圖1：“引溫濟潮”工程將北京北部地區(qū)的主要排水河道———溫榆河的水經(jīng)凈化處理后引入潮白河，年調(diào)水3800萬立方米，大大改善了潮白河流域的環(huán)境。圖為潮白河北京順義新城段。MBR應(yīng)用中，替代傳統(tǒng)沉淀池的膜池是獲得安全再生水的關(guān)鍵。
圖2：北京懷柔再生水廠內(nèi)放置了膜組件的膜池。
圖3：放在水中的核心部件膜組件。
我國水資源短缺，人均水資源占有量僅為世界平均水平的四分之一。隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國水資源供需矛盾愈加突出，水環(huán)境不斷惡化。利用新型的污水處理技術(shù)，加強污水治理和回用，是改善水環(huán)境，緩解水資源短缺的一種有效途徑。
近年來，在國家科技計劃的支持下，我國的許多高等院校、科研院所和企業(yè)合力開展世界最先進的膜生物反應(yīng)器(MBR)處理污水技術(shù)的研究。該項技術(shù)可使城市排水河道中的劣Ⅴ類水經(jīng)處理變?yōu)閮?yōu)質(zhì)再生水。目前，MBR工藝在我國已廣泛應(yīng)用在住宅小區(qū)、賓館、飯店等的污水再生利用，以及難降解工業(yè)廢水、高濃度有機廢水、公共衛(wèi)生敏感衛(wèi)生區(qū)域廢水的處理，一些市政污水處理廠建設(shè)和改建中也成功采用了這一技術(shù)。 #p#分頁標題#e#
數(shù)據(jù)顯示，我國的MBR技術(shù)水平在推廣應(yīng)用中獲得提高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。專家預(yù)測，在未來一段時期內(nèi)，我國MBR技術(shù)產(chǎn)業(yè)將以高于國際平均增長率的速度增長，2010年市場總值可達100億元。
膜與生物技術(shù)完美結(jié)合
沿著潮白河岸散步，欣賞清亮的河水和沿河的帶狀景觀，如今已逐漸成為潮白河沿岸百姓的生活習慣。北京密云縣的張大媽幾乎每天都領(lǐng)著小孫女在潮白河岸邊散步，她告訴記者，以前由于缺水和污染，潮白河曾是一條半干涸的臭水河。近年來經(jīng)過治理，潮白河的水多起來了，沿河的景觀也越來越漂亮，呈現(xiàn)出了碧波蕩漾、水天一色的美景。
潮白河是北京的重要水源地和東部生態(tài)屏障，它的轉(zhuǎn)變多虧了實施的“引溫濟潮工程”。這項市政府重點工程2007年10月份建成通水，將北京北部地區(qū)的主要排水河道———溫榆河的水經(jīng)凈化處理后引入潮白河，年調(diào)水3800萬立方米，在潮白河7公里和順義城區(qū)北減河4公里河段形成300萬平方米的水面景觀，大大改善順義新城及奧林匹克水上公園周邊的水環(huán)境。
將城市排水河道中的劣Ⅴ類水體凈化處理后成為優(yōu)質(zhì)的再生水，“引溫濟潮工程”中采用的是目前世界最先進的膜生物反應(yīng)器(MBR)處理污水工藝。清華大學環(huán)境科學與工程系水環(huán)境保護研究所所長黃霞介紹，MBR是一種將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)污水生物處理工藝有機結(jié)合的新型高效污水處理與回用工藝。它利用了膜分離的選擇透過性與高效性，又利用了生物處理的有效性和徹底性，將水中的有害物質(zhì)最大限度地去除，處理后的污水水質(zhì)清澈，有機物含量極低，可以直接回用。
在MBR工藝中，膜是一大技術(shù)亮點，也是其核心技術(shù)。它采用PVDF等材料制成，表面布滿0.1微米(相當于頭發(fā)絲的七百分之一)的孔，污水經(jīng)過反應(yīng)器中超高濃度的微生物分解后，通過中空纖維膜進行固液分離，不僅能將細菌、病原體等有害物質(zhì)拒之門外，同時還可防止各種有效微生物菌群的流失。
對比傳統(tǒng)的污水處理工藝，MBR工藝的最大特色是使用膜組件替代了沉淀池，膜組器直接浸入生化池中，生化池混合液通過膜進行固液分離。黃霞告訴記者，“用膜組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥工藝中的二沉池，可以進行高效的固液分離，克服了傳統(tǒng)活性污泥工藝中出水水質(zhì)不夠穩(wěn)定、污泥容易膨脹等不足。”
