亚英体育官网:污水资源回用中膜技术的发展历程及未来走向

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【亚英体育】2000年初,污水处理行业焦点开始改向水质的提升,对膜技术的市场需求很快减少。行业巨头美国通用电气于2006年花费7.6亿美元并购Zenon Environment Inc.,取得其扰筛/超滤膜技术,进占污水处理市场,十年间占有全球仅次于的MBR市场份额,并于2017年9月以32亿欧元将其水处理业务出售给SUEZ。

而中国仅次于的MBR供应商碧水源集团,从2001年创办之初,之后牢牢地做到膜技术发展趋势,2006年投资创建亚洲仅次于膜基地——“碧水源膜技术创新产业园”,通过大大的技术创新构建了企业的高速发展,从创办到上市,仅用了十年时间。近几年,随着全球污水资源化理念的普及,概念水厂的明确提出,污水处理技术步入了又一次革新和转型,在这场革新中,膜技术将仍然是关键。膜技术发展阐述自1784年人类找到渗入现象,膜技术几经将近两个世纪的较慢发展,直到20世纪50年代,Hassler第一次明确提出将膜应用于脱盐,随着材料科学的发展,膜技术在水处理领域构建了“技术发生爆炸”。

膜生物反应器(MBR)和反渗透(RO)工艺在全球很快兴起,微滤膜代替二沉池,反渗透法渐渐代替传统热法沦为海水淡化主流工艺。然而,在经历了近30年的发展之后,膜技术遇上了瓶颈,膜污染、运营成本和膜寿命等问题突显。2014年,荷兰首座工业规模MBR市政污水处理厂在运营8年后自由选择重开,引发了行业内的震动,成本和运营沦为业界注目的焦点,技术创新迫在眉睫。

同时,各国对污水处理的理念早已再次发生了改变,污水处理厂从传统意义上的耗电大户,向资源回收站改变,水处理企业也从原本能源的消耗者向资源的生产者转型。在这个大的趋势下,什么样的膜技术才能符合市场需求?或许是每一位膜技术从业者必须思维的问题。膜技术应用于三大领域市政污水处理-膜生物反应器(MBR)工艺微滤膜(MF)和超滤膜(UF)被顺利普遍应用于MBR市政污水处理工艺中,膜孔径在0.02-0.4 μm之间,膜材料以PVDF居多,膜构型主要使用中空纤维膜或平板膜。多达,累计到2017年我国万吨级以上的MBR市政污水处理厂200多座,预计到2018年底,我国投放运营的MBR系统总计处置能力高达1400万吨/天,随着提标改建的不断深入,这个数字仍在很快快速增长。

MBR市场供应商主要还包括SUEZ亚英体育、三菱、碧水源、旭化为、天津膜天膜等。过去十年,以碧水源为代表的中国企业侧重自律研发,突破少数发达国家的技术壁垒,已掌控最先进设备的MBR膜材料制取方法,截至2016年2月,碧水源共计10万吨/天及以上的MBR工程项目24个,沦为享有全球仅次于MBR工程项目数量最少的公司。MBR膜组件海水淡化脱盐反渗透膜(RO)被应用于污水深度处置、脱盐、工业水回用等工艺中。

孔径范围在0.1-1 nm之间,膜材料以醋酸纤维素、聚酰胺等居多。反渗透海水淡化工艺能源效率比提纯过程提升一个数量级,如今,反渗透工艺获取着0.38亿吨/天的淡水,约占有全球海水淡化市场份额的60%(其市场份额还在提高,并将渐渐代替热法)。据“国际工程科技发展战略高端论坛”报告认为,截至2015年底,我国已竣工海水淡化工程121个,海水淡化生产能力为100.88万吨/天,过去4年的填充增长率为9.21%。

随着膜材料成本及工艺改良,反渗透海水淡化水成本已由8元/m3上升至平均值5元/m3。反渗透膜供应商还包括陶氏化学、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理工艺中,针对有所不同的污水类型,经常将生化工艺与膜分离过程耦合,以超过提升微生物活性,提高入水水质的目的。

