焦点提醒： 污水资本回用中膜手艺的成长过程和将来走向 实现低本钱污水资本化的FO与RO耦合工艺 实现能源自给的厌氧MBR(AnMBR)工艺 来历:宇墨Umore 作者:墨小琪

污水资本回用中膜手艺的成长过程和将来走历来源:宇墨Umore作者:墨小琪 所属频道:水处置要害词:膜手艺MBR污水处置

• 2000年头，污水处置行业重心最先转向水质的提高，对膜手艺的需求敏捷增添。行业巨子美国通用电气在2006年破费7.6亿美元收购Zenon Environment Inc.，取得其微滤/超滤膜手艺，进军污水处置市场，十年间占有全球最年夜的MBR市场份额，并在2017年9月以32亿欧元将其水处置营业出售给SUEZ。而中国最年夜的MBR供给商碧水源团体，从2001年创建之初，便紧紧掌控膜手艺成长趋向，2006年投资成立亚洲最年夜膜基地——“碧水源膜手艺立异财产园”，经由过程不竭的手艺立异实现了企业的高速成长，从创建到上市，仅用了十年时候。近几年，跟着全球污水资本化理念的普和，概念水厂的提出，污水处置手艺迎来了又一次改革和转型，在这场改革中，膜手艺将仍然是要害。

  膜手艺成长概述

  自1784年人类发觉渗入现象，膜手艺历经近两个世纪的迟缓成长，直到20世纪50年月，Hassler第一次提出将膜利用在脱盐，跟着材料科学的成长，膜手艺在水处置范畴实现了“手艺爆炸”。膜生物反映器(MBR)和反渗入(RO)工艺在全球敏捷突起，微滤膜代替二沉池，反渗入法逐步代替保守热法成为海水淡化支流工艺。

  但是，在履历了近30年的成长以后，膜手艺碰到了瓶颈，膜污染、运转本钱和膜寿命等问题凸显。2014年，荷兰首坐工业范围MBR市政污水处置厂在运转8年后选择封闭，引发了行业内的震动，本钱和运营成为业界存眷的核心，手艺立异燃眉之急。

  同时，列国对污水处置的理念已产生了改变，污水处置厂从保守意义上的耗能年夜户，向资本收受接管站改变，水处置企业也从本来能源的耗损者向资本的出产者转型。在这个年夜的趋向下，甚么样的膜手艺才能知足需求?或许是每位膜手艺从业者需要思虑的问题。

  

  膜手艺利用三年夜范畴

  市政污水处置-膜生物反映器(MBR)工艺

  微滤膜(MF)和超滤膜(UF)被成功普遍利用在MBR市政污水处置工艺中，膜孔径在0.02-0.4 µm之间，膜材料以PVDF为主，膜构型首要采取中空纤维膜或平板膜。据统计，截止到2017年我国万吨级以上的MBR市政污水处置厂200多座，估计到2018年末，我国投入运转的MBR系统累计处置能力高达1400万吨/天，跟着提标革新的不竭深切，这个数字仍在敏捷增加。MBR市场供给商首要包罗SUEZ、三菱、碧水源、旭化成、天津膜天膜等。曩昔十年，以碧水源为代表的中国企业重视自立研发，冲破少数发财国度的手艺壁垒，已把握最早进的MBR膜材料制备方式，截至2016年2月，碧水源共有10万吨/天和以上的MBR项目项目24个，成为具有全球最年夜MBR项目项目数目最多的公司。

  

  海水淡化脱盐

  反渗入膜(RO)被利用在污水深度处置、脱盐、工业水回用等工艺中。孔径规模在0.1-1 nm之间，膜材料以醋酸纤维素、聚酰胺等为主。反渗入海水淡化工艺能源效力比蒸馏进程提高一个数目级，现在，反渗入工艺供给着0.38亿吨/天的淡水，年夜约占有全球海水淡化市场份额的60%(其市场份额还在晋升，并将逐步代替热法)。据“国际项目科技成长计谋高端论坛”陈述指出，截至2015年末，我国已建成海水淡化项目121个，海水淡化产能为100.88万吨/天，曩昔4年的复合增加率为9.21%。跟着膜材料本钱和工艺改良，反渗入海水淡化水本钱已由8元/m³降落至平均5元/m³。反渗入膜供给商包罗陶氏化学、西门子、东丽、海德能、津膜科技等。

