上下封頭、罐體、裙座等焊接而成。罐體內由上下花板和非對稱過濾管分成三個室，上層為緩沖室和吸油室，頂端設有排空口，中層由上下花板和非對稱過濾管按一定的位置密封安裝，組成過濾室，下層為沉淀室并設有排污口，三個室內都設有人孔供安裝和檢修之用。復合膜過濾管具有孔徑小、強度高、耐腐蝕、耐沖擊等優點。

過濾凈化過程：循環水由進液口進入多孔復合膜過濾器后，通過截留、吸附、滲透作用，達到除油、除懸浮物的目的。附著在管表面上的機械固體物利用循環水反沖洗，由多孔復合膜過濾器下部的排污口排出系統。

該技術水處理量達到800 m3/h，過濾固體物的同時兼具除油效果，處理后水中懸浮物含量≤15 mg/L，除油率達到60-80%，水的循環再利用率達到99.9%。

成熟程度及推廣應用情況：

目前處于何種研發階段：?研發?小試?中試?小批量生產?產業化；樣機：?有?無

推廣應用情況：天鋼有9臺過濾器采用了循環水復合管膜高效過濾凈化技術，河北鋼鐵集團的燕鋼有18臺，邯鋼39臺，沙鋼3臺，營口中板廠8臺，且都運行穩定，節水能力達到9668萬立方米/年目前約3000臺市場規模，市場占有率2.5%。

技術優勢：

1. 通過復合管膜的研制，確定微孔過濾管和PVC管膜新材料制備的最佳優化工藝與技術，通過技術集成和優化，首次研發出新型鋼鐵企業復合膜過濾器技術及水質凈化系統。該技術首先在天鋼實施后，提升整體水處理系統的技術水平，水質明顯改善，實現了凈化循環再利用，解決了原來的砂型過濾器堵塞連鑄二冷噴嘴影響生產的問題，提高了連鑄鋼坯質量。

2. 復合膜過濾管是以稀土、聚氯乙烯等多種原料進行科學配方，粉碎、分級、混合、成型、制膜等工序，形成一種均勻立體網孔結構微孔膜。復合膜過濾管具有于孔徑小、機械強度高、耐腐蝕、孔隙率好，再生能力強，過濾管元件壽命長（3-5年）、更換方便的優點。

3. 首創了制氧機凈環水系統復合膜凈化過濾技術與裝置。利用多孔復合膜過濾器進行部分循環水過濾，通過逐步多次的循環截留，將循環冷卻水系統的固體物過濾，最后通過必要的反沖洗將固體物去除；處理后水中懸浮物含量≤5 mg/L，單臺處理水量達到300 m3/h。解決了由于循環冷卻水污堵管道、腐蝕設備影響生產的問題，提高了氧氣純度和產量。由于不采用補充新水方式進行凈化，節省了大量的水資源。

性能指標：

該技術水處理量達到800 m3/h，過濾固體物的同時兼具除油效果，處理后水中懸浮物含量≤15 mg/L，除油率達到60-80%，水的循環再利用率達到99.9%。

市場分析：

1. 循環水復合管膜高效過濾凈化技術目前應用在鋼鐵產業新水用量大，水資源污染嚴重的問題上。目前，天鋼有9臺過濾器采用了循環水復合管膜高效過濾凈化技術，河北鋼鐵集團的燕鋼有18臺，邯鋼39臺，沙鋼3臺，營口中板廠8臺，且都運行穩定，節水能力達到9668萬立方米/年。相對于全國鋼鐵企業可以采用該技術的2100臺濾頭式高速過濾器和1000個制氧站，應用比例約為2.5%，另外，福建三鋼等企業也正在推廣使用該技術。

2. 預測5年后行業應用推廣前景，包括普及率、總投入、節水總量、經濟和社會效益等。循環水復合管膜高效過濾凈化技術研究與開發具有廣泛的推廣應用價值，可以推廣至國內連鑄、制氧企業。該技術的推廣應用，可以提高鋼鐵工業生產過程中水質凈化系統與循環再利用的整體水平，對實現傳統工業的節能減排、降低鋼鐵工業的水污染和噸鋼耗水量、降低水垢沉積，設備腐蝕具有重大意義。根據其發展潛力以及國家政策支持，預計5年后行業內普及率將達到10%，總投入金額為17050萬元，節水總量達到38672萬立方米/年，經濟效益164316萬元/年，為水資源的節約做出巨大貢獻。