神华鄂尔多斯煤必要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展开了增强处置,大幅度减少了先前返用处理工艺中膜的有机物污染程度,确保了后期膜处置系统在维持较高回收率的前提下的长年平稳运营。针对项目场地小的特点,深度处置返用系统使用双膜法工艺,双膜法工艺流程非常简单、结构紧凑、占地面积小、自动化程度低、操作者简单,需要投加大量化学药品。

典型双膜法工艺膜技术发展驱动力膜技术在我国很快发展的主要驱动力有三个:环境压力、政策驱动、及市场需求。环境压力环境污染,水资源紧缺是全人类所面对的问题,中国常有。2017年由水利部公布的《2016年中国水资源公报》中认为,虽然2016年全国用水总量较2015年有所上升,用水效率提高,用水结构优化,水质状况总体有所恶化。

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但是与2015年比起2016年全国供水总量为6040.2亿立方米,较2015年增加63.0亿立方米。其中,地表水源供水量增加57.1亿立方米,地下水源供水量增加12.2亿立方米,其他水源供水量减少6.3亿立方米。大自然水体供水量的增加,伴随着我国未来对水资源回用的市场需求不会更进一步减少。

政策驱动相比较欧洲、北美等国家污水排放标准,我国废气标准更高,监管更为严苛。“水十条”,“十三五”计划,工业污水零排放等政策的大大明确提出,使得膜技术市场在未来10-20年仍将保持高速发展势头。钱易院士曾于2016年凤凰国际智库举行的2016全球热点仔细观察未来发展“十三五”论坛中认为,对比日本以往的经验,我国的水污染管理尚需30年的时间,还有很长的一段路要回头。

“十三五”期间高性能分离出来膜将获益于政策反对,坚信水处理行业对创新型膜技术的市场需求仍居高不下。市场需求我国污水排放量之大,水资源紧缺压力之轻,要求了终将更为依赖膜技术这种高效的污水处理方式。

根据GEP Research《水处理膜行业市场分析报告》2017年调查表明,2000-2017年9月,中国共计膜技术涉及专利数(还包括发明者、实用新型和外观)24340项(按照公开发表日数量)。随着膜材料及工艺运营成本的逐步减少,膜技术将极具经济性。2016年中国水处理膜行业市场规模为600亿元,同比快速增长17.6%,其中膜产品规模为190亿元,同比快速增长18.75%,膜工程市场规模为410亿元,同比快速增长17.14%。

工业污水处理因为其污水的特殊性,自由选择适合的处理工艺尤为重要,技术难题更为引人注目,是创意膜技术市场需求的主要应用领域。同时,近几年水处理市场正在朝农村地区发展,未来五年,分散式污水处理系统市场需求不会大大减小,该市场中必须占地面积更加小、更加不易安装操作的系统,作为中国仅次于的膜供应商,碧水源正在拓展该市场。

未来技术南北节能降耗及污水资源化终将沦为全球水务市场的发展方向,也是我国水处理企业技术创新的市场需求所在。为此,检验出有以下几项有发展潜力的细分技术和有一点注目的海外技术企业。

● 构建同时硝化反硝化的膜曝气生物膜反应器(MABR)技术创新★★★★ 有一点注目★★★★★原理:在MABR工艺中,膜仍然意味着作为过滤器介质,更加作为微孔曝气和生物膜生长载体。空气通过膜孔渐渐向水体蔓延,通过对曝气量的掌控,膜表面吸附生物膜,附近膜表面的微生物构成好氧区,靠近膜表面认识水体的一侧由于没氧气构成厌氧区,中间构成氧气区,构建同时硝化反硝化。

优势:需要气泡曝气;资源利用率30-50%;低有机负荷;减少剩下污泥~50%;减少运营成本~30%;减少投资成本约80%等;占地面积小,不易装配。在大型市政项目升级改建、高浓度有机废水处理、分布式处置等领域有很大优势。

