乐鱼,污水处理膜产业发展趋势 MBR技术与活性污泥法的优劣势比较
焦点提醒：污水处置膜财产成长趋向 MBR手艺与活性污泥法的好坏势比力 近年，北京、天津、山西、巢湖流域、太湖地域、年夜清河范畴等地标连续出台，部门����APP敏感地域的污水处置排放尺度从曩昔的一级A到达了准四类、乃至三类尺度，为应对不竭晋升的水质尺度，多样性的膜手艺组合工艺将获得愈来愈多的利用。此中，以双膜法手艺为代表的多种膜组合工艺能充实阐扬各自手艺的劣势，填补零丁利用的不足，使废水深度处置得以再生，是将来成长的新标的目的。 01 膜分类和特点 膜是一种具有选择性透过功能的薄层物资，能够特定的情势限制和促使两侧流体中各类物资的迁徙。而膜分手是之外界能量或化学势差作为鞭策力，操纵分手膜的选择透过功能而实现对夹杂物中分歧物资进行分手、纯化和浓缩的进程。 ◆按照膜的材料进行分类，可分为无机膜（无机聚合物）和无机膜（金属膜、陶瓷膜、博璃膜等）。无机膜易在制备，本钱较低，而无机膜耐热性和化学不变性好、力学机能凸起、抗微生物、利用寿命长，但成型难度年夜，本钱高。 ◆按照分手机制对膜进行分类，可分为操纵筛分机制（即按照污染物尺寸进行分手）的多孔膜，和操纵分散道理（即按照溶液的渗入压进行分手）的无孔致密膜，无孔致密膜也称为分散膜。多孔膜有固定的孔， 包罗微滤膜、超滤膜和纳滤膜，按照膜的孔径可分为年夜孔（孔径>50nm）、中孔（孔径规模 2-50nm）、微孔（孔径<2nm）。无孔致密膜包罗纳滤膜和反渗入膜。 从膜形态看，今朝超滤、微滤多利用中空纤维膜， 反渗入、纳滤多为卷式膜。 膜进程和其特点 材料来历：《膜分手材料利用根本》 02 膜产值 近20年是我国膜财产的高速增加期。近20年，全球膜财产（包罗膜元件、膜组件、膜设备、膜项目等）总产值稳健增加。至2017年末，全球膜产值已达1050亿美元，而我国膜财产的总产值约为2000亿人平易近币， 我国膜财产占全球膜财产产值比重从1999年的1.7%晋升到了2017年的27%以上。 从布局看，跟着海水淡化、苦咸水软化、超纯水制备和对微量污染物去除需求的逐年增添，反渗入膜在膜市场中占比也随之增年夜，全球RO 膜发卖占比从2005年48.4%提高到2013年的55.3%。与此同时，UF\MF膜市场占比有所降落。 将来跟着膜手艺在工业污水、市政污水、市政饮用水、平易近用清水等范畴的利用增添，膜财产仍将快速成长，而与RO膜比拟，NF膜性质介在超滤和反渗入之间，具有低操作压力、低运转本钱、高通量、极性小份子选择性截留等长处，将来利用占比无望晋升。 全球膜财产产值增加环境 国内膜财产产值增加环境 03 分手膜机能和手艺 分手膜的机能由膜材料和制膜工艺前提决议。膜产物的相干机能目标首要有分手透过机能、物理机能和化学机能三年夜类。 ◆分手透过机能包罗：产水量、水通量、纯水透过率、截留份子质量、截留率、脱盐率、收受接管率、最年夜孔径、平均孔径、孔径散布、孔隙率、气密性和完全性等。 ◆膜物理机能有：布局机能(外不雅、膜面积、膜厚、膜丝表里径)、机器机能(拉伸强度、爆破强度、曲折强度、柔润指数、断裂伸长率)、电机能(荷电性、Zeta电位)、亲水性和耐热性(最高操作温度)等。 ◆膜化学机能有：化学不变性(化学相容性)、耐氧化性(短时余氯耐受限度、过氧化氢耐受限度)、耐酸碱性(运转和清洗 pH 规模)和耐污染机能等。 膜的分歧机能彼此限制，在现实利用中该当分析斟酌膜的经济性和情况项目具体要求，选择机能适合的分手膜。 判定膜质量的机能目标 是以膜材料的手艺难点首要在在膜材料的研发与膜制备工艺的选择与进程节制。特别膜的制备工艺对分手膜的机能十分主要，一样的材料，因为分歧的建造工艺和节制前提，其机能会有很年夜差别。 