圖1：“引溫濟潮”工程將北京北部地區(qū)的主要排水河道———溫榆河的水經凈化處理后引入潮白河，年調水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應用中，替代傳統沉淀池的膜池是獲得安全再生水的關鍵。
圖2：北京懷柔再生水廠內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，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器(MBR)處理污水技術的研究。該項技術可使城市排水河道中的劣Ⅴ類水經處理變?yōu)閮?yōu)質再生水。目前，MBR工藝在我國已廣泛應用在住宅小區(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和改建中也成功采用了這一技術。 #p#分頁標題#e#
數據顯示，我國的MBR技術水平在推廣應用中獲得提高，產業(yè)發(fā)展呈現快速增長態(tài)勢。專家預測，在未來一段時期內，我國MBR技術產業(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。
膜與生物技術完美結合
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———溫榆河的水經凈化處理后引入潮白河，年調水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與傳統污水生物處理工藝有機結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，將水中的有害物質最大限度地去除，處理后的污水水質清澈，有機物含量極低，可以直接回用。
在MBR工藝中，膜是一大技術亮點，也是其核心技術。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，污水經過反應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，克服了傳統活性污泥工藝中出水水質不夠穩(wěn)定、污泥容易膨脹等不足。”
除了出水水質標準高、品質穩(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工藝的設備緊湊，占地只有傳統工藝的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，水質污染問題日趨嚴重。
黃霞認為，應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研究具有十分重要的意義。廣泛推廣和應用高效污水處理與回用技術，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，給工農業(yè)生產的發(fā)展提供新的水源，取得顯著的環(huán)境、經濟和社會效益。
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)模應用，再到2007年至今每天10萬噸級的規(guī)模工程設計、建設和運行?？梢哉f，在過去幾年，我國的MBR技術產業(yè)取得了“井噴”式發(fā)展。
一項MBR工藝技術，緣何能如此迅速地發(fā)展？這完全取決于此項技術廣闊的市場應用前景。有關市場分析顯示，當前全球的MBR市場正在加速成長，而這種成長趨勢預期會持續(xù)10年以上。而未來一段時期，我國MBR技術產業(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)，并加快推動其產業(yè)化。國家“八五”“九五”和“十五”科技攻關項目、863計劃、北京市重點科研項目計劃等也重點支持了該技術的研發(fā)和產業(yè)化。
據了解，目前MBR工藝在我國已廣泛應用在住宅小區(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和改建中也成功采用了該技術。
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)相關技術。
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，日本建設省牽頭組織了“水綜合再生利用系統90年代計劃”，把MBR工藝技術研究在處理對象、規(guī)模和深度上推進了一大步。據統計，目前日本已建成了幾百套MBR污水處理設施。
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，歐洲各國應用MBR處理污水的工程以每年70個以上數量增加。今年年初，在比利時召開的一次歐盟水處理會議上，歐盟經濟與環(huán)保專家就明確表示，MBR在污水處理領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用。
自主研發(fā)推動技術應用
近年來，我國的許多高等院校、科研院所和企業(yè)等對MBR工藝技術的研究，取得了令人矚目的成績。MBR工藝技術在處理能力和應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途徑之一。
新技術的推廣應用，離不開企業(yè)的積極參與。目前，國內從事MBR工藝開發(fā)應用的公司已有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)先進的污水處理設備為主，‘引溫濟潮工程’就是由我們提供的污水處理系統。通過近年來的自主研發(fā)，我們在MBR工藝的核心部件技術方面，已經可以生產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。在關鍵設備技術方面，我們能夠生產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備，并擁有了自主開發(fā)的3AMBR生物脫氮除磷膜生物反應器新工藝技術。”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，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高品質再生水超過1億噸。8年來，碧水源公司已經發(fā)展成為國內污水資源化和膜生物反應器研發(fā)與應用領域實力最強的企業(yè)。2008年，公司實現銷售收入3.7億元，業(yè)務平均年增長率達100%。