可注目企业SUEZ作为过去5年GE水处理直言的创意技术Zeelung MABR,为SUEZ在污水资源化领域带给了活力。GE最先发售商业化应用于的MABR,膜材料为有机聚合物中空纤维膜,膜丝十分粗,有效地膜面积大,全球有数多个商业化应用于案例。Oxymem2012年正式成立于爱尔兰。在MABR膜材料、水力条件及运营成本等方面做到了十分大的改良。

Oxymem使用有机硅作为膜材料,很大提升膜材料的强度,第4代产品氧气传质速率超过12gO2/m2.d,低于Zeelung MABR,未来发展势头强大,其背后的战略投资机构Dow Venture Capital (陶氏风险投资),预计不会获取大规模商业化布局的有效地承托和解散途径。对于中国市场,其商务总监回应,中国水务市场十分大,Oxymem期望需要在中国寻找战略合作伙伴。Fluence于澳交所上市的MABR技术公司Fluence,使用卷式平板膜,可减少能耗约75%,近几年发展十分很快。Fluence 的前身为以色列Emefcy 和美国RWL Water,两公司于2017年7月拆分为如今的Fluence Corporation. 2017年11月,Fluence 将目光瞄准于中国分布式污水处理市场,和河南清水源达成协议战略合作关系,在中国市场取得了第一笔农村分布式污水处理市场的订单。

2018年3月,通过合作伙伴江苏金梓环境, 公司再次取得贵州省贞丰县1000吨/立方米的污水处理设备托订单,此项目已完成后,将沦为中国贵州省贞丰县仅次于的农村污水项目的一部分。●构建低成本污水资源化的FO与RO耦合工艺技术创新★★★★★ 有一点注目★★★★原理:于是以渗入利用美浓盐水渗透压,使污水侧中的水分子利用于是以渗入膜转入盐外侧,超过水和污染物分离出来的效果,再行将盐水通过反渗透脱盐,构建水资源重复使用。优势:于是以渗入工艺需要外界压力,有效地囤积污水中有机污染物,同时增加RO的膜污染,很大减少能耗,缩短膜寿命。

其工程应用于技术难题集中于吸取液的自由选择和回用,归属于前沿技术,目前仍未大范围推广应用,限于于工业污水处理领域。杭州水处理中心在“十二五”期间分担的国家科技承托计划课题“于是以渗入海水淡化关键技术研究与样板”于近日顺利竣工验收,竣工目前世界上仅次于的500吨/天的于是以渗入海水淡化工程。可注目企业Forward Water Technologies为解决问题吸取液的技术难题,该公司使用两互为吸取液,低温时吸取液渗透压平均21 MPa,作为于是以渗入驱动力。

后利用废热冷却使其气化,可切换盐变为气体二氧化碳和TMA(三甲胺),构建吸取液和清水分离出来,同时气化的吸取液转入再造罐,循环利用。 此前,Forward Water在加拿大安大略省契西沙加市创建一个小型试点项目,来检验在工业应用于上的可行性。2017年11月,公司取得了来自加拿大联邦政府和石油重镇阿尔伯塔省100万加元的资助,用作减缓其水处理技术的商业化。

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●构建能源自给自足的厌氧MBR(AnMBR)工艺技术创新★★★ 有一点注目★★★★原理:将厌氧技术与膜分离融合,不利于厌氧菌生长,提升入水水质,在处置污水的同时重复使用生物沼气能源。2010年美国工程院院士McCarty在环境领域顶级期刊EST公开发表了一篇关于厌氧MBR处置市政污水构建能源自给自足、资源综合利用的文章,引发了世界范围的研究热潮。该技术早在1978年之后被明确提出,然而由于膜污染问题仍然没获得大规模应用于。但是在污水资源化的理念下,该技术在市政及工业污水处理中均有辽阔的应用于前景。