  工业污水深度处置

  在工业污水深度处置工艺中，针对分歧的污水类型，经常将生化工艺与膜分手进程耦合，以到达提高微生物活性，改良出水水质的目标。神华鄂尔多斯煤间接液化污水深度处置项目工艺为A/O+MBR+UF+RO。该工艺A/O-MBR对COD进行了强化处置，年夜幅下降了后续回用途理工艺中膜的无机物污染水平，包管了后期膜处置系统在连结较高收受接管率的条件下的持久不变运转。针对项目场地小的特点，深度处置回用系统采取双膜法工艺，双膜法工艺流程简单、布局紧凑、占地面积小、主动化水平高、操作简洁，无需投加年夜量化学药品。

  

  膜手艺成长驱动力

  膜手艺在我国敏捷成长的首要驱动力有三个：情况压力、政策驱动、和市场需求。

  情况压力

  情况污染，水资本欠缺是全人类所面对的问题，中国尤甚。2017年由水利部发布的《2016年中国水资本公报》中指出，固然2016年全国用水总量较2015年略有降落，用水效力晋升，用水布局优化，水质状态整体有所好转。可是与2015年比拟2016年全国供水总量为6040.2亿立方米，较2015年削减63.0亿立方米。此中，地表水源供水量削减57.1亿立方米，地下水源供水量削减12.2亿立方米，其他水源供水量增添6.3亿立方米。天然水体供水量的削减，预示着我国将来对水资本回用的需求会进一步增添。

  政策驱动

  比拟较欧洲、北美等国度污水排放尺度，我国排放尺度更高，监管加倍严酷。“水十条”，“十三五”打算，工业污水零排放等政策的不竭提出，使得膜手艺市场在将来10-20年仍将保持高速成长势头。钱易院士曾在2016年凤凰国际智库举行的2016全球热门不雅察瞻望“十三五”论坛中指出，对照日本以往的经验，我国的水污染管理尚需30年的时候，还很长的一段路要走。“十三五”时代高机能分手膜将受益在政策撑持，相信水处置行业对立异型膜手艺的需求仍居高不下。

  市场需求

  我国污水排放量之年夜，水资本欠缺压力之重，决议了势必加倍依靠在膜手艺这类高效的污水处置体例。按照GEP Research《水处置膜行业市场阐发陈述》2017年查询拜访显示，2000-2017年9月，中国共有膜手艺相干专利数(包罗发现、适用新型和外不雅)24340项(依照公然日数目)。跟着膜材料和工艺运转本钱的慢慢下降，膜手艺将更具经济性。2016年中国水处置膜行业市场范围为600亿元，同比增加17.6%，此中膜产物范围为190亿元，同比增加18.75%，膜项目市场范围为410亿元，同比增加17.14%。工业污水处置由于其污水的非凡性，选择适合的处置工艺尤其主要，手艺难点加倍凸起，是立异膜手艺需求的首要利用范畴。同时，近几年水处置市场正执政农村地域成长，将来五年，分离式污水处置系统需求会不竭增年夜，该市场中需要占地更小、更容易安装操作的系统，作为中国最年夜的膜供给商，碧水源正在开辟该市场。

  将来手艺走向

  节能降耗和污水资本化势必成为全球水务市场的成长标的目的，也是我国水处置企业手艺立异的需求地点。为此，挑选出以下几项有成长潜力的细分手艺和值得存眷的海外手艺企业。

  实现同时硝化反硝化的膜曝气生物膜反映器(MA����ϷappBR)

  手艺立异 ★★★★ 值得存眷 ★★★★★

  道理：在MABR工艺中，膜不再仅仅作为过滤介质，更作为微孔曝气和生物膜发展载体。空气经由过程膜孔逐步向水体分散，经由过程对曝气量的节制，膜概况附着生物膜，接近膜概况的微生物构成好氧区，阔别膜概况接触水体的一侧因为没有氧气构成厌氧区，中心构成缺氧区，实现同时硝化反硝化。

