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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。
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。
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。
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。
二、水排放法规标准
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。
(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。
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。
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。
膜材料 - 孔径大小、过滤效果示意图1。
(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。
(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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