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膜法水处理行业发展研究报告

北极星水处理网  来源:Van言  作者:Van  2021/2/4 9:27:24  我要投稿  

北极星水处理网讯:“十三五”规划以来,国家对环境保护已经到了一个高度重视的程度。全国各行各业都在开展环境保护工作。而作为生产制造业的企业来说,保护环境问题更是严峻。环境资源部门要求每一个生产企业都要针对其可能产生的污染进行处理,水污染处理尤甚。膜法是水处理行业主要工艺,那么膜法水处理的行业究竟是一个什么状态。

第一部分

一、水处理行业概况

我们先来普及一下污水处理市场概况、水处理过程及膜的应用情况。

图一:中国31个省级水资源供求状况

图二:水资源质量状况、污水水质的分布

二、污水处理市场的概况

2003-2014 年,全国城镇污水处理厂的年均增速达到25.16%,到2014 年,数量达到6031 座,不过增速已经放缓,2014 年增速为12.43%。

同期,城镇污水处理量年均增速达到18.35%,到2014 年已经达到494.30 亿吨,但增速同样下降到了8.38%。同时,据住建部数据,2010-2015年城市污水处理能力年均提高6.09%,至2015年已经达到14028 万立方米/日,再生水能力提高到2317万立方米/日。在2010 年,城镇污水处理率已经达到72.90%,由于后续数据缺乏,但推测其比率已超过80%,因此未来城镇污水处理走势趋缓,增量空间有限,存量运营将成为关键。

另外,相比于城镇污水处理,工业废水治理市场已经处于减速区间,全国工业废水治理投资完成额已经负增长, 2014 年增长-7.72%,为115.25 亿元。

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三、要点总结

截止2015年末,中国约有6500座污水处理厂,城镇污水处理能力约2.17亿吨/日,全球污水处理能力约10亿吨/日。

四、污水来源和处理流程

我们以市政污水处理为例,处理的对象是排放到市政管网中的污废水。这些污废水有三大来源:生活污水、工业污水、初期污染雨水, 其中,工业污水一般要经过预处理,达到国家和地区的排放标准才能排放到市政管网中。当然,偷排、不达标排放是另外一个问题。

在对水处理流程中,废水一般要经过初沉池、生化反应器、二沉池等环节,在生化反应器中,由于采用不同的固定微生物的方法,因而出现氧化沟、传统活性污泥法、A2/O、SBR、A/O、MBR 等水处理技术。通常所说的膜法水处理,指的就是MBR 水处理技术,目前,其使用的主要是微滤膜和超滤膜。

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五、膜法水处理和传统水处理的区别

使用膜法技术可以大幅度提高产水水质。按处理深度,可将污水处理分为一级处理、二级处理和深度处理。一级处理的主要目的是去除悬浮状态固体,常采用物理法,对于BOD5的去除率一般在20%~30%;二级处理的目的是进一步去除污水中胶体和溶解性污染物,常使用生物法,BOD5的去除率在90%以上;深度处理以达到更高的处理与排放要求或污水回用为目的。

膜法技术通常用于处理二级处理活性污泥出水,或者将膜处理系统直接置于生化池,代替原有二沉池、絮凝沉淀池等环节。使用膜法技术改造之后,传统污水处理工艺可以直接生产出高品质再生水。

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可以说,水处理行业具有刚性需求属性;水需求持续增长;污水处理市场快速发展,但增速已放缓;以水处理为主要手段的水资源循环利用是解决上述矛盾最佳方案。

第二部分

一、政策向导

近年来,膜技术水处理行业的相关政策。

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二、水排放法规标准

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2015年4月国务院发布“水十条”,其中明确:敏感区域(重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域)城镇污水处理设施应于2017年底前全面达到一级A排放标准;建成区水体水质达不到地表水Ⅳ类标准的城市,新建城镇污水处理设施要执行一级A排放标准。“水十条”提标改造投资空间预计约400亿。

三、要点总结

水资源安全是国家安全的重要组成部分,近年来国家大力扶持水处理膜产业的发展。排放标准越来越高,利好膜行业。

第三部分

一、膜法水处理技术概况

(一)膜技术简介

膜技术是膜分离技术的简称,是仿生物学膜,通过人工材料(膜材料)实现不同介质分离的技术。膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离载体,通过在膜两侧施加一种或多种推动力,使原料中的组分选择性地优先透过膜,从而达到混合物分离,并使产物提取、浓缩、纯化等的一种新型分离过程。

膜的分离精度主要取决于其过滤孔径大小,可分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)膜。膜技术广泛用于环境、能源、电子、医药等各个方面。由于膜技术可以去除常规处理工艺难以去除的水污染物,在水处理领域的应用越发受到重视。

不同种类的膜技术分别应用于不同的细分领域,主要包括市政污水处理及再生、自来水处理、工业水回用、海水淡化、家用净水器等。

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(二)技术原理

膜材料(Membrane)制作:膜是具有选择性分离功能的材料,以膜为分离介质,通过在膜两边施加一个推动力(如浓度差、压力差或电位差)时,使原料侧分组选择性的通过膜,以达到分离提出的目的。根据压差驱动膜分类,或根据孔径大小及可通过溶质大小的不同,膜材料制作可分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)膜四种。

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膜元件(Element)制作:膜元件是将膜材料以某种形式组装在一个基本单元设备内,通过较小体积扩大膜面积和提高膜的工作效率的装置。膜元件的作用是用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩。膜元件制作分为平板式、卷式、管式、中空纤维式四种。

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膜组件(Module)制作:由若干膜元件与自控系统组成的设备集合体为膜组件系统;膜组件及其系统是实现膜分离作用的主要载体。

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膜材料 - 孔径大小、过滤效果示意图1。

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(三)膜材料的材质分类

根据制造材质不同,膜可分为无机膜和有机膜。

无机膜主要是陶瓷膜,玻璃膜,金属膜,其过滤精度较低,选择性较小。有机膜由高分子材料加工而成,如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚醚砜(PES)、聚砜(PS)、醋酸纤维素(CA)等,由于有机膜过滤精度较高,选择性大,广泛应用于水资源化领域与工业特种分离等领域。

目前大型水处理方案中使用较多的为偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)材质制作的微滤/超滤膜元件。反渗透膜的制造材质多为醋酸纤维素(CA)等。

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(四)膜材料的形状分类

根据不同形状,膜可以分为中空纤维膜(PVDF)、平板膜(MBR)、管式膜和卷式膜。

膜的形状是由制作和装配工艺决定的,中空纤维膜在水处理应用领域使用广泛。平板膜一般仅在水资源化领域中的部分工艺中使用,如部分膜生物反应器(MBR)中,管式膜则主要用于垃圾渗滤液处理和高固含量液体分离。

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