除了出水水質(zhì)標準高、品質(zhì)穩(wěn)定、安全性高的特點外，MBR工藝中高濃度微生物能將有機污染物徹底降解，使剩余污泥比傳統(tǒng)方法減少30%————50%，從而降低污泥處理費用和二次污染的威脅。另外，MBR工藝的設(shè)備緊湊，占地只有傳統(tǒng)工藝的50%，更有利于對舊污水處理廠的升級擴容。 #p#分頁標題#e#
污水資源化是把“金鑰匙”
我國的淡水資源總量為2.8萬億立方米，占全球水資源的6%，人均水資源占有量僅為世界平均水平的四分之一，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國的城市規(guī)模不斷擴大，城市用水量和污水量不斷增加，水資源的供需矛盾突出，水質(zhì)污染問題日趨嚴重。
黃霞認為，應(yīng)對當前的水資源短缺和水環(huán)境污染問題，開展新型高效污水處理與回用技術(shù)研究具有十分重要的意義。廣泛推廣和應(yīng)用高效污水處理與回用技術(shù)，不僅可以消除污水對水環(huán)境的污染，而且能減少新鮮水的使用，緩解需水和供水之間的矛盾，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供新的水源，取得顯著的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益。
我國對MBR工藝的研究始于上世紀90年代初，最早開始研究的有清華大學、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、天津大學、同濟大學等。雖然起步較晚，但我國的MBR工藝技術(shù)研究發(fā)展非常迅速。從1999年至2000年的實驗室階段，到2004年至2005年的每天千噸級的規(guī)模應(yīng)用，再到2007年至今每天10萬噸級的規(guī)模工程設(shè)計、建設(shè)和運行?？梢哉f，在過去幾年，我國的MBR技術(shù)產(chǎn)業(yè)取得了“井噴”式發(fā)展。
一項MBR工藝技術(shù)，緣何能如此迅速地發(fā)展？這完全取決于此項技術(shù)廣闊的市場應(yīng)用前景。有關(guān)市場分析顯示，當前全球的MBR市場正在加速成長，而這種成長趨勢預(yù)期會持續(xù)10年以上。而未來一段時期，我國MBR技術(shù)產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)以高于國際平均增長率的速度增長，2010年市場總值將達到100億元，占污水處理市場份額的8%。
正是看準了市場需求的先機，近年來我國的許多科研單位和企業(yè)不斷加入MBR工藝的研究和開發(fā)，并加快推動其產(chǎn)業(yè)化。國家“八五”“九五”和“十五”科技攻關(guān)項目、863計劃、北京市重點科研項目計劃等也重點支持了該技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。
據(jù)了解，目前MBR工藝在我國已廣泛應(yīng)用在住宅小區(qū)、賓館、飯店等的污水再生利用，以及難降解工業(yè)廢水、高濃度有機廢水、公共衛(wèi)生敏感衛(wèi)生區(qū)域廢水的處理，同時一些市政污水處理廠建設(shè)和改建中也成功采用了該技術(shù)。
讓污水變成水源，促進污水資源化利用，不僅正在成為解決我國水資源短缺與水污染問題的一把“金鑰匙”，世界上不少缺水國家也將其作為重要戰(zhàn)略之一，投入人力物力研發(fā)相關(guān)技術(shù)。
以日本為例，上世紀70年代末期，日本的MBR工藝研究工作就有了較快的進展。從1983年到1987年，日本有13家公司使用好氧膜生物反應(yīng)器處理大樓污水，出水用于樓房中水道用水、草地噴水和汽車沖洗水等，達到了回用的良好效果。1985年，日本建設(shè)省牽頭組織了“水綜合再生利用系統(tǒng)90年代計劃”，把MBR工藝技術(shù)研究在處理對象、規(guī)模和深度上推進了一大步。據(jù)統(tǒng)計，目前日本已建成了幾百套MBR污水處理設(shè)施。
