MBR在我国应用现状与市场发展趋势

MBR在我国应用现状与市场发展趋势
周玉芬 于淼 郑祥
中国人民大学环境学院
摘要：膜生物反应器(Membrane bioreactor，MBR)已成为城市污水和工业废水处理和回用．方面一种很有吸引力和竞争力的选择。我国虽然对MBR的应用研究起步较晚，但发展非常迅速。过去十年中，MBR已经成功应用于生活污水，洗浴废水，宾馆废水，医院废水，垃圾渗滤液，石化废水以及各种高浓度、难降解工业废水的处理。据不完全统计，目前我国投入运行或在建的MBR系统已经超过300套。截至2008年底，我国已有二十个左右日处理能力达万吨的MBR工程运行和建设中．在我国东南地区，MBR主要用来处理高浓度有机废水与难降解工业废水；在华北地区，则以市政污水处理与再生水回用为主．随着污水排放标准的日益提高、MBR投资和运行费用的逐渐降低，以及对MBR技术信心魄不断增强，未来MBR市场在中国将具有更强劲和更广泛的增长潜力。未来3—5年，MBR技术的重点推广行业将以大型污水厂改扩建工程．石化、垃圾填埋渗滤液、医院废水为重点推广行业，辅以带动MBR技术在食品、养殖等行业中的水资源再利用技术的进步。虽然中国MBR市场占据40％的全球市场份额，但目前中国MBR市场上95％应用的还是国外膜材料，使用国产膜的工程规模通常不超过5000吨／天。
关键词：膜生物反应器(MBR) 膜技术水处理
1前言
膜生物反应器(MBR)是一种新型高效污水生物处理技术，它集膜的高效分离和生物降解于一体，将污水生物处理技术与膜分离技术相结合的新型污水处理工艺IH。我国对MBR的应用研究起步相对世界较晚，始于20世纪90年代初12，j川。经过20年的发展，已有数百套MBR系统应用于生活污水、粪便污水、高浓度有机废水、含油废水的处理和净化中，工程规模从5m3／d到1 0万m5／d。随着我国水污染和水短缺问题的加重以及膜的生产技术的发展，膜材料价格的不断下降，预期在未来十年都会保持这种高速成长趋势，并大大高于国际平均增长率，同时工程数量和处理规模不断增
加。因此有必要深入了解MBR系统在我国废水处理行业的应用现状，以期为我国的MBR技术研究与应用提供参考。
2我国MBR应用进程
90年代中期，我国MBR进入了商业应用阶段。实验室规模的分置式MBR和陶瓷MBR首先分别应用于石化行业和城市污水处理Ij～i。随着浸没式MBR的出现，MBR在废水处理中的应用得以迅速发展。1996年，实验室规模的浸没式MBR首先应用于市政废水处删引。我国第一个采用MBR工艺的中水会用装置于1998年由大连大器公司设计。日处理量为200m3／d，用于处理市政废水和回收。
此后，MBR应用从实验室研究过渡到实际的工程应用，主要用于城市污水和工业污水领域。1999年，开始在印染废水行业设计和应用中试规模(10 m3／d)的分置式MBR。但是，由于膜能耗高。年，开始在印染废水行业设计和应用中试规模(10m’／d)的分置式MBR。但是MBR于膜能耗高，
2002到2004年期间，我国MBR工程主要为百吨级的小、中型规模。直到2004年后大规模的分置式MBR才开始真正应用于废水处理，每天万吨级规模的1程开始可行性研究阶段．并为实施做准备。2005年后每无上万吨级的规模工程的开始工程设计、建设、运行阶段。随着膜材料价格的稳步下降．对于我国废水的处理和回用．MBR已成为一种很有吸引力和竞争力的选择，井逐渐进^大规模商业化应用阶段”“M。据不完全统计．目前我国投^运行或在建的MBR系统已经超过300套。
已有近10套万吨级MBR系统在中国市政污水处理厂得到应用，如表1所示。己投入运行的规模最大的MBR系统是位于北京市顾义温榆河的污水处理系统，设计平均流量100，000m％

3 MBR在各应用领域分布
目前中国的MBR系统主要应用于以下四大领域：城市污水处理与回用，高浓度有机废水、难降解工业废水以及公共敏感卫生区域废水。以处理能力计，中国57％的MBR系统应用于市政污水处理，见图1


相对于市政污承赴理，MBR对古油．食品加工等高浓度、有毒、难降解的工业废水处理提供了一种大有发展前景的处理拄术，且MgR在技术上的优势，决定了其可以对常规方法难以处理的污永进行有效的处理。90年代以来，随着应用研究的发展，MBR处理污水工程已经成功从生活污水的处理扩展到食品、啤酒、石化、屠宰、医药、垃圾渗滤{瘦等工业废水的处理t建立了数个万吨级的MBR工业废水处理工程。以处理能力计．MBR在中国各种工业废水处理中应用的比例如图3所示。典型工程有大亚湾石化‘石化废水．2．5万m3／d)，天津空蜷(工业废水．3万m3／d)

