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      研究方向 李健
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      膜法污水處理技術的綠色低碳化發展思考
      蘇創環境 / 時間:2023-09-26 09:53:30

      北極星水處理網923日訊:在碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局的背景下,污水處理與資源化技術必將朝著綠色低碳化的方向邁進,為膜法污水處理技術的發展帶來了嚴峻挑戰,也為技術的更新迭代帶來了重要機遇。在綠色低碳要求下實現膜法污水處理的理論與技術創新,對于支撐雙碳背景下膜法污水處理技術的可持續發展具有重要意義,是膜技術領域亟需突破的關鍵科技問題。綜述了膜法污水處理技術的應用與發展動態,探討了膜法污水處理技術統籌高標準需求與碳中和導向的發展思路,圍繞系統評估、節能降耗、資源能源回收、再生水利用、膜材料再生和數字化轉型對膜法污水處理技術的重點攻關方向進行了研判與展望,以推動膜法污水處理技術朝著綠色低碳化不斷革新與迭代升級。

      1 膜法污水處理技術應用與發展動態

      近年來,在環境功能質量提升需求驅動下,膜法污水處理技術發展迅速,工程應用規??焖僭黾?。在新型膜材料研制、前沿膜技術研究和高效低耗膜工藝開發及應用等方面取得了長足進步。以下將從技術應用、技術能效、材料性能等三個方面概述膜法污水處理技術的應用與發展動態。

      1.1 膜法污水處理技術應用

      近年來,膜法污水處理技術在市政污水和工業廢水處理領域得到廣泛應用。在市政污水處理與資源化領域,膜生物反應器(MBR)應用最為廣泛。截至2021年,我國已有超過500座MBR市政污水處理工程(僅統計處理規模> 1萬m3/d),總處理規模超1 600萬m3/d。在工業廢水處理與循環利用方面,膜法處理技術在石油化工、煤化工、鋼鐵、生物醫藥、微電子等廢水處理中均有應用。MBR在石油化工和綜合產業園區廢水處理中使用比例達58%~75%。截至2021年,我國有300余座大型工業廢水MBR處理工程(70%左右的工程處理能力達1萬~5萬m3/d)。為進一步實現污染物深度削減,MBR可與高壓膜技術聯用。雙膜法處理技術[如微濾(MF)/超濾(UF)+納濾(NF)/反滲透(RO)]是工業廢水處理與循環利用的常用組合工藝。我國煤化工和鋼鐵等工業廢水處理中,雙膜法使用比例達72%~90%。以NF/RO為核心的膜法分鹽濃縮技術,在電力、煤化工、鋼鐵等工業廢水零排放建設中發揮了重要作用。電滲析(ED)等電驅動的膜法水處理技術,可用于重金屬離子分離、酸/堿回收和含鹽廢水淡化等,在冶金、采礦、脫硫等廢水處理中的應用日漸增多。

      1.2 膜法污水處理技術效能

      隨著技術不斷迭代,膜法污水處理技術能耗不斷下降(見圖1)。市政污水中MBR能耗一般在0.3~0.9 kW·h/m3,在大型MBR處理工程(處理量大于5萬m3/d)中能耗為0.3~0.5 kW·h/m3,接近傳統生物處理能耗。工業廢水處理中MBR技術的能耗主要取決于廢水水質,通常廢水處理難度越大能耗越高(一般高于市政污水處理能耗),在0.5~1.5 kW·h/m3。NF和RO處理市政污水的能耗為0.5~2.4 kW·h/m3。參考海水淡化(SWRO)能耗,當處理廢水鹽濃度達75 000 mg/L時,NF產水能耗在2.0 kW·h/m3以上,RO產水能耗在2.6 kW·h/m3以上。ED處理鹽濃度上限為100 000 mg/L,產水能耗根據進水水質不同而波動較大,范圍為3~850 kW·h/m3。未來通過組合工藝優化、資源能源回收、膜污染控制等手段可以進一步降低膜法污水處理的降耗。

       

       

       


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