循环水复合管膜高效过滤净化技术

所属学院：钢铁共性技术协同创新中心

合作方式：☐整体转让 ☐技术许可 ☒作价入股 ☒合作开发 ☐其它_____

成果简介：

循环水复合管膜高效过滤净化技术主要应用在钢铁冶金行业循环水的净化，主要设备为多孔复合膜过滤器，以碳素钢Q235-B为主材，主体由上下封头、罐体、裙座等焊接而成。罐体内由上下花板和非对称过滤管分成三个室，上层为缓冲室和吸油室，顶端设有排空口，中层由上下花板和非对称过滤管按一定的位置密封安装，组成过滤室，下层为沉淀室并设有排污口，三个室内都设有人孔供安装和检修之用。复合膜过滤管具有孔径小、强度高、耐腐蚀、耐冲击等优点。

过滤净化过程：循环水由进液口进入多孔复合膜过滤器后，通过截留、吸附、渗透作用，达到除油、除悬浮物的目的。附着在管表面上的机械固体物利用循环水反冲洗，由多孔复合膜过滤器下部的排污口排出系统。

该技术水处理量达到800 m3/h，过滤固体物的同时兼具除油效果，处理后水中悬浮物含量≤15 mg/L，除油率达到60-80%，水的循环再利用率达到99.9%。

成熟程度及推广应用情况：

目前处于何种研发阶段：☐研发☐小试☐中试☐小批量生产☒产业化；样机：☒有☐无

推广应用情况：天钢有9台过滤器采用了循环水复合管膜高效过滤净化技术，河北钢铁集团的燕钢有18台，邯钢39台，沙钢3台，营口中板厂8台，且都运行稳定，节水能力达到9668万立方米/年目前约3000台市场规模，市场占有率2.5%。

技术优势：

1. 通过复合管膜的研制，确定微孔过滤管和PVC管膜新材料制备的最佳优化工艺与技术，通过技术集成和优化，首次研发出新型钢铁企业复合膜过滤器技术及水质净化系统。该技术首先在天钢实施后，提升整体水处理系统的技术水平，水质明显改善，实现了净化循环再利用，解决了原来的砂型过滤器堵塞连铸二冷喷嘴影响生产的问题，提高了连铸钢坯质量。

2. 复合膜过滤管是以稀土、聚氯乙烯等多种原料进行科学配方，粉碎、分级、混合、成型、制膜等工序，形成一种均匀立体网孔结构微孔膜。复合膜过滤管具有于孔径小、机械强度高、耐腐蚀、孔隙率好，再生能力强，过滤管元件寿命长（3-5年）、更换方便的优点。

3. 首创了制氧机净环水系统复合膜净化过滤技术与装置。利用多孔复合膜过滤器进行部分循环水过滤，通过逐步多次的循环截留，将循环冷却水系统的固体物过滤，最后通过必要的反冲洗将固体物去除；处理后水中悬浮物含量≤5 mg/L，单台处理水量达到300 m3/h。解决了由于循环冷却水污堵管道、腐蚀设备影响生产的问题，提高了氧气纯度和产量。由于不采用补充新水方式进行净化，节省了大量的水资源。

性能指标：

该技术水处理量达到800 m3/h，过滤固体物的同时兼具除油效果，处理后水中悬浮物含量≤15 mg/L，除油率达到60-80%，水的循环再利用率达到99.9%。

市场分析：

1. 循环水复合管膜高效过滤净化技术目前应用在钢铁产业新水用量大，水资源污染严重的问题上。目前，天钢有9台过滤器采用了循环水复合管膜高效过滤净化技术，河北钢铁集团的燕钢有18台，邯钢39台，沙钢3台，营口中板厂8台，且都运行稳定，节水能力达到9668万立方米/年。相对于全国钢铁企业可以采用该技术的2100台滤头式高速过滤器和1000个制氧站，应用比例约为2.5%，另外，福建三钢等企业也正在推广使用该技术。