不管在哪一個領域，自主知識產權的核心技術都是逐鹿的焦點。“只有擁有自主知識產權的核心技術，才能有效降低MBR工藝產品的成本。”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工藝產品的成本下降了30%—40%。”
打破國外技術壟斷，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用，碧水源公司不斷降低產品價格，同時繼續(xù)在技術開發(fā)與產業(yè)化方面雙管齊下。公司在中關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濟開發(fā)區(qū)內投資約3億元建成了約5萬平方米的現代化膜組器生產基地。此外，去年3月，碧水源公司與清華大學聯合建立了“清華大學————碧水源環(huán)境膜技術研發(fā)中心”，加強對膜法污水資源化前沿技術和產品的研發(fā)。
2008年，碧水源公司投入2400萬元搞技術研發(fā)，占到了銷售收入的9%。梁輝說：“我們要不斷通過技術攻關來降低產品成本，讓MBR技術更快地在我國推廣應用，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，水質污染問題日趨嚴重。
黃霞認為，應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研究具有十分重要的意義。廣泛推廣和應用高效污水處理與回用技術，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，給工農業(yè)生產的發(fā)展提供新的水源，取得顯著的環(huán)境、經濟和社會效益。
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)模應用，再到2007年至今每天10萬噸級的規(guī)模工程設計、建設和運行?？梢哉f，在過去幾年，我國的MBR技術產業(yè)取得了“井噴”式發(fā)展。
一項MBR工藝技術，緣何能如此迅速地發(fā)展？這完全取決于此項技術廣闊的市場應用前景。有關市場分析顯示，當前全球的MBR市場正在加速成長，而這種成長趨勢預期會持續(xù)10年以上。而未來一段時期，我國MBR技術產業(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)，并加快推動其產業(yè)化。國家“八五”“九五”和“十五”科技攻關項目、863計劃、北京市重點科研項目計劃等也重點支持了該技術的研發(fā)和產業(yè)化。
據了解，目前MBR工藝在我國已廣泛應用在住宅小區(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和改建中也成功采用了該技術。
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)相關技術。
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，日本建設省牽頭組織了“水綜合再生利用系統90年代計劃”，把MBR工藝技術研究在處理對象、規(guī)模和深度上推進了一大步。據統計，目前日本已建成了幾百套MBR污水處理設施。
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，歐洲各國應用MBR處理污水的工程以每年70個以上數量增加。今年年初，在比利時召開的一次歐盟水處理會議上，歐盟經濟與環(huán)保專家就明確表示，MBR在污水處理領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用。
自主研發(fā)推動技術應用
近年來，我國的許多高等院校、科研院所和企業(yè)等對MBR工藝技術的研究，取得了令人矚目的成績。MBR工藝技術在處理能力和應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途徑之一。
新技術的推廣應用，離不開企業(yè)的積極參與。目前，國內從事MBR工藝開發(fā)應用的公司已有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)先進的污水處理設備為主，‘引溫濟潮工程’就是由我們提供的污水處理系統。通過近年來的自主研發(fā)，我們在MBR工藝的核心部件技術方面，已經可以生產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。在關鍵設備技術方面，我們能夠生產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備，并擁有了自主開發(fā)的3AMBR生物脫氮除磷膜生物反應器新工藝技術。”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，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高品質再生水超過1億噸。8年來，碧水源公司已經發(fā)展成為國內污水資源化和膜生物反應器研發(fā)與應用領域實力最強的企業(yè)。2008年，公司實現銷售收入3.7億元，業(yè)務平均年增長率達100%。
不管在哪一個領域，自主知識產權的核心技術都是逐鹿的焦點。“只有擁有自主知識產權的核心技術，才能有效降低MBR工藝產品的成本。”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工藝產品的成本下降了30%—40%。”
打破國外技術壟斷，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用，碧水源公司不斷降低產品價格，同時繼續(xù)在技術開發(fā)與產業(yè)化方面雙管齊下。公司在中關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濟開發(fā)區(qū)內投資約3億元建成了約5萬平方米的現代化膜組器生產基地。此外，去年3月，碧水源公司與清華大學聯合建立了“清華大學————碧水源環(huán)境膜技術研發(fā)中心”，加強對膜法污水資源化前沿技術和產品的研發(fā)。
2008年，碧水源公司投入2400萬元搞技術研發(fā)，占到了銷售收入的9%。梁輝說：“我們要不斷通過技術攻關來降低產品成本，讓MBR技術更快地在我國推廣應用，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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