歐洲于上世紀90年代開始采用MBR處理工業(yè)廢水，其對城市污水的處理則開始于1996年。在2002年至2005年間，歐洲各國應(yīng)用MBR處理污水的工程以每年70個以上數(shù)量增加。今年年初，在比利時召開的一次歐盟水處理會議上，歐盟經(jīng)濟與環(huán)保專家就明確表示，MBR在污水處理領(lǐng)域已成為歐盟各國備受矚目的新工藝，并且得到了廣泛的應(yīng)用。
自主研發(fā)推動技術(shù)應(yīng)用
近年來，我國的許多高等院校、科研院所和企業(yè)等對MBR工藝技術(shù)的研究，取得了令人矚目的成績。MBR工藝技術(shù)在處理能力和應(yīng)用范圍上不斷提高和擴大，已成為我國污水處理和資源化的重要技術(shù)途徑之一。
新技術(shù)的推廣應(yīng)用，離不開企業(yè)的積極參與。目前，國內(nèi)從事MBR工藝開發(fā)應(yīng)用的公司已有10多家。北京碧水源科技股份有限公司就是其中擁有核心技術(shù)最多的一家。
“碧水源公司2001年7月成立，以提供專業(yè)先進的污水處理設(shè)備為主，‘引溫濟潮工程’就是由我們提供的污水處理系統(tǒng)。通過近年來的自主研發(fā)，我們在MBR工藝的核心部件技術(shù)方面，已經(jīng)可以生產(chǎn)出具有世界先進水平的PVDF中空纖維微濾膜膜絲與膜元件，并擁有了10余項專利。在關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)方面，我們能夠生產(chǎn)具有世界先進水平的標準化、系列化節(jié)能型第三代膜組器設(shè)備，并擁有了自主開發(fā)的3AMBR生物脫氮除磷膜生物反應(yīng)器新工藝技術(shù)。”北京碧水源科技股份有限公司副總裁梁輝介紹說。
憑借自主研發(fā)的先進技術(shù)，碧水源公司完成了北京密云再生水廠工程、北京懷柔雁棲污水處理廠改造工程、湯河口鎮(zhèn)污水資源化工程等千余項MBR污水資源化工程，實施的MBR項目每年為北京生產(chǎn)高品質(zhì)再生水超過1億噸。8年來，碧水源公司已經(jīng)發(fā)展成為國內(nèi)污水資源化和膜生物反應(yīng)器研發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域?qū)嵙ψ顝姷钠髽I(yè)。2008年，公司實現(xiàn)銷售收入3.7億元，業(yè)務(wù)平均年增長率達100%。
不管在哪一個領(lǐng)域，自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)都是逐鹿的焦點。“只有擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，才能有效降低MBR工藝產(chǎn)品的成本。”梁輝說：“我們公司對中空纖維微濾膜的研發(fā)和生產(chǎn)成功，不僅打破了2007年之前我國膜材料全部依賴進口的局面，還使MBR工藝產(chǎn)品的成本下降了30%—40%。”
打破國外技術(shù)壟斷，使碧水源公司MBR工藝處理污水的成本由初期的每噸4000元，降低到了每噸0.67元。為了推動MBR工藝在全國的推廣應(yīng)用，碧水源公司不斷降低產(chǎn)品價格，同時繼續(xù)在技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面雙管齊下。公司在中關(guān)村生命科學園建立了占地面積21畝的大型研發(fā)中心，并在北京懷柔雁棲經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)投資約3億元建成了約5萬平方米的現(xiàn)代化膜組器生產(chǎn)基地。此外，去年3月，碧水源公司與清華大學聯(lián)合建立了“清華大學————碧水源環(huán)境膜技術(shù)研發(fā)中心”，加強對膜法污水資源化前沿技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。
