污水资源回用中膜技术的发展历程及未来走向

市场需求

我国污水排放量之大，水资源短缺压力之重，决定了必将更加依赖于膜技术这种高效的污水处理方式。根据GEP Research《水处理膜行业市场分析报告》2017年调查显示，2000-2017年9月，中国共有膜技术相关专利数（包括发明、实用新型和外观）24340项（按照公开日数量）。

随着膜材料及工艺运行成本的逐步降低，膜技术将更具经济性。2016年中国水处理膜行业市场规模为600亿元，同比增长17.6%，其中膜产品规模为190亿元，同比增长18.75%，膜工程市场规模为410亿元，同比增长17.14%。

工业污水处理因为其污水的特殊性，选择合适的处理工艺尤为重要，技术难点更加突出，是创新膜技术需求的主要应用领域。同时，近几年水处理市场正在朝农村地区发展，未来五年，分散式污水处理系统需求会不断增大，该市场中需要占地更小、更易安装操作的系统，作为中国最大的膜供应商，碧水源正在开拓该市场。

未来技术走向

节能降耗及污水资源化必将成为全球水务市场的发展方向，也是我国水处理企业技术创新的需求所在。为此，筛选出以下几项有发展潜力的细分技术和值得关注的海外技术企业。

●实现同时硝化反硝化的膜曝气生物膜反应器（MABR）

技术创新★★★★ 值得关注★★★★★

原理：在MABR工艺中，膜不再仅仅作为过滤介质，更作为微孔曝气和生物膜生长载体。空气通过膜孔逐渐向水体扩散，通过对曝气量的控制，膜表面附着生物膜，靠近膜表面的微生物形成好氧区，远离膜表面接触水体的一侧由于没有氧气形成厌氧区，中间形成缺氧区，实现同时硝化反硝化。

优势：无需气泡曝气；资源利用率30-50%；高有机负荷；降低剩余污泥~50%；降低运行成本~30%；降低投资成本达80%等；占地小，易组装。在大型市政项目升级改造、高浓度有机废水处理、分布式处理等领域有极大优势。

●实现低成本污水资源化的FO与RO耦合工艺

技术创新★★★★★ 值得关注★★★★

原理：正渗透利用浓盐水渗透压，使污水侧中的水分子透过正渗透膜进入盐侧，达到水和污染物分离的效果，再将盐水通过反渗透脱盐，实现水资源回收。

优势：正渗透工艺无需外界压力，有效截留污水中有机污染物，同时减少RO的膜污染，极大降低能耗，延长膜寿命。其工程应用技术难点集中于汲取液的选择和回用，属于前沿技术，目前尚未大范围推广应用，适用于工业污水处理领域。

杭州水处理中心在“十二五”期间承担的国家科技支撑计划课题“正渗透海水淡化关键技术研究与示范”于近日成功验收，建成目前世界上最大的500吨/天的正渗透海水淡化工程。

实现能源自给的厌氧MBR（AnMBR）工艺

技术创新★★★ 值得关注★★★★

原理：将厌氧技术与膜分离结合，有利于厌氧菌生长，提高出水水质，在处理污水的同时回收生物沼气能源。

2010年美国工程院院士McCarty在环境领域顶级期刊ES&T发表了一篇关于厌氧MBR处理市政污水实现能源自给、资源综合利用的文章，引起了世界范围的研究热潮。该技术早在1978年便被提出，然而由于膜污染问题一直没有得到大规模应用。

延伸阅读：

MBR膜生物反应器系统相关公式及设计参数

12个MBR膜工艺经典流程图