以非溶剂相转化法（NIPS）制备工艺为例，膜制造流程年夜体可分为六个阶段： 1）高份子材料溶在溶剂中，插手添加剂，制成铸膜液； 2）铸膜液经由过程流延或纺丝制成平板、管状或中空纤维； 3）使膜中溶剂部门蒸发； 4）将膜浸在对高份子长短溶剂的液体中，液相的膜变凝胶固化； 5）进行热处置； 6）膜的预压处置。 超滤(UF)和微滤(MF)膜手艺较为成熟，全体看国表里产物机能差距较小，已根基实现国产化。UF/MF 膜普遍用在水处置行业、生物医药制备进程和食物饮料行业等。 国内现有 UF/MF膜制造厂商数百家，龙头企业都具有本身怪异的制膜材料配方和成套设备常识产权。与国外程度比拟，我国相转化法出产的高份子MF/UF膜机能与国外同类产物机能根基分歧，节制拉伸出产的聚乙烯、聚丙烯等MF/UF膜，固然出产工艺和质量还待提高，但以其价廉、耐溶剂等长处在不竭拓展市场，陶瓷膜等无机微滤膜手艺程度与国外的差距逐步缩小，部门产物到达国际进步前辈程度。 在超滤膜市场的高端范畴，电子工业用超纯水、电泳漆收受接管、制药、酶制剂等今朝仍有国外产物占有主导地位，国产膜因价钱低廉占有中、低真个水净化市场。 中国已成RO膜最年夜市场，进口替换合法时。今朝，中国市场RO膜产物的发卖总额约为全球发卖额30%—35%，市场范围跃居世界首位。国外RO膜产物占有市场主导地位，此中美国陶氏化学、日本东丽、海德能公司占有了70%摆布市场份额，国内RO膜出产厂家正踌躇不前，产能机能与不变性与国外头部企业的差距正逐步缩小，预期将来3-5年内，国内RO膜的国产化率将有较着改良。 纳滤膜还没有实现进口替换。纳滤(NF)膜分手机理为筛分和消融分散并存，同时又具有电荷排挤效应，对材料研发和工艺节制的要求较高。纳滤膜的首要特点是对二价离子、功能性糖、小份子色素、多肽等物资的截留机能高在98，而对一些单价离子、小份子酸碱、醇等有30-80的透过机能，利用较多的行业首要是苦咸水软化、海水淡化脱盐、饮用水、中水、食物饮料等。 因为我国对纳滤膜的研究起步较晚，纳滤膜原材料仍依靠进口，纳滤膜产物与国外仍有较年夜差距，国产化纳滤膜出产厂商唯一个位数，且机能不不变，抗污染能力差，利用寿命不如陶氏等国际企业。 跟着我国纳滤膜制备和出产工艺的研发投入不竭增添，纳滤膜手艺的项目利用不竭推行，纳滤膜手艺在我国具有杰出的成长前景。 04 膜法水处置 城镇污水处置和城镇供水是膜法水处置手艺的首要利用场合。年夜部门膜法城镇供水厂采取微滤膜，部门出水目标较高的水厂同时利用微滤和反渗入膜，纳滤水厂近几年也呈增加态势。 绝年夜大都膜法城镇污水处置厂利用MBR手艺。从数据看，市政年夜范围MBR利用和膜法市政水厂的范围转变与全部膜法水处置行业产值的转变趋向高度分歧，能够认为MBR 膜手艺的利用在膜法水处置产值的快速增加中起到了主导感化。 水处置分为一级处置、二级处置和深度处置。一级处置的首要目标是去除悬浮状况固体，常采取物理法，对BOD5的去除率一般在20%-30%；二级处置的目标是进一步去除污水中胶体和消融性污染物，常利用生物法，BOD5的去除率在90%以上；深度处置以到达更高的处置与排放要求或污水回用为目标。 膜法手艺凡是用在处置二级处置活性污泥出水，或将膜处置系统间接置在生化池，即膜生物反映器(MBR)，取代原有二沉池、絮凝沉淀池等环节。 MBR工艺与保守活性污泥法 与保守的污水处置手艺比拟，MBR 手艺具有五风雅面的长处： 1）出水水质优：MBR手艺出水水质优且不变，悬浮物和浊度接近在零。在难降解无机物去除、消毒和生态不变性等方面与保守工艺比力有必然劣势； 2）占地面积小：MBR反映器内能保持高浓度的微生物，措置装配容积负荷高，与保守生物工艺比拟占地面积年夜年夜削减，这也是今朝部门市政污水项目选择MBR的主要缘由。 3）耐水质冲击能力强：因为膜的高效截留感化，可以使微生物完全截留在生物反映器内，有益在增殖迟缓的微生物在反映器中截留、发展、滋生，使得系统耐水质冲击能力得以提高； 4）残剩污泥少：系统在高容积负荷、低污泥负荷和长泥龄的前提下运转，污泥产率低，可下降污泥处置的费用； 5）启动便利：系统为各类微生物的逗留和滋生缔造了发展前提，丰硕了反映器中的微生物相，缩短了驯化周期，从而使MBR能够在短时间内启动运转。 