2008年，碧水源公司投入2400萬元搞技術(shù)研發(fā)，占到了銷售收入的9%。梁輝說：“我們要不斷通過技術(shù)攻關(guān)來降低產(chǎn)品成本，讓MBR技術(shù)更快地在我國推廣應(yīng)用，從而惠及更多的人，為國家的環(huán)保事業(yè)作出貢獻。”
我國的淡水資源總量為2.8萬億立方米，占全球水資源的6%，人均水資源占有量僅為世界平均水平的四分之一，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國的城市規(guī)模不斷擴大，城市用水量和污水量不斷增加，水資源的供需矛盾突出，水質(zhì)污染問題日趨嚴重。
黃霞認為，應(yīng)對當前的水資源短缺和水環(huán)境污染問題，開展新型高效污水處理與回用技術(shù)研究具有十分重要的意義。廣泛推廣和應(yīng)用高效污水處理與回用技術(shù)，不僅可以消除污水對水環(huán)境的污染，而且能減少新鮮水的使用，緩解需水和供水之間的矛盾，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供新的水源，取得顯著的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益。
我國對MBR工藝的研究始于上世紀90年代初，最早開始研究的有清華大學、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、天津大學、同濟大學等。雖然起步較晚，但我國的MBR工藝技術(shù)研究發(fā)展非常迅速。從1999年至2000年的實驗室階段，到2004年至2005年的每天千噸級的規(guī)模應(yīng)用，再到2007年至今每天10萬噸級的規(guī)模工程設(shè)計、建設(shè)和運行。可以說，在過去幾年，我國的MBR技術(shù)產(chǎn)業(yè)取得了“井噴”式發(fā)展。
一項MBR工藝技術(shù)，緣何能如此迅速地發(fā)展？這完全取決于此項技術(shù)廣闊的市場應(yīng)用前景。有關(guān)市場分析顯示，當前全球的MBR市場正在加速成長，而這種成長趨勢預(yù)期會持續(xù)10年以上。而未來一段時期，我國MBR技術(shù)產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)以高于國際平均增長率的速度增長，2010年市場總值將達到100億元，占污水處理市場份額的8%。
正是看準了市場需求的先機，近年來我國的許多科研單位和企業(yè)不斷加入MBR工藝的研究和開發(fā)，并加快推動其產(chǎn)業(yè)化。國家“八五”“九五”和“十五”科技攻關(guān)項目、863計劃、北京市重點科研項目計劃等也重點支持了該技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。
據(jù)了解，目前MBR工藝在我國已廣泛應(yīng)用在住宅小區(qū)、賓館、飯店等的污水再生利用，以及難降解工業(yè)廢水、高濃度有機廢水、公共衛(wèi)生敏感衛(wèi)生區(qū)域廢水的處理，同時一些市政污水處理廠建設(shè)和改建中也成功采用了該技術(shù)。
讓污水變成水源，促進污水資源化利用，不僅正在成為解決我國水資源短缺與水污染問題的一把“金鑰匙”，世界上不少缺水國家也將其作為重要戰(zhàn)略之一，投入人力物力研發(fā)相關(guān)技術(shù)。
以日本為例，上世紀70年代末期，日本的MBR工藝研究工作就有了較快的進展。從1983年到1987年，日本有13家公司使用好氧膜生物反應(yīng)器處理大樓污水，出水用于樓房中水道用水、草地噴水和汽車沖洗水等，達到了回用的良好效果。1985年，日本建設(shè)省牽頭組織了“水綜合再生利用系統(tǒng)90年代計劃”，把MBR工藝技術(shù)研究在處理對象、規(guī)模和深度上推進了一大步。據(jù)統(tǒng)計，目前日本已建成了幾百套MBR污水處理設(shè)施。
歐洲于上世紀90年代開始采用MBR處理工業(yè)廢水，其對城市污水的處理則開始于1996年。在2002年至2005年間，歐洲各國應(yīng)用MBR處理污水的工程以每年70個以上數(shù)量增加。今年年初，在比利時召開的一次歐盟水處理會議上，歐盟經(jīng)濟與環(huán)保專家就明確表示，MBR在污水處理領(lǐng)域已成為歐盟各國備受矚目的新工藝，并且得到了廣泛的應(yīng)用。