中国的石化企业酱遍存在吨油水耗偏大的问题，对新鲜水的需求量报大。企业往往是面对着一边是大量排放的污水，一边新鲜水源的不足的境况．水资源的短缺，直接制约了企业下一步发展的状况。因此石化企业纷纷尝试使用先进的污水处理与回用技术，以期实现污水的回用与资源化。表2为MBR在中国丈型石化污水水处理工程中的应用

4 MBR的推广重点
未来3—5年，MBR技术的重点推广行业将以大型污水厂改扩建工程、石化、垃圾填埋渗滤液、医院废水为重点推广行业，辅以带动MBR技术在食品、养殖等行业中的水资源再利用技术的进步。
4．1大型污水厂改扩建工程
北京2008奥运会的举办为MBR产业带来发展机遇。作为“绿色奥运”项目的一个组成部分，北京北小河污水处理厂采用MBR技术进行改扩建工程。扩建后，北京北小河污水处理厂的日处理污水能力至少是原来的2倍(从40000立方米提高到100000立方米)，保证奥运公园的补水要求。同时，北京密云再生水厂、温榆河污水厂的相继建成。北小河污水处理厂、密云再生水厂、温榆河污水采用MBR技术的成功经验也鼓舞更多的城市
采用MBR技术进行大型市政污水处理厂的改扩建工程。2008年，江苏的无锡市选择MBR水处理解决方案来帮助太湖恢复水质。GE、Siemens、碧水源分别签约承担了梅村污水处理厂(3万吨／天)、新城污水处理厂(3万吨／天)、无锡硕放水处理厂(2万吨／天)、无锡城北处理厂(5万吨／天)的MBR升级改造项目。
现有的城市污水处理厂的更新升级，主要是针对出水难以达标或处理流量剧增而占地面积无法扩大的情况。截至2008年底，已有多个城市采用MBR工艺对现有城市污水处理厂进行升级改造，处理能力达到40万m3／d。城市污水处理中采用的绝大多数为运行成本相对要低的沉浸式MBR。对于城市污水的处理和回用，MBR已经成为一种很有吸引力和竞争力的选择，并逐渐进入大规模的应用阶段。
4．2高浓度有机废水处理
高浓度有机废水是一种较普遍的点源污染，全国造纸、制糖、酒精、皮革、合成脂肪酸等行业每年高浓度有机物水的排放量很大，这类污水采用常规活性污泥法处理尽管有一定作用，但是出水水质难以达到排放标准的要求。而MBR在技术上的优势。决定了它可以对常规方法难以处理的污水进行有效的处理。
4．3医院污水处理
长期以来，医院废水的处理一直是中国环境污染防治工作的薄弱环节。医院产生的废水中含有大量的细菌、病毒等致病微生物，具有空间污染、急性传播和潜伏性传染的危险。如果不经妥善处理就排放入天然水体或市政管网，将会导致环境的污染，引发病毒的扩散、变异甚至流行病的爆发。目前全国已有数十个工程(>100 m3／d)在医院污水处理系统中运行，最大处理规模为2000 m3／d。与传统的医院污水处理工艺相比，MBR可以有效地节约消毒剂，缩短接触时间，降低消毒工艺的运行费用，周时减少消毒剂残留对自然生态环境的影响。现有工程实践表明：MBR工艺能够有效地节约消毒剂，将消毒剂的使用量降低到5—10％；同时将反应时间缩短为常规工艺的2．5—5％，这对于降低消毒工艺的运行费用，减少消毒副产物与消毒剂残留，对减少生态风险具有积极意义。MBR技术将减少出水中的悬浮物、降低后续消毒单元消毒剂投加的剂量与减少含污泥的产生及气溶胶的排放结合起来，十分适用于中国医院污水的处理。
4．4畜禽养殖屠宰行业
近年来，中国畜禽养殖业迅猛发展，导致了养殖污染的加剧。畜禽规模养殖过程中产生的大量生物粪肥污染环境的问题。不仅是个棘手的难题，而且亦已成为养殖业发展的严重障碍。畜禽屠宰场和养殖场等污水中含有大量的病原微生物， SARS与近年来禽流感疫情的发生，给这些分散点源的废水的排放提出了新的公共卫生安全要求。MBR技术将减少出水中的有机物浓度、降低后续消毒单元消毒剂投加的剂量结合起来．十分适用于中国畜禽屠宰场和养殖场等行业的高浓度有机污水处理．在中国畜禽养殖和屠宰行业的污水处理领域具有很大的应用潜力。

5总结
随看工业及城市化的发展，大量生活污水和1=业废水的肆意排放带来了严重的水环境污染并导致全球的水资源短缺。MBR作为一种水污染控制和水回用的高薪技术则受到越来越多的重视。经过近二十年的发展，MBR已成为我国城市污水和工业废水的处理和回用方面一种很有吸引力和竞争力的选择。目前，我国MBR的市场正在加速成长，工程数量和处理规模不断增加。随着膜制造技术的日渐成熟及国产化，膜质量的提高和膜制造成本的降低及相关的工程经验的积累，MBR的投资与运行费用也会随之大幅度降低，因此MBR在废水的处理与回用领域的应用具有很大的潜力。