膜法水處理行業(yè)發(fā)展研究報告

水處理網(wǎng)訊:“十三五”規(guī)劃以來，國家對環(huán)境保護已經(jīng)到了一個高度重視的程度。全國各行各業(yè)都在開展環(huán)境保護工作。而作為生產(chǎn)制造業(yè)的企業(yè)來說，保護環(huán)境問題更是嚴峻。環(huán)境資源部門要求每一個生產(chǎn)企業(yè)都要針對其可能產(chǎn)生的污染進行處理，水污染處理尤甚。膜法是水處理行業(yè)主要工藝，那么膜法水處理的行業(yè)究竟是一個什么狀態(tài)。

第一部分

一、水處理行業(yè)概況

我們先來普及一下污水處理市場概況、水處理過程及膜的應用情況。

圖一：中國31個省級水資源供求狀況

圖二：水資源質(zhì)量狀況、污水水質(zhì)的分布

二、污水處理市場的概況

2003-2014 年，全國城鎮(zhèn)污水處理廠的年均增速達到25.16%，到2014 年，數(shù)量達到6031 座，不過增速已經(jīng)放緩，2014 年增速為12.43%。

同期，城鎮(zhèn)污水處理量年均增速達到18.35%，到2014 年已經(jīng)達到494.30 億噸，但增速同樣下降到了8.38%。同時，據(jù)住建部數(shù)據(jù)，2010-2015年城市污水處理能力年均提高6.09%，至2015年已經(jīng)達到14028 萬立方米/日，再生水能力提高到2317萬立方米/日。在2010 年，城鎮(zhèn)污水處理率已經(jīng)達到72.90%，由于后續(xù)數(shù)據(jù)缺乏，但推測其比率已超過80%，因此未來城鎮(zhèn)污水處理走勢趨緩，增量空間有限，存量運營將成為關(guān)鍵。

另外，相比于城鎮(zhèn)污水處理，工業(yè)廢水治理市場已經(jīng)處于減速區(qū)間，全國工業(yè)廢水治理投資完成額已經(jīng)負增長， 2014 年增長-7.72%，為115.25 億元。

三、要點總結(jié)

截止2015年末，中國約有6500座污水處理廠，城鎮(zhèn)污水處理能力約2.17億噸/日，全球污水處理能力約10億噸/日。

四、污水來源和處理流程

我們以市政污水處理為例，處理的對象是排放到市政管網(wǎng)中的污廢水。這些污廢水有三大來源：生活污水、工業(yè)污水、初期污染雨水， 其中，工業(yè)污水一般要經(jīng)過預處理，達到國家和地區(qū)的排放標準才能排放到市政管網(wǎng)中。當然，偷排、不達標排放是另外一個問題。

在對水處理流程中，廢水一般要經(jīng)過初沉池、生化反應器、二沉池等環(huán)節(jié)，在生化反應器中，由于采用不同的固定微生物的方法，因而出現(xiàn)氧化溝、傳統(tǒng)活性污泥法、A2/O、SBR、A/O、MBR 等水處理技術(shù)。通常所說的膜法水處理，指的就是MBR 水處理技術(shù)，目前，其使用的主要是微濾膜和超濾膜。

五、膜法水處理和傳統(tǒng)水處理的區(qū)別

使用膜法技術(shù)可以大幅度提高產(chǎn)水水質(zhì)。按處理深度，可將污水處理分為一級處理、二級處理和深度處理。一級處理的主要目的是去除懸浮狀態(tài)固體，常采用物理法，對于BOD5的去除率一般在20%~30%;二級處理的目的是進一步去除污水中膠體和溶解性污染物，常使用生物法，BOD5的去除率在90%以上;深度處理以達到更高的處理與排放要求或污水回用為目的。

膜法技術(shù)通常用于處理二級處理活性污泥出水，或者將膜處理系統(tǒng)直接置于生化池，代替原有二沉池、絮凝沉淀池等環(huán)節(jié)。使用膜法技術(shù)改造之后，傳統(tǒng)污水處理工藝可以直接生產(chǎn)出高品質(zhì)再生水。

