降低工业对水资源过量消耗成为生态文明建设的必然要求

          中国拥有全世界21%的人口，但只有全世界7%的淡水资源。北京人均水资源量只有100立方米，是世界平均水平的1.25%左右。据联合国数据显示，当人均水资源量低于1700立方米时，一个地区就被认为是“用水紧张”。在水资源紧缺的背景下，提高工业用水效率，降低工业对水资源过量消耗成为生态文明建设的必然要求。”11月10日，在国家环境保护膜行业工程技术研讨会上，环保部水环境管理司水固定源处处长蔡治国提出。2015年4月出台的《水污染防治行动计划》(水十条)规定，到2020年全国万元工业增加值用水量要比2013年下降30%以上;抓好工业节水，制定国家鼓励和淘汰的用水技术、工艺、产品和设备目录，完善高耗水行业取用水定额标准。

          加强污水再生利用，成为解决水资源紧缺问题的途径，而使得污水“清如许”的关键则是膜法水处理技术。清华大学环境学院教授黄霞介绍：“大型MBR(膜生物反应器)装置在我国很多地区都有分布，排在最前的是北京、江苏、云南、山东、河北等省市。按MBR市场规模来推测的话，光是其大型应用带来的市场效益就有几十亿元。MBR，废水净化关键技术 膜法水处理是只利用具有选择性分离功能的膜材料对废水进行净化的技术。近年来，随着膜技术的不断成熟，膜技术在工业废水处理中应用得越来越广泛。与传统工艺相比，膜技术在工业废水处理领域优势十分明显，包括实现资源回收、提高用水效率、从源头解决废水污染、节省药剂和土地等。据黄霞介绍，目前在工业废水处理领域，膜技术主要应用于煤化工废水、石油石化废水、造纸废水等工业废水回用，相关膜分离技术有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等以及这些技术相组合的衍生技术，如MBR、双膜法等。MBR是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术。

           MBR以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。虽然是一个组合工艺，MBR并不是生物反应器加膜这样简单的概念。我们希望它能获得组合的协同效益，能达到‘1+1大于2’的效果。”黄霞说。 MBR的特点包括污染物去除率高，出水水质好且稳定、污泥浓度高、占地面积小、运行灵活、自动化程度高等。“就MBR的发展来看，其是由早的加压分置式迭代到浸没式的。”黄霞说。 加压分置式MBR 超滤膜分为板式膜和管式膜，“这种形态的MBR，由于膜组建的成本比较高，运行费用也高，所以在应用范围上受到一定的限制”。黄霞分析，而浸没式MBR，把组件移至曝气池里面，占地更为紧凑，过滤压差小，不需污泥循环泵，运行费用也比较低。

          仍有提升空间 除了工业废水的处理与回用，城镇污水处理与回用以及特殊污染水(垃圾渗透液)处理仍然是MBR的应用领域，“社会污水回用的需求、企业排放标准的提高、膜性能提升和价格下降、土地资源紧张……这些因素导致MBR具有很大的应用前景。”黄霞承认，同时，MBR仍有很多需要提升的空间，比如降低成本、节能降耗、膜污染控制、工艺系统整体优化。 MBR的工程能耗在0.6千瓦时/立方米，而传统活性污泥工艺能耗则在0.3~0.4千瓦时/立方米。“膜池和耗氧池的耗能加大了运行总能耗，而MBR建设早期的能耗要更高一些。虽然近年来，膜生产技术整体的能耗水平在优化降低，但是跟传统工艺相比，仍有改造的潜力。MBR面临的另一个挑战也是所有膜工艺里面碰到的难题——膜污染，“膜在过滤污水过程中，截流分离的污染物必定对膜产生污染，控制膜污染的手段会增加能耗。膜要不断地清洗，就会带来价格成本增加，也会影响运行成本”。

          黄霞提到，膜污染是膜技术运行中间必须要持久关注的话题。属于微滤膜的MBR并不是万能的，微滤膜是按能通过的颗粒物粒径来定义的，所以要预防堵塞问题，一些易结垢、含油类物质和黏稠性物质较多的废水，就不适合采用MBR膜法。“这样一个技术在国内有很多的应用，今后发展的方向也需要不断地完善，包括应用到不同废水种类的范围、加强出水的深度、处理的有效性、提高膜的性能;如何节能降耗，如何再进一步提高资源的回收率，如何把系统进行耦合，提升整体的工艺，这项技术未来挖掘的潜力还很大以上资料由西亚试剂：化学品数据库