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碧水源陈春生:膜技术支撑污水资源化释放更大潜力

   日期:2021-04-08     来源:中国水网    作者:王馨    浏览:46    评论:0    
核心提示:2020年底,《关于推进污水资源化利用的指导意见》重磅文件的发布,打开了环境产业“十四五”的市场空间,膜技术作为实现污水资源化利用的“国之重器”,得到了社会及行业的广泛关注...

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2020年底,《关于推进污水资源化利用的指导意见》重磅文件的发布,打开了环境产业“十四五”的市场空间,技术作为实现污水资源化利用的“国之重器”,得到了社会及行业的广泛关注。

作为国内最早提出和践行污水资源化技术研发和应用的企业之一,早在15年前,碧水源就潜心研发以膜技术为核心的一系列污水资源化技术,在解决我国“水脏”、“水少”问题的同时,不断推动我国污水资源化的发展。

在“2021(第十九届)水业战略论坛”上,北京碧水源科技股份有限公司副总裁陈春生分享了碧水源围绕污水资源化课题,技术、市场等诸多方面的研究与思考。

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  陈春生

缺水是我国核心水情,污水资源化潜力巨大

陈春生首先分析了我国水资源基本国情,他指出,我国的水资源现状,核心问题是缺水。人多水少、水资源时空分布不均,与经济要素之间不适配是我国的基本水情。陈春生具体分析了我国水资源短缺的三种类型:

一是资源型缺水。截至2019年,我国人均水资源占有量2074m³,排名121位,是世界人均水平的四分之一,也名列全球13个极度缺水国家之一。

在我国的600余座地级市中,有400余座缺水,100多座严重缺水,全国总的缺水量年均在500多亿立方米左右。

二是时空型缺水。我国水资源分布极为不均衡,明显呈现南多北少的态势。从人均水资源看,北方地区十个省份处于极度缺水线,人均水资源量小于500m³,同时有八个省份处于重度和中度缺水,不到南方地区的四分之一。

三是水质型缺水。陈春生表示,水质型缺水的特点可以说是“守着水缸没水喝”。尽管近年来,随着我国污染防治攻坚战的不断推进,治污效果已经充分体现出来,但可以看到,全国范围仍然有10%河流水质为劣Ⅴ类,根据2019年数据显示,我国28%的湖泊处于富营养化,国家地下水水质监测点中Ⅳ类和Ⅴ类占比高达85.7%。

陈春生表示,上述我国水资源短缺的现状,已经成为经济社会可持续发展的瓶颈,难以支撑“工业增长、城镇化提升以及水生态安全”等迫切要求。具体表现为四点:

第一、总用水量接近常规可利用水资源上限。陈春生表示,目前全国可利用水资源总量实际仅为7500-8500亿m³,到2019年,全国供水总量达到6021亿m³,许多地区水资源已经枯竭。

第二、进一步节水空间有限。随着我国经济社会的不断发展,用水量也在不断增长,农业灌溉、工业用水、城乡生活用水等领域进一步节水空间已经非常有限。数据显示,在农业用水方面,我国有18亿亩耕地的刚性需求,农业灌溉总量至少为3700亿,基本趋于稳定;工业用水方面,用水总量已经从1450亿下降到1217亿,2019年,万元工业增加值用水量低于40m3,海黄淮河流域等缺水地区更是低于20m3,远超发达国家;从城乡生活用水方面看,在我国城镇化率从49.9%增加到60.6%的过程中,用水总量从765亿m³增加到870亿m³,预计“十四五”期间还会继续增长。

第三、未来城镇化、工业化发展,离不开水资源支撑。根据我国2025年实现人口城镇化率达到65%的要求,至少还需要新增30-50亿m³的水资源。

第四、生态环境补水,缺口巨大。2019年,我国人工生态环境补水量为249.6亿m³,仅占全国用水总量的4%。生态补水量严重不足,已经导致我国生态质量严重退化。

陈春生表示,纵览多年来我国水资源开发,与水安全管理的历程可以感受到,我国水资源开发与管理,已经从保障基础水安全和服务农业为主,发展成水资源综合调度和配置为主,再到如今的支持生态文明建设、可持续发展的要求,重点体现了节水优先,推动以污水资源化为核心的水资源的可持续管理的整体策略。

陈春生指出,面对如此大的水资源缺口,非常规水源可以作为水资源集约高效利用的途径之一,然而,我国非常规水源利用的问题同样突出,截至2019年,我国非常规水源利用量104.5亿m3,仅占供水量1.7%。

而另一方面,我国的废污水排放总量非常丰富,2019年统计为756 亿m³,而再生水用量实际约为73.5亿m³,利用水平还不足10%,且多为景观用水,因此,我国污水资源化潜力巨大,“加强污水资源化利用,是推动我国生态文明建设和高质量可持续发展的关键。”

