純水設(shè)備分析中國膜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略
【蘭州純水設(shè)備http://www.bc-shanghai.cn】作為材料科學(xué)和過程工程科學(xué)等諸多學(xué)科交叉結(jié)合、相互滲透而產(chǎn)生的膜技術(shù)，特別適于現(xiàn)代工業(yè)對節(jié)能降耗、低品位原材料再利用和環(huán)境治理與保護等重大需求，成為實施國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。膜分離技術(shù)推廣應(yīng)用的覆蓋面可以反映出一個國家過程工業(yè)、能源利用和環(huán)境保護的水平。
過去20多年間，中國在膜領(lǐng)域取得了長足的進步，在面向我國水資源、能源、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造等方面的重大需求，初步建立了面向應(yīng)用過程的膜材料設(shè)計與制備理論框架，形成了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)、性能達到國際先進水平的膜材料與膜過程，為我國的節(jié)能減排與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造作出了突出貢獻。與此相對應(yīng)的是中國膜行業(yè)總產(chǎn)值高速增長，年產(chǎn)值從1993年的2億人民幣上升到2017年的1800億人民幣，預(yù)計未來五年中國膜行業(yè)年產(chǎn)值有望達到3000億人民幣。
快速成長的中國膜產(chǎn)業(yè)也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，體現(xiàn)在以下四個方面：
應(yīng)用層次偏低，應(yīng)用領(lǐng)域偏窄; 純水設(shè)備
膜產(chǎn)業(yè)配套能力不足;
膜產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力不強，由于膜行業(yè)知識產(chǎn)權(quán)保護不到位，導(dǎo)致無序競爭，技術(shù)升級緩慢，產(chǎn)業(yè)附加值低等問題;
企業(yè)規(guī)模普遍偏小，開拓國際市場的能力較弱。
中國膜市場的規(guī)模到底有多大?如何科學(xué)評估中國膜技術(shù)競爭力?如何提升膜產(chǎn)業(yè)的附加值和市場競爭力?如何提升龍頭企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈整合能力建立、健全膜產(chǎn)業(yè)市場機制，為我國膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供良好的發(fā)展環(huán)境?如何推動中國膜企業(yè)走向國際市場?這些都是中國膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中需要回答的重要問題。
研究內(nèi)容
為了回答這些問題，從2008至今，以鄭祥博士為首的中國人民大學(xué)“膜技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心”研究團隊聯(lián)合中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、同濟大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院文獻情報中心、伊利諾伊香檳分校這五大機構(gòu)，組織環(huán)境科學(xué)與工程、材料科學(xué)與工程、圖書情報學(xué)、管理學(xué)四大學(xué)科的專家團隊進行連續(xù)十年的研究工作。主要研究內(nèi)容如下：
系統(tǒng)調(diào)研主要膜技術(shù)在全球膜市場的應(yīng)用現(xiàn)狀，陸續(xù)完成對中國、美國、日本、歐洲、中東五大區(qū)域的膜市場現(xiàn)狀、膜技術(shù)研發(fā)動向與發(fā)展趨勢的調(diào)查與評估。
對2008—2017這十年中國膜市場所面臨的宏觀及中觀行業(yè)政策環(huán)境、市場熱點與關(guān)注點進行系統(tǒng)分析。
采用文獻計量學(xué)方法與專家調(diào)查法對中國膜技術(shù)競爭力進行系統(tǒng)評估。
對膜技術(shù)在我國市政與工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用進行系統(tǒng)調(diào)查，特別針對膜在工業(yè)領(lǐng)域(電力、鋼鐵、石化三大行業(yè))、市政污水資源化、市政飲用水深度處理與民用凈水產(chǎn)品四大領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來的應(yīng)用前景進行評估。
系統(tǒng)分析國內(nèi)具有代表性的30家膜企業(yè)與全球15大著名膜企業(yè)的經(jīng)營業(yè)績、核心業(yè)務(wù)及核心競爭力。純水設(shè)備
這些研究工作有效地連接經(jīng)濟、商學(xué)、文獻情報學(xué)的宏觀分析緯度和膜分離產(chǎn)業(yè)企業(yè)管理的微觀分析緯度，將定性分析和定量分析恰當?shù)亟Y(jié)合起來，對全球特別是膜分離市場現(xiàn)狀、存在問題、技術(shù)研發(fā)動向與發(fā)展趨勢進行系統(tǒng)調(diào)查;對全球主要膜分離企業(yè)的核心競爭力進行評估。
案例:MBR在我國大規(guī)模應(yīng)用的驅(qū)動力分析
從2005年開始，處理規(guī)模在萬噸以上的MBR工程年新增規(guī)模迅速擴大(見下圖)。隨著排放標準的提高和民眾對環(huán)境保護意識的加強以及膜材料價格的下降，MBR工藝開始在全國多地大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，出現(xiàn)了北京清河污水處理廠(15×104m3/d)、廣州京溪污水處理廠(10×104m3/d)、南京城東污水處理廠(15×104m3/d)、昆明第十污水處理廠(15×104m3/d)、武漢三金潭污水處理廠(20×104m3/d)等超十萬噸以上處理規(guī)模的MBR工程。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前中國投入運行或在建的MBR系統(tǒng)已有200多個萬噸級MBR系統(tǒng)在市政污水處理領(lǐng)域得到應(yīng)用。預(yù)計到2018年底，我國投入運行的MBR系統(tǒng)累計處理能力將超過1400萬m3/d。
案例:MBR在我國大規(guī)模應(yīng)用的驅(qū)動力分析
案例:MBR在我國大規(guī)模應(yīng)用的驅(qū)動力分析
短短十年的時間，MBR在中國的應(yīng)用呈現(xiàn)跨越式增長的態(tài)勢，處理規(guī)模從不足50萬m3/d(2007年)上升到1200萬m3/d(2017年)。哪些因素推動了MBR技術(shù)在我國的高速發(fā)展?