目前该技术在高浓度有机废水处理领域(如食品、啤酒工业废水)有较多工程应用于,市场主要被各大水务巨头瓜分,其中还包括SUEZ、Pentair、ADI Systems等。AnMBR系统资源重复使用示意图可注目企业Pentair正式成立于1966年,致力于工业污水处理及脱盐工艺,侧重能源和资源重复使用,享有非常丰富的膜技术创新及工程经验。其置式厌氧MBR技术应用于食品饮料、酿酒等工业,重复使用甲烷和清洁水。该技术在2013年阿姆斯特丹举办的国际水周取得Aquatech创新奖。

ADI SystemsADI-AnMBR工艺自2000年之后应用于大型水处理工程,享有20多年工程经验,是厌氧MBR技术领导者,为全球35个国家客户获取可信解决方案。该技术顺利用作美国某食品工厂污水处理,处理量475 m3/d,入水COD 39 g/L,去除率高达99.3%,甲烷产量5,660 m3/d,同时节省运营成本约50%。2017年7月美国污水处理企业Evoqua Water Technologies收购ADI Systems,将其业务扩展至工业污水领域,11月,Evoqua于纳斯达克证券交易所上市。

●构建零排放的膜提纯技术技术创新★★★★ 有一点注目★★★★★原理:膜提纯是通过蒸汽压劣(温差)驱动水蒸气通过亲水性微孔膜,再行冷凝成纯水的过程。膜提纯技术原理示意图优势:膜提纯技术理论上有100%囤积亲率;操作温度较低、可利用废热;操作者压力较低;设备投资较少等,完全不不存在膜污染问题,使用寿命宽。常规海水脱盐系统的回收率大于40%-50%,通过这一耦合过程,可以处置反渗透海水淡化后的低不含盐水,可将低不含盐水排放量增加到30%,构建水和能量资源的高效利用。

可注目企业KMX加拿大创意技术企业,取得2017年GWI零排放技术创新奖,使用中空纤维膜的真空膜提纯技术,水回收率平均97%,比起传统热法可减少80%能耗。限于于矿业废水、RO浓缩液、苦咸水等低盐废水处理。

Dais Analytic Corporation正式成立于1999年,有将近30年的经验,享有纳米技术改造的无孔通水膜材料,其膜提纯技术NanoClear?可处置含盐10-16%和COD小于120,000mg/L的低盐低有机废水,需要前处置,水回收率90%,膜通量可长年保持在12-15 L/m2·h, 为同类膜提纯技术的3倍。Dais的CEO Tim Tangredi告诉他我们:“创新型膜技术驱动着新产品的研发。我们的Aqualyte?复合膜已顺利用作节约能源空气净化,在工业污水处理领域,也已在中国15个地区通过测试检验,表明出有其相比较有界/反渗透膜系统,更佳的抗污染性能和更高的脱盐亲率。

Dais公司将于2018年在中国开始NanoClear?系统单元的生产。”●膜法沼气制备技术技术创新★★★ 有一点注目★★★★★原理:气体分离出来膜利用高分子膜对有所不同气体的自由选择利用性有所不同,将气体分离出来的技术。将膜技术用作沼气提纯,是污水资源化不可或缺的部分。

可注目企业EnviTec Biogas AG正式成立于2002年的EnviTec公司覆盖面积沼气生产的整个价值链,还包括沼气工程和沼气制备工厂的规划、交钥匙建设和调试及运营管理。作为全球沼气行业领导者,该公司在全球范围内由其设计并修建的沼气工程多达600个,总装机容量超过420兆瓦,业务遍及德国、意大利、英国、法国、日本、美国等数十个国家,在沼气领域享有多项专利技术。2017年6月,EnviTec旗下公司与北京福威特科技有限公司正式成立合资公司“恩威泰科环能(北京)科技有限公司”;2017年8月,四川宏吉投资有限公司与恩威泰科环能签订深度战略合作协议,联合前进沼气技术在中国的落地应用于。_亚英体育。

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