膜技术是污水资源化的关键技术支撑

2020年底,国家发展改革委、生态环境部等十部门联合印发《关于推进污水资源化利用的指导意见》,明确提出了污水资源化利用的总体目标以及重点任务,其中明确提出要强化科技力量的支撑。

“可以说,不是所有水的问题都可以用膜技术解决,但膜是解决水问题的核心技术”,陈春生指出,膜技术非常全面,具有选择性分离功能,用以实现不同组分的分离、纯化、浓缩,是最适合资源化改造的水处理技术。同时近十几年来,经历了中国膜产业的高速增长期,随着国内膜产品和技术的不断发展,膜技术作为曾经的“奢侈品”,已转变成好用、不贵的技术。结合分类价格政策,以膜技术为核心的资源化技术可为用水单位带来显著经济效益,成为了污水资源化领域的关键技术支撑。

陈春生具体介绍了三种碧水源自主研发,技术成熟、经济可行的先进膜技术:

1.MBR技术在污水资源化中的应用

陈春生介绍,MBR技术将生化处理与膜分离高效结合,可以高效的削减污染物,实现高标准出水水质。

在应用上,MBR技术能满足“市政杂用、农业灌溉、生态补水”需求,真正实现了治污和资源化1+1>2的效果,可以说是非常经典的一种膜技术。也正是因为MBR技术也非常符合中国的国情,在2010年到2019年间,MBR技术的处理规模增长了10倍,工程数量也从20多座,增加到320多座,充分体现了MBR技术在治污和回用方面的巨大市场潜力。

目前,碧水源研发的新一代的MBR技术——振动MBR,实现了能量消耗更小,氧的供应更加平衡,效果更优。

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  振动MBR技术

2020年12月,无曝气振动MBR装备成功入选国家工信部、科技部、生态环境部联合发布《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录(2020年版)》,该目录每三年发布一次,旨在加快先进环保装备的研发和应用推广,为生态文明建设和经济高质量发展提供有力支撑。碧水源则是水处理行业唯一连续四次入选该目录的企业。

2.MBR-DF:双膜新水源技术

MBR-DF双膜新水源技术,可将市政污水提标成地表Ⅲ类水以上的高品质新水源,出水可作为潜在的工业自来水、饮用水源补充,敏感区域生态补水等,真正实现了非常规水资源的开发,同时解决了水环境污染和短缺问题。

MBR-DF双膜新水源技术产水回收率可以达到95%以上,结合浓水处理,回收率可达100%,具有节能降耗的实效,运行成本低于1.6元每吨,经济优势十分明显。

MBR-DF双膜新水源技术将是IPR(Indirect Potable Reuse)回用的关键技术,目前,这一技术已在我国黄河流域、长江流域、首都水系、滇池流域、洱海流域等国家重点水环境敏感地区推广应用,为解决水资源短缺和湖泊污染地区污水处理问题提供了突破性技术支撑。

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  MBR-DF双膜新水源在IPR中应用

3、UF/MBR-RO双膜技术

UF/MBR-RO双膜技术以MBR/UF为预处理,反渗透膜为核心,污水经反渗透脱盐、去除有机物后,产水作为高品质再生水(工业纯水、脱盐水)回用于工艺生产和冷却水,替代自来水,作为高品质再生水(工业纯水、脱盐水)回用于工艺生产和冷却水。目前,该技术已成功应用于北京中芯国际高品质再生水厂和山东烟台万华工业园再生水厂等。

陈春生介绍,膜法技术在污水资源化中的经济效益十分显著,以采用碧水源最先进的“CMF-RO”双膜技术的北京中芯国际新水源厂为例,该厂生活污水的买入价格是每吨1.4元,再生水的出售价格每吨在6元到7元之间,远低于当地工业用自来水每吨9.5元的价格,“这相当于我们在北京大兴区新建了一个年蓄水量2亿立方米的大水库。在同等品质下,企业自然更愿意使用再生水。”

优化水资源配置 促进污水资源化落地

对于未来如何进一步开展污水资源化利用工作,陈春生建议,要坚持“因地制宜、分类施策”的原则:对水资源相对丰富、水环境容量较大的地区,推动建立区域再生水循环利用体系;对水生态环境敏感地区,污水处理应该实施高品质资源化,减少水资源开发量,增加生态环境容量;对水资源短缺地区,应大力推进污水资源化,将污水厂作为水源厂,为工业利用、市政杂用、农业灌溉、生态补水等提供支持。

同时陈春生指出,为了促进污水资源化落地,我国应尽快完善政策体系:一是将再生水纳入水资源综合规划、开发管理体系,开源提效;二是完善污水资源化的等级标准、技术规范和风险管控体系;三是出台分类价格政策,完善市场对资源配置和定价机制。

 
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