  劣势：无需气泡曝气;资本操纵率30-50%;高无机负荷;下降残剩污泥~50%;下降运转本钱~30%;下降投资本钱达80%等;占地小，易拆卸。在年夜型市政项目进级革新、高浓度无机废水处置、散布式处置等范畴有极年夜劣势。

  可存眷企业

  

  作为曩昔5年GE水处置力推的立异手艺Zeelung MABR，为SUEZ在污水资本化范畴带来了活力。GE最早推出贸易化利用的MABR，膜材料为无机聚合物中空纤维膜，膜丝很是细，有用膜面积年夜，全球已有多个贸易化利用案例。

  

  2012年成立在爱尔兰。在MABR膜材料、水力前提和运转本钱等方面做了很是年夜的改良。 Oxymem采取无机硅作为膜材料，极年夜提高膜材料的强度，第4代产物氧气传质速度到达12g O2/m².d，高在Zeelung MABR，将来成长势头强劲，其背后的计谋投资机构Dow Venture Capital (陶氏风险投资)，估计会供给年夜范围贸易化结构的有用支持和退出路子。对中国市场，其商务总监暗示，中国水务市场很是年夜，Oxymem但愿可以或许在中国找到计谋合作火伴。

  

  在澳交所上市的MABR手艺公司Fluence，采取卷式平板膜，可下降能耗达75%，近几年成长很是敏捷。Fluence 的前身为以色列Emefcy 和美国RWL Water，两公司在2017年7月归并为现在的Fluence Corporation. 2017年11月，Fluence 将眼光锁定在中国散布式污水处置市场，和河南清水源告竣计谋合作关系，在中国市场取得了第一笔农村散布式污水处置市场的定单。2018年3月，经由过程合作火伴江苏金梓情况， 公司再度取得贵州省贞丰县1000吨/立方米的污水处置装备提定单，此项目完成后，将成为中国贵州省贞丰县最年夜的农村污水项目标一部门。

  实现低本钱污水资本化的FO与RO耦合工艺

  手艺立异 ★★★★★ 值得存眷 ★★★★

  道理：正渗入操纵浓盐水渗入压，使污水侧中的水份子透过正渗入膜进入盐侧，到达水和污染物分手的结果，再将盐水经由过程反渗入脱盐，实现水资本收受接管。

  劣势：正渗入工艺无需外界压力，有用截留污水中无机污染物，同时削减RO的膜污染，极年夜下降能耗，耽误膜寿命。其项目利用手艺难点集中在罗致液的选择和回用，属在前沿手艺，今朝还没有年夜规模推行利用，合用在工业污水处置范畴。杭州水处置中间在“十二五”时代承当的国度科技支持打算课题“正渗入海水淡化要害手艺研究与示范”在近日成功验收，建成今朝世界上最年夜的500吨/天的正渗入海水淡化项目。

  可存眷企业

  

  为处理罗致液的手艺难点，该公司采取两相罗致液，低温时罗致液渗入压可达21 MPa，作为正渗入驱动力。后操纵废热加热使其气化，可转换盐酿成气体二氧化碳和TMA(三甲胺)，实现罗致液和清水份离，同时气化的罗致液进入再生罐，轮回操纵。 此前，Forward Water在加拿年夜安粗略省密西沙加市成立一个小型试点项目，来验证在工业利用上的可行性。2017年11月，公司取得了来自加拿年夜联邦当局和石油重镇阿尔伯塔省100万加元的帮助，用在加速其水处置手艺的贸易化。

  实现能源自给的厌氧MBR(AnMBR)工艺

  手艺立异 ★★★ 值得存眷 ★★★★

  道理：将厌氧手艺与膜分手连系，有益在厌氧菌发展，提超出跨越水水质，在处置污水的同时收受接管生物沼气能源。

  2010年美国项目院院士McCarty在情况范畴顶级期刊ES&T颁发了一篇关在厌氧MBR处置市政污水实现能源自给、资本分析操纵的文章，引发了世界规模的研究高潮。该手艺早在1978年便被提出，但是因为膜污染问题一向没有获得年夜范围利用。可是在污水资本化的理念下，该手艺在市政和工业污水处置中均有广漠的利用前景。今朝该手艺在高浓度无机废水处置范畴(如食物、啤酒工业废水)有较多项目利用，市场首要被各洪流务巨子瓜分，此中包罗SUEZ、Pentair、ADI Systems等。