MBR手艺与活性污泥法的好坏势比力 但MBR手艺在推行利用进程中也面对能耗高、本钱高、治理要求高、残剩污泥难处置等困难。从经济性方面看，MBR手艺的投资费用较高。据统计，所有市政污水处置厂的平均吨水总投资费用约2200元，而MBR吨水总投资费用为2100-7000元，平均约3800元，间接项目费用为2000-4500元（包罗土建、安装、膜系统和装备），投资费用的差别与利用范畴、项目扶植期间、膜组件厂商、布局情势等均有较年夜关系。 经由过程对照同地域同期间同范围分歧手艺线路的三个污水处置厂，别离采取MBR工艺（A工艺）、二级生物处置+滤布滤池（B工艺）、二级生物处置+UF（C工艺），能够看到，MBR的土建费用略低，但膜组件投资较高，其他配套装备投资也略高，但斟酌到MBR手艺的出水水质更优和相干征地费用较小，MBR手艺与保守手艺的投资费用差距将年夜幅缩小。 从运转本钱看，MBR工艺的间接运转本钱在0.5-0.9元/m3，比保守工艺高约0.15元/m3，加上膜折旧费要超出跨越0.4元/m3，可见MBR手艺的能耗和运转本钱较高。 将来跟着水质要求的不竭晋升，手艺工艺的不竭成熟改良、膜制形成本不竭降落，膜法水处置的利用占比无望进一步晋升。 05 膜企业成长路径 企业并购是国际环保巨子成长的必经之路，这在全球膜法水处置市场的表示尤其较着。 国际出名的膜制造商，年夜多都是多元化的年夜型企业，膜营业只是其多元化计谋下的一个事业部。各年夜公司拓展营业范畴进入水处置或膜制造行业，然后经由过程收购已有公司和营业来取得市场份额和品类手艺的补全。 我国的膜财产因为起步较晚，成长阶段与海外所处分歧，膜企业的范围遍及较小。我国的膜企业手艺来历多为留学归国人员自立研发，黉舍研究院、尝试室等财产研究功效转化或外部成熟手艺引入。2001 年国度推出膜财产化政策，膜财产的成长陪伴着环保项目的迸发，膜材料、系统草创企业借助财产链延长进入到环保项目与运营范畴。 鉴戒海外的成长经验，我国的膜企业在出产工艺和材料研发上仍有较年夜晋升空间，膜企业将来仍需要进行延续的研发投入。而年夜型化工企业进行高端膜材料研发具有先天劣势： ◆2019年万华化学投资5.1亿元万华工业园区内投资设立膜工场项目，总出产能力为619万平方米/年，此中RO膜：300万平方米/年；NF膜：60万平方米/年；UF膜：50万平方米/年；中空纤维膜：100万平方米/年；MF膜：100万平方米/年；改性分手膜：9万平方米/年。 ◆中化国际投资约9.7亿元在宁波象山经济开辟区扶植年产22万支反渗入膜工场。估计项目将在本年年末或来岁投产。 国内膜材料的市场空间较小，国内的膜制造企业若不克不及经由过程财产链的延长做年夜做强，冲破本身的市值瓶颈，延续投入研发建立护城河，则当前领先的手艺劣势将来或有被赶超风险，远期或难逃被诸如万华、中化等年夜型团体并购整合的命运。 国内膜首要上市公司比力 国内膜元件市场空间较小，只做上游的膜材料企业将面对较低的市值天花板，膜企业要做年夜做强， 需要从元件、系统向项目、运营范畴拓展，延长到广漠的利用市场方能冲破市值天花板。 是以，膜企业的焦点合作力在在既要在系统设备具有制造或集成方面的手艺劣势、又要有项目经验和运营能力，方能延续研发立异，拓展新的利用和营业范畴，实现市值天花板的不竭冲破。 参考材料： wind； 中国财产消息网； 《膜分手材料利用根本》； 《中国水处置行业可延续成长计谋研究陈述》； 《现代膜手艺与制膜工艺实例》
污水处置膜财产成长趋向来历:华西证券 要害词:膜财产双膜法污水处置
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