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中國水網:碧水源陳春生:膜技術支撐污水資源化釋放更大潛力

文章來源:中國水網     作者:王 馨

2021-04-12
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2020年底,《關于推進污水資源化利用的指導意見》重磅文件的發布,打開了環境產業“十四五”的市場空間,膜技術作為實現污水資源化利用的“國之重器”,得到了社會及行業的廣泛關注。

作為國內最早提出和踐行污水資源化技術研發和應用的企業之一,早在15年前,碧水源就潛心研發以膜技術為核心的一系列污水資源化技術,在解決我國“水臟”、“水少”問題的同時,不斷推動我國污水資源化的發展。

在“2021(第十九屆)水業戰略論壇”上,北京碧水源科技股份有限公司副總裁陳春生分享了碧水源圍繞污水資源化課題,技術、市場等諸多方面的研究與思考。

缺水是我國核心水情,污水資源化潛力巨大

陳春生首先分析了我國水資源基本國情,他指出,我國的水資源現狀,核心問題是缺水。人多水少、水資源時空分布不均,與經濟要素之間不適配是我國的基本水情。陳春生具體分析了我國水資源短缺的三種類型:

一是資源型缺水。截至2019年,我國人均水資源占有量2074m³,排名121位,是世界人均水平的四分之一,也名列全球13個極度缺水國家之一。
在我國的600余座地級市中,有400余座缺水,100多座嚴重缺水,全國總的缺水量年均在500多億立方米左右。

二是時空型缺水。我國水資源分布極為不均衡,明顯呈現南多北少的態勢。從人均水資源看,北方地區十個省份處于極度缺水線,人均水資源量小于500m³,同時有八個省份處于重度和中度缺水,不到南方地區的四分之一。

三是水質型缺水。陳春生表示,水質型缺水的特點可以說是“守著水缸沒水喝”。盡管近年來,隨著我國污染防治攻堅戰的不斷推進,治污效果已經充分體現出來,但可以看到,全國范圍仍然有10%河流水質為劣Ⅴ類,根據2019年數據顯示,我國28%的湖泊處于富營養化,國家地下水水質監測點中Ⅳ類和Ⅴ類占比高達85.7%。

陳春生表示,上述我國水資源短缺的現狀,已經成為經濟社會可持續發展的瓶頸,難以支撐“工業增長、城鎮化提升以及水生態安全”等迫切要求。具體表現為四點:

第一、總用水量接近常規可利用水資源上限。陳春生表示,目前全國可利用水資源總量實際僅為7500-8500億m³,到2019年,全國供水總量達到6021億m³,許多地區水資源已經枯竭。

第二、進一步節水空間有限。隨著我國經濟社會的不斷發展,用水量也在不斷增長,農業灌溉、工業用水、城鄉生活用水等領域進一步節水空間已經非常有限。數據顯示,在農業用水方面,我國有18億畝耕地的剛性需求,農業灌溉總量至少為3700億,基本趨于穩定;工業用水方面,用水總量已經從1450億下降到1217億,2019年,萬元工業增加值用水量低于40m³,海黃淮河流域等缺水地區更是低于20m³,遠超發達國家;從城鄉生活用水方面看,在我國城鎮化率從49.9%增加到60.6%的過程中,用水總量從765億m³增加到870億m³,預計“十四五”期間還會繼續增長。

第三、未來城鎮化、工業化發展,離不開水資源支撐。根據我國2025年實現人口城鎮化率達到65%的要求,至少還需要新增30-50億m³的水資源。

第四、生態環境補水,缺口巨大。2019年,我國人工生態環境補水量為249.6億m³,僅占全國用水總量的4%。生態補水量嚴重不足,已經導致我國生態質量嚴重退化。

陳春生表示,縱覽多年來我國水資源開發,與水安全管理的歷程可以感受到,我國水資源開發與管理,已經從保障基礎水安全和服務農業為主,發展成水資源綜合調度和配置為主,再到如今的支持生態文明建設、可持續發展的要求,重點體現了節水優先,推動以污水資源化為核心的水資源的可持續管理的整體策略。

陳春生指出,面對如此大的水資源缺口,非常規水源可以作為水資源集約高效利用的途徑之一,然而,我國非常規水源利用的問題同樣突出,截至2019年,我國非常規水源利用量104.5億m³,僅占供水量1.7%。

而另一方面,我國的廢污水排放總量非常豐富,2019年統計為756 億m³,而再生水用量實際約為73.5億m³,利用水平還不足10%,且多為景觀用水,因此,我國污水資源化潛力巨大,“加強污水資源化利用,是推動我國生態文明建設和高質量可持續發展的關鍵。”