經濟效益分析：

預計5年后行業內普及率將達到10%，總投入金額為17050萬元，節水總量達到38672萬立方米/年，經濟效益164316萬元/年，為水資源的節約做出巨大貢獻。

成果亮點：

1. 循環水復合管膜高效過濾凈化技術主要應用在鋼鐵冶金行業循環水的凈化過程，屬于節水技術，研發應用過程產出專利5項，其中，發明專利3項，實用新型2項，具體信息如下：

（1）袁章福，謝珊珊，于湘濤，張巖崗，齊振：一種非對稱過濾管膜的應用裝置，申請號：CN201821924003.4（實用新型，已授權）

（2）袁章福，謝珊珊，于湘濤，張巖崗，齊振：一種非對稱過濾管膜的制備方法及應用裝置，申請號：CN201811394256.X（發明專利）

（3）袁章福，王容岳，謝珊珊，焦楷，齊振，楊竣：一種利用鋼鐵廠冷卻塔循環冷卻水發電的裝置與方法，申請號：CN201711269504.3（發明專利）

（4）袁章福，王容岳，謝珊珊，焦楷，齊振，楊竣：一種利用鋼鐵廠冷卻塔循環冷卻水發電的裝置，申請號：CN201721671946.6（實用新型，已授權）

（5）袁章福，潘貽芳，吳波，徐秉聲，趙宏欣，李樹慶，張軍玲，周舟：煉鋼連鑄冷卻水復合陶瓷膜過濾方法與裝置，申請號：201110433144.2，公開號：CN102515312A（發明專利）

2. 成果來源：國家自然基金面上項目“冶金污水過濾凈化過程的潤濕特性與液固分離機理”天鋼橫向“循環水復合管膜高效過濾凈化技術的研發”

3. 技術先進性：國際先進。

團隊簡介：

袁章福：1963年出生，鋼鐵共性技術協同創新中心教授/博導，學術委員會副主任，長期從事工業廢水處理領域的研究。“百人計劃”引進國外杰出人才，“贛鄱英才555工程”高端人才柔性特聘計劃教授。83. 88和93年分別獲學士、碩士和博士學位后，留校在北京科技大學任副教授。96年在日本JICA九州國際中心博士后，97-01年在日本九州工業大學任講師，01-06年為中科院過程工程所首席研究員，07-08年為東京大學任客員教授；08年引進為北京大學工學院教授/博導。目前主要從事鋼鐵冶金、節能減排、環境治理、資源循環利用和空間微重力材料物化的研究。兼任中國金屬學會冶金固廢資源利用分會副主任、國家發改委環資司特邀專家、工信部鋼鐵行業節能節水標準化工作委員會副主任、第三屆全國環境管理標準化技術委員會委員、《有色金屬》等六種期刊的編委、中國空間學會微重力科學委員會專家委員。負責或承擔過4項國家863項目或國家支撐項目、1項國家“攀登計劃”重大項目、2項國家經貿委重點項目、2項國防科工委衛星微重力應用項目、8項國家自然科學基金或國際交流項目以及5項中科院知識創新工程重點項目、2項天津市重大科技攻關項目和30余項企業合作項目。獲得省部級科技二等獎6項，發表科技論文近300余篇，其中EI收錄150余篇，SCI收錄130余篇，SCI總引用次數超過1500次；申請國家發明專利35項，其中授權專利18項；出版專著5部（《煉鋼氧槍技術》、《金屬及合金的表面張力》被科學出版社遴選為當代杰出青年科學文庫、《高溫熔體的界面物理化學》、《Excel解析化學反應工程學》和《Excel解析冶金物理化學》）；參加合編《展望21世紀的化學工程》；合著《實踐10衛星微重力科學研究》英文專著。袁章福教授團隊，目前有年輕教師于湘濤，博士研究生5名，碩士研究生12名。

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北京科大科技園

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