可以說，水處理行業(yè)具有剛性需求屬性；水需求持續(xù)增長；污水處理市場快速發(fā)展，但增速已放緩；以水處理為主要手段的水資源循環(huán)利用是解決上述矛盾最佳方案。

第二部分

一、政策向?qū)?/strong>

近年來，膜技術(shù)水處理行業(yè)的相關(guān)政策。

二、水排放法規(guī)標準

2015年4月國務院發(fā)布“水十條”，其中明確：敏感區(qū)域(重點湖泊、重點水庫、近岸海域匯水區(qū)域)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施應于2017年底前全面達到一級A排放標準;建成區(qū)水體水質(zhì)達不到地表水Ⅳ類標準的城市，新建城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施要執(zhí)行一級A排放標準?！八畻l”提標改造投資空間預計約400億。

三、要點總結(jié)

水資源安全是國家安全的重要組成部分，近年來國家大力扶持水處理膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。排放標準越來越高，利好膜行業(yè)。

第三部分

一、膜法水處理技術(shù)概況

(一)膜技術(shù)簡介

膜技術(shù)是膜分離技術(shù)的簡稱，是仿生物學膜，通過人工材料(膜材料)實現(xiàn)不同介質(zhì)分離的技術(shù)。膜分離是以對組分具有選擇性透過功能的膜為分離載體，通過在膜兩側(cè)施加一種或多種推動力，使原料中的組分選擇性地優(yōu)先透過膜，從而達到混合物分離，并使產(chǎn)物提取、濃縮、純化等的一種新型分離過程。

膜的分離精度主要取決于其過濾孔徑大小，可分為微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)膜。膜技術(shù)廣泛用于環(huán)境、能源、電子、醫(yī)藥等各個方面。由于膜技術(shù)可以去除常規(guī)處理工藝難以去除的水污染物，在水處理領(lǐng)域的應用越發(fā)受到重視。

不同種類的膜技術(shù)分別應用于不同的細分領(lǐng)域，主要包括市政污水處理及再生、自來水處理、工業(yè)水回用、海水淡化、家用凈水器等。

（二）技術(shù)原理

膜材料(Membrane)制作：膜是具有選擇性分離功能的材料，以膜為分離介質(zhì)，通過在膜兩邊施加一個推動力(如濃度差、壓力差或電位差)時，使原料側(cè)分組選擇性的通過膜，以達到分離提出的目的。根據(jù)壓差驅(qū)動膜分類，或根據(jù)孔徑大小及可通過溶質(zhì)大小的不同，膜材料制作可分為微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)膜四種。

膜元件(Element)制作：膜元件是將膜材料以某種形式組裝在一個基本單元設(shè)備內(nèi)，通過較小體積擴大膜面積和提高膜的工作效率的裝置。膜元件的作用是用膜的選擇性分離實現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮。膜元件制作分為平板式、卷式、管式、中空纖維式四種。

膜組件(Module)制作：由若干膜元件與自控系統(tǒng)組成的設(shè)備集合體為膜組件系統(tǒng);膜組件及其系統(tǒng)是實現(xiàn)膜分離作用的主要載體。

膜材料 - 孔徑大小、過濾效果示意圖1。

（三）膜材料的材質(zhì)分類

根據(jù)制造材質(zhì)不同，膜可分為無機膜和有機膜。

無機膜主要是陶瓷膜，玻璃膜，金屬膜，其過濾精度較低，選擇性較小。有機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)、醋酸纖維素(CA)等，由于有機膜過濾精度較高，選擇性大，廣泛應用于水資源化領(lǐng)域與工業(yè)特種分離等領(lǐng)域。

目前大型水處理方案中使用較多的為偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)材質(zhì)制作的微濾/超濾膜元件。反滲透膜的制造材質(zhì)多為醋酸纖維素(CA)等。

（四）膜材料的形狀分類

根據(jù)不同形狀，膜可以分為中空纖維膜(PVDF)、平板膜(MBR)、管式膜和卷式膜。

膜的形狀是由制作和裝配工藝決定的，中空纖維膜在水處理應用領(lǐng)域使用廣泛。平板膜一般僅在水資源化領(lǐng)域中的部分工藝中使用，如部分膜生物反應器(MBR)中，管式膜則主要用于垃圾滲濾液處理和高固含量液體分離。