膜技術是污水資源化的關鍵技術支撐

2020年底,國家發展改革委、生態環境部等十部門聯合印發《關于推進污水資源化利用的指導意見》,明確提出了污水資源化利用的總體目標以及重點任務,其中明確提出要強化科技力量的支撐。

“可以說,不是所有水的問題都可以用膜技術解決,但膜是解決水問題的核心技術”,陳春生指出,膜技術非常全面,具有選擇性分離功能,用以實現不同組分的分離、純化、濃縮,是最適合資源化改造的水處理技術。同時近十幾年來,經歷了中國膜產業的高速增長期,隨著國內膜產品和技術的不斷發展,膜技術作為曾經的“奢侈品”,已轉變成好用、不貴的技術。結合分類價格政策,以膜技術為核心的資源化技術可為用水單位帶來顯著經濟效益,成為了污水資源化領域的關鍵技術支撐。

陳春生具體介紹了三種碧水源自主研發,技術成熟、經濟可行的先進膜技術:

1.MBR技術在污水資源化中的應用

陳春生介紹,MBR技術將生化處理與膜分離高效結合,可以高效的削減污染物,實現高標準出水水質。

在應用上,MBR技術能滿足“市政雜用、農業灌溉、生態補水”需求,真正實現了治污和資源化1+1>2的效果,可以說是非常經典的一種膜技術。也正是因為MBR技術也非常符合中國的國情,在2010年到2019年間,MBR技術的處理規模增長了10倍,工程數量也從20多座,增加到320多座,充分體現了MBR技術在治污和回用方面的巨大市場潛力。

目前,碧水源研發的新一代的MBR技術——振動MBR,實現了能量消耗更小,氧的供應更加平衡,效果更優。

振動MBR技術

2020年12月,無曝氣振動MBR裝備成功入選國家工信部、科技部、生態環境部聯合發布《國家鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄(2020年版)》,該目錄每三年發布一次,旨在加快先進環保裝備的研發和應用推廣,為生態文明建設和經濟高質量發展提供有力支撐。碧水源則是水處理行業唯一連續四次入選該目錄的企業。

2.MBR-DF:雙膜新水源技術

MBR-DF雙膜新水源技術,可將市政污水提標成地表Ⅲ類水以上的高品質新水源,出水可作為潛在的工業自來水、飲用水源補充,敏感區域生態補水等,真正實現了非常規水資源的開發,同時解決了水環境污染和短缺問題。

MBR-DF雙膜新水源技術產水回收率可以達到95%以上,結合濃水處理,回收率可達100%,具有節能降耗的實效,運行成本低于1.6元每噸,經濟優勢十分明顯。

MBR-DF雙膜新水源技術將是IPR(Indirect Potable Reuse)回用的關鍵技術,目前,這一技術已在我國黃河流域、長江流域、首都水系、滇池流域、洱海流域等國家重點水環境敏感地區推廣應用,為解決水資源短缺和湖泊污染地區污水處理問題提供了突破性技術支撐。

MBR-DF雙膜新水源在IPR中應用

3、UF/MBR-RO雙膜技術

UF/MBR-RO雙膜技術以MBR/UF為預處理,反滲透膜為核心,污水經反滲透脫鹽、去除有機物后,產水作為高品質再生水(工業純水、脫鹽水)回用于工藝生產和冷卻水,替代自來水,作為高品質再生水(工業純水、脫鹽水)回用于工藝生產和冷卻水。目前,該技術已成功應用于北京中芯國際高品質再生水廠和山東煙臺萬華工業園再生水廠等。

陳春生介紹,膜法技術在污水資源化中的經濟效益十分顯著,以采用碧水源最先進的“CMF-RO”雙膜技術的北京中芯國際新水源廠為例,該廠生活污水的買入價格是每噸1.4元,再生水的出售價格每噸在6元到7元之間,遠低于當地工業用自來水每噸9.5元的價格,“這相當于我們在北京大興區新建了一個年蓄水量2億立方米的大水庫。在同等品質下,企業自然更愿意使用再生水。”

優化水資源配置 促進污水資源化落地

對于未來如何進一步開展污水資源化利用工作,陳春生建議,要堅持“因地制宜、分類施策”的原則:對水資源相對豐富、水環境容量較大的地區,推動建立區域再生水循環利用體系;對水生態環境敏感地區,污水處理應該實施高品質資源化,減少水資源開發量,增加生態環境容量;對水資源短缺地區,應大力推進污水資源化,將污水廠作為水源廠,為工業利用、市政雜用、農業灌溉、生態補水等提供支持。

同時陳春生指出,為了促進污水資源化落地,我國應盡快完善政策體系:一是將再生水納入水資源綜合規劃、開發管理體系,開源提效;二是完善污水資源化的等級標準、技術規范和風險管控體系;三是出臺分類價格政策,完善市場對資源配置和定價機制。

 

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