自主研發(fā)推動技術(shù)應(yīng)用
近年來，我國的許多高等院校、科研院所和企業(yè)等對MBR工藝技術(shù)的研究，取得了令人矚目的成績。MBR工藝技術(shù)在處理能力和應(yīng)用范圍上不斷提高和擴大，已成為我國污水處理和資源化的重要技術(shù)途徑之一。
新技術(shù)的推廣應(yīng)用，離不開企業(yè)的積極參與。目前，國內(nèi)從事MBR工藝開發(fā)應(yīng)用的公司已有10多家。北京碧水源科技股份有限公司就是其中擁有核心技術(shù)最多的一家。
“碧水源公司2001年7月成立，以提供專業(yè)先進的污水處理設(shè)備為主，‘引溫濟潮工程’就是由我們提供的污水處理系統(tǒng)。通過近年來的自主研發(fā)，我們在MBR工藝的核心部件技術(shù)方面，已經(jīng)可以生產(chǎn)出具有世界先進水平的PVDF中空纖維微濾膜膜絲與膜元件，并擁有了10余項專利。在關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)方面，我們能夠生產(chǎn)具有世界先進水平的標準化、系列化節(jié)能型第三代膜組器設(shè)備，并擁有了自主開發(fā)的3AMBR生物脫氮除磷膜生物反應(yīng)器新工藝技術(shù)。”北京碧水源科技股份有限公司副總裁梁輝介紹說。
憑借自主研發(fā)的先進技術(shù)，碧水源公司完成了北京密云再生水廠工程、北京懷柔雁棲污水處理廠改造工程、湯河口鎮(zhèn)污水資源化工程等千余項MBR污水資源化工程，實施的MBR項目每年為北京生產(chǎn)高品質(zhì)再生水超過1億噸。8年來，碧水源公司已經(jīng)發(fā)展成為國內(nèi)污水資源化和膜生物反應(yīng)器研發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域?qū)嵙ψ顝姷钠髽I(yè)。2008年，公司實現(xiàn)銷售收入3.7億元，業(yè)務(wù)平均年增長率達100%。
不管在哪一個領(lǐng)域，自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)都是逐鹿的焦點。“只有擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，才能有效降低MBR工藝產(chǎn)品的成本。”梁輝說：“我們公司對中空纖維微濾膜的研發(fā)和生產(chǎn)成功，不僅打破了2007年之前我國膜材料全部依賴進口的局面，還使MBR工藝產(chǎn)品的成本下降了30%—40%。”
打破國外技術(shù)壟斷，使碧水源公司MBR工藝處理污水的成本由初期的每噸4000元，降低到了每噸0.67元。為了推動MBR工藝在全國的推廣應(yīng)用，碧水源公司不斷降低產(chǎn)品價格，同時繼續(xù)在技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面雙管齊下。公司在中關(guān)村生命科學園建立了占地面積21畝的大型研發(fā)中心，并在北京懷柔雁棲經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)投資約3億元建成了約5萬平方米的現(xiàn)代化膜組器生產(chǎn)基地。此外，去年3月，碧水源公司與清華大學聯(lián)合建立了“清華大學————碧水源環(huán)境膜技術(shù)研發(fā)中心”，加強對膜法污水資源化前沿技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。
2008年，碧水源公司投入2400萬元搞技術(shù)研發(fā)，占到了銷售收入的9%。梁輝說：“我們要不斷通過技術(shù)攻關(guān)來降低產(chǎn)品成本，讓MBR技術(shù)更快地在我國推廣應(yīng)用，從而惠及更多的人，為國家的環(huán)保事業(yè)作出貢獻。”
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