(1)政治因素—舉國體制帶來的發(fā)展機遇
華北地區(qū)：北京地處內(nèi)陸華北地區(qū)，水資源嚴重短缺。北京市政府為了體現(xiàn)“科技奧運、綠色奧運和人文奧運”的理念，把目光聚焦到污水膜法處理技術(shù)，于2005-2007年間先后建立了密云再生水廠(4.5萬m3/d)、北小河污水處理廠(6萬m3/d)、懷柔污水處理廠(3.5萬m3/d)、溫榆河污水處理廠(10萬m3/d)等多個大型MBR市政污水處理廠，由清河再生水處理廠和北小河污水處理廠出水聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)以保證奧運公園的補水要求，使奧運公園成為當時全球最大的以再生水為唯一水源的人工水景。這些污水處理廠成為北京城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，也為中國發(fā)展MBR產(chǎn)業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。
華中地區(qū)：南水北調(diào)工程旨在緩解中國華北和西北地區(qū)水資源短缺的現(xiàn)狀，中線區(qū)的水源保護決定著中線水源的水質(zhì)，水源水質(zhì)量很大程度上直接決定整個南水北調(diào)工程的成敗。十堰市是南水北調(diào)水源核心區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū)，處于長江流域的中北部、漢江流域的中上游與水源地丹江口水庫。神定河因接納十堰市的工業(yè)、生活廢污水，油類污染較為嚴重。為保護水源水，2009年神定河建成了當時最大的MBR污水處理廠(11萬m3/d)。
華南地區(qū)：2010年，廣州為了實現(xiàn)“綠色亞運”的目標，建成了設(shè)計規(guī)模為10萬m3/d地埋式MBR污水處理系統(tǒng)——京溪污水處理廠。MBR技術(shù)在廣州亞運會期間的成功應(yīng)用，為MBR技術(shù)在華南地區(qū)的推廣應(yīng)用起到了很好的示范作用。
(2)經(jīng)濟因素—規(guī)模效應(yīng)與技術(shù)進步帶來的影響
MBR噸水總投資費用為2100～7000元，平均約3800元，直接工程費用為2000～4500元(包括土建、安裝、膜系統(tǒng)及其它設(shè)備)之間。投資費用的差異與應(yīng)用領(lǐng)域(污水處理、污水深度處理、地表水處理、雨水處理)、項目建設(shè)時期(新建、擴建、升級改造項目)、膜組件廠商、結(jié)構(gòu)形式(地上式、半地下式和全地下式)等均有較大關(guān)系。MBR工藝的處理成本主要是由電費、藥劑費(外加碳源、除磷、膜清洗、消毒)、人工費、污泥處理與處置和膜組器與設(shè)備的折舊費用(壽命)等組成。其中，噸水運行能耗、膜價格和膜使用壽命是影響MBR運行費用的關(guān)鍵因素(后兩者影響膜的折舊費用)，膜通量和膜價格是影響MBR投資費用的關(guān)鍵因素。
2003年以來，中國MBR膜的耐污染性、膜使用壽命、膜通量等指標都有大幅度提高，在市政污水處理領(lǐng)域的MBR工程項目，MBR設(shè)計平均膜通量從15年前的8~12L/㎡/h上升到15~25L/㎡/h之間，膜的使用壽命也從15年前的1-2年上升到3-5年之間。而膜價格在過去15年不僅沒有提高，反而略有降低，考慮到過去15年中國的通貨膨脹因素，膜價格幾乎下降到15年前1/3到1/4的水平。在不斷的實踐應(yīng)用和研發(fā)過程中，MBR在工程建設(shè)和運行中的一些問題逐步得到了改進和突破，為MBR技術(shù)在我國市政污水處理項目中更多的應(yīng)用奠定了工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)。膜材料的不斷進步、膜組件的更新和不斷累積的工程運行經(jīng)驗與教訓(xùn)推動了MBR的大規(guī)模應(yīng)用。
(3)生態(tài)敏感區(qū)排放標準的提高—“三河三湖”治理的需求推動
經(jīng)濟的快速發(fā)展、人口增加以及農(nóng)業(yè)面源污染使得我國城市湖泊大部分均處于富營養(yǎng)化的狀態(tài)。2007年，太湖藍藻大規(guī)模爆發(fā)，一夜之間數(shù)百萬群眾的飲用水受到嚴重威脅，引發(fā)了無錫供水危機。太湖藍藻事件后，為削減太湖流域排污總量，太湖流域的污水處理廠執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中一級A標準，排放標準的提高是MBR工藝在中國水資源較為充沛的東南地區(qū)大規(guī)模應(yīng)用的主要原因。與此同時，嚴控出水水質(zhì)的環(huán)保監(jiān)督力度加大也進一步加速了MBR的應(yīng)用，滇池流域的昆明市的大規(guī)模應(yīng)用可見一斑。