  

  可存眷企业

  

  成立在1966年，努力在工业污水处置和脱盐工艺，重视能源和资本收受接管，具有丰硕的膜手艺立异和项目经验。其分置式厌氧MBR手艺利用在食物饮料、酿酒等工业，收受接管甲烷和洁净水。该手艺在2013年阿姆斯特丹进行的国际水周取得Aquatech立异奖。

  

  ADI-AnMBR工艺自2000年便利用在年夜型水处置项目，具有20多年项目经验，是厌氧MBR手艺带领者，为全球35个国度客户供给靠得住处理方案。该手艺成功用在美国某食物工场污水处置，处置量475 m³/d，进水COD 39 g/L，去除率高达99.3%，甲烷产量5,660 m³/d，同时节流运转本钱达50%。2017年7月美国污水处置企业Evoqua Water Technologies并购ADI Systems，将其营业拓展至工业污水范畴，11月，Evoqua在纳斯达克证券买卖所上市。

  实现零排放的膜蒸馏手艺

  手艺立异 ★★★★ 值得存眷 ★★★★★

  道理：膜蒸馏是经由过程蒸汽压差(温差)驱动水蒸气经由过程疏水微孔膜，再冷凝成纯水的进程。

  

  劣势：膜蒸馏手艺理论上有100%截留率;操作温度低、可操纵废热;操作压力低;装备投资少等，几近不具有膜污染问题，利用寿命长。常规海水脱盐系统的收受接管率小在40%-50%，经由过程这一耦合进程，能够处置反渗入海水淡化后的高含盐水，可将高含盐水排放量削减到30%，实现水和能量资本的高效操纵。

  可存眷企业

  

  加拿年夜立异手艺企业，取得2017年GWI零排放手艺立异奖，采取中空纤维膜的真空膜蒸馏手艺，水收受接管率可达97%，比拟保守热法可下降80%能耗。合用在采矿废水、RO浓缩液、苦咸水等高盐废水处置。

  

  成立在1999年，有近30年的经验，具有纳米手艺革新的无孔通水膜材料，其膜蒸馏手艺NanoClear™可处置含盐10-16%和COD年夜在120,000mg/L的高盐高无机废水，无需前处置，水收受接管率>90%，膜通量可持久保持在12-15 L/m²˙h, 为同类膜蒸馏手艺的3倍。

  Dais的CEO Tim Tangredi告知我们：“立异型膜手艺驱动着新产物的研发。我们的Aqualyte™复合膜已成功用在节能空气净化，在工业污水处置范畴，也已在中国15个地域经由过程测实验证，显示出其比拟较超滤/反渗入膜系统，更好的抗污染机能和更高的脱盐率。Dais公司将在2018年在中国最先NanoClear™系统单位的出产。”

  膜法沼气提纯手艺

  手艺立异 ★★★ 值得存眷 ★★★★★

  道理：气体分手膜操纵高份子膜对分歧气体的选择透过性分歧，将气体分手的手艺。将膜手艺用在沼气纯化，是污水资本化不成或缺的部门。

  可存眷企业

  

  成立在2002年的EnviTec公司笼盖沼气出产的全部价值链，包罗沼气项目和沼气提纯工场的计划、交钥匙扶植和调试和运营治理。作为全球沼气行业带领者，该公司在全球规模内由其设想并建筑的沼气项目跨越600个，总装机容量到达420兆瓦，营业遍及德国、意年夜利、英国、法国、日本、美国等数十个国度，在沼气范畴具有多项专利手艺。

  2017年6月，EnviTec旗下公司与北京安威特科技无限公司成立合伙公司“恩威泰科环能(北京)科技无限公司”;2017年8月，湖南宏吉投资无限公司与恩威泰科环能签订深度计谋合作和谈，配合推动沼气手艺在中国的落地利用。

  原题目:污水资本回用中膜手艺的成长过程和将来走向

  
  

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