2. 预测5年后行业应用推广前景，包括普及率、总投入、节水总量、经济和社会效益等。循环水复合管膜高效过滤净化技术研究与开发具有广泛的推广应用价值，可以推广至国内连铸、制氧企业。该技术的推广应用，可以提高钢铁工业生产过程中水质净化系统与循环再利用的整体水平，对实现传统工业的节能减排、降低钢铁工业的水污染和吨钢耗水量、降低水垢沉积，设备腐蚀具有重大意义。根据其发展潜力以及国家政策支持，预计5年后行业内普及率将达到10%，总投入金额为17050万元，节水总量达到38672万立方米/年，经济效益164316万元/年，为水资源的节约做出巨大贡献。

经济效益分析：

预计5年后行业内普及率将达到10%，总投入金额为17050万元，节水总量达到38672万立方米/年，经济效益164316万元/年，为水资源的节约做出巨大贡献。

成果亮点：

1. 循环水复合管膜高效过滤净化技术主要应用在钢铁冶金行业循环水的净化过程，属于节水技术，研发应用过程产出专利5项，其中，发明专利3项，实用新型2项，具体信息如下：

（1）袁章福，谢珊珊，于湘涛，张岩岗，齐振：一种非对称过滤管膜的应用装置，申请号：CN201821924003.4（实用新型，已授权）

（2）袁章福，谢珊珊，于湘涛，张岩岗，齐振：一种非对称过滤管膜的制备方法及应用装置，申请号：CN201811394256.X（发明专利）

（3）袁章福，王容岳，谢珊珊，焦楷，齐振，杨竣：一种利用钢铁厂冷却塔循环冷却水发电的装置与方法，申请号：CN201711269504.3（发明专利）

（4）袁章福，王容岳，谢珊珊，焦楷，齐振，杨竣：一种利用钢铁厂冷却塔循环冷却水发电的装置，申请号：CN201721671946.6（实用新型，已授权）

（5）袁章福，潘贻芳，吴波，徐秉声，赵宏欣，李树庆，张军玲，周舟：炼钢连铸冷却水复合陶瓷膜过滤方法与装置，申请号：201110433144.2，公开号：CN102515312A（发明专利）

2. 成果来源：国家自然基金面上项目“冶金污水过滤净化过程的润湿特性与液固分离机理”天钢横向“循环水复合管膜高效过滤净化技术的研发”

3. 技术先进性：国际先进。

团队简介：

袁章福：1963年出生，钢铁共性技术协同创新中心教授/博导，学术委员会副主任，长期从事工业废水处理领域的研究。“百人计划”引进国外杰出人才，“赣鄱英才555工程”高端人才柔性特聘计划教授。83. 88和93年分别获学士、硕士和博士学位后，留校在北京科技大学任副教授。96年在日本JICA九州国际中心博士后，97-01年在日本九州工业大学任讲师，01-06年为中科院过程工程所首席研究员，07-08年为东京大学任客员教授；08年引进为北京大学工学院教授/博导。目前主要从事钢铁冶金、节能减排、环境治理、资源循环利用和空间微重力材料物化的研究。兼任中国金属学会冶金固废资源利用分会副主任、国家发改委环资司特邀专家、工信部钢铁行业节能节水标准化工作委员会副主任、第三届全国环境管理标准化技术委员会委员、《有色金属》等六种期刊的编委、中国空间学会微重力科学委员会专家委员。负责或承担过4项国家863项目或国家支撑项目、1项国家“攀登计划”重大项目、2项国家经贸委重点项目、2项国防科工委卫星微重力应用项目、8项国家自然科学基金或国际交流项目以及5项中科院知识创新工程重点项目、2项天津市重大科技攻关项目和30余项企业合作项目。获得省部级科技二等奖6项，发表科技论文近300余篇，其中EI收录150余篇，SCI收录130余篇，SCI总引用次数超过1500次；申请国家发明专利35项，其中授权专利18项；出版专著5部（《炼钢氧枪技术》、《金属及合金的表面张力》被科学出版社遴选为当代杰出青年科学文库、《高温熔体的界面物理化学》、《Excel解析化学反应工程学》和《Excel解析冶金物理化学》）；参加合编《展望21世纪的化学工程》；合著《实践10卫星微重力科学研究》英文专著。袁章福教授团队，目前有年轻教师于湘涛，博士研究生5名，硕士研究生12名。

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北京科大科技园

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