表1MBR在生態(tài)敏感區(qū)的應(yīng)用
表1MBR在生態(tài)敏感區(qū)的應(yīng)用
(4)污水回用的需求
中國是全球最缺水的國家之一，水資源的短缺使市政污水進行再生回用成為缺水地區(qū)的訴求。MBR的出水水質(zhì)可滿足多種再生水水質(zhì)標準，在回用用途和出水水質(zhì)保障率上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝進行深度處理后的水質(zhì)，因此，回用水的需求是MBR工藝在中國大規(guī)模應(yīng)用的另一原因。北京、天津、內(nèi)蒙古等嚴重結(jié)構(gòu)性缺水的地區(qū)采用MBR主要出于污水回用的目的。
(5)土地升值帶來的影響
隨著城市化發(fā)展的不斷推進，市區(qū)用地趨于緊張、空間利用率要求也不斷提高，同時，人們對城市生活環(huán)境水平要求也不斷提升。MBR工藝由于其污泥濃度高，占地面積小，單體構(gòu)筑物少于傳統(tǒng)工藝，使其在一些地區(qū)得到青睞。用于市政污水的平均占地面積是0.9㎡/(m3/d)，而包含三級處理的傳統(tǒng)工藝市政污水處理廠的占地面積標準是1.2～1.6㎡/(m3/d)。如果進一步考慮征地費用，由于MBR技術(shù)占地面積較小，投資差距會進一步縮小。近年來，由于在建成區(qū)內(nèi)規(guī)劃污水處理廠存在建設(shè)用地小，衛(wèi)生防護距離不足等情況，近年來，越來越多的城市選擇了采用MBR工藝建造地下式污水處理廠。地下式MBR污水廠建成后，地表可以建成綠地、公園，節(jié)省用地空間，對周邊用地產(chǎn)生的影響減小。如廣州京溪污水處理廠(10×104m3/d)、昆明市第十污水處理廠(15×104m3/d)、山西太原晉陽污水處理廠(12×104m3/d)均采用了MBR工藝建造地下式污水處理廠。
小結(jié)
2010年前，MBR在中國的應(yīng)用規(guī)模較大的地區(qū)主要集中在北京、江蘇、廣東及湖北等地。2010年后MBR的應(yīng)用規(guī)模在不斷擴大，應(yīng)用的地域也迅速擴展到西南、西北及東北等之前應(yīng)用較少的地方，向全國范圍內(nèi)擴大應(yīng)用。MBR在中國的大規(guī)模應(yīng)用不僅得益于北京奧運會中北小河污水處理廠、密云再生水廠等MBR工程項目的成功經(jīng)驗，還與水資源短缺的加劇，水回用市場需求增大，南水北調(diào)對水源地的保護，城市土地資源緊張的現(xiàn)狀，以及國內(nèi)膜企業(yè)的快速發(fā)展壯大等因素有密不可分的關(guān)系。
展望
中國人民大學(xué)“膜技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心”研究團隊將繼續(xù)圍繞國家環(huán)境保護宏觀戰(zhàn)略與膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策設(shè)計、綠色金融與膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展資金機制、膜技術(shù)應(yīng)用實踐等領(lǐng)域，突出科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟管理相融合、突出基礎(chǔ)研究與技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合，搭建“產(chǎn)、學(xué)、研、用”緊密結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的開放式研究團隊，在科技開發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、咨詢服務(wù)等多方面為政府和企業(yè)經(jīng)營管理提供扎實的決策依據(jù)，推動我國膜產(chǎn)業(yè)科學(xué)健康發(fā)展。純水設(shè)備，醫(yī)用GMP純化水設(shè)備 ，醫(yī)用水處理設(shè)備。 蘭州純水設(shè)備 。
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