1 研究背景

 

在環(huán)境問(wèn)題備受關(guān)注的今天，污水排放標(biāo)準(zhǔn)日趨收緊，導(dǎo)致污水處理工藝選擇頗受關(guān)注。考慮到污水處理廠建設(shè)用地緊張等因素，膜生物反應(yīng)器（mbr）因其單位體積生物量高、占地節(jié)省、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)迅速進(jìn)入國(guó)人視野，已在許多新建或升級(jí)改造污水處理廠中獲得廣泛應(yīng)用。

 

然而，審視我國(guó)“雙碳”目標(biāo)，污水處理廠也面臨著碳減排、甚至碳中和問(wèn)題。mbr工藝似乎出水水質(zhì)好、占地面積小，但其劣勢(shì)亦十分明顯。在mbr工藝工程應(yīng)用中，膜污染以及由此而引起的膜通量下降所導(dǎo)致的能耗過(guò)高問(wèn)題勢(shì)必會(huì)造成污水處理碳排放量強(qiáng)勢(shì)增加。而膜清洗/頻率高、膜絲（有機(jī)纖維膜）斷裂/更換頻繁等一系列問(wèn)題也會(huì)間接增加碳排放量。mbr這些缺點(diǎn)使得基層用戶普遍否定這種工藝。

 

然而，對(duì)mbr工藝?yán)⒈壮植煌^點(diǎn)的人群往往各執(zhí)一詞，似乎很難彼此說(shuō)服對(duì)方。因此，需要找到一種定量評(píng)價(jià)mbr工藝優(yōu)劣的技術(shù)指標(biāo)或評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。研究從mbr工藝優(yōu)、劣兩方面因素入手，充分考慮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境三方面綜合效應(yīng)，通過(guò)建立與傳統(tǒng)工藝相比的評(píng)價(jià)模型，揭示出mbr工藝優(yōu)、缺點(diǎn)，并評(píng)價(jià)其可持續(xù)性。

 

2 研究?jī)?nèi)容

 

mbr工藝所謂良好出水水質(zhì)其實(shí)質(zhì)是膜對(duì)ss的有效截留作用，可至出水ss￡5 mg/l。但是，mbr對(duì)溶解性cod、n、p的去除作用幾乎無(wú)濟(jì)于事，對(duì)日益提高的氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)作用不大。事實(shí)上，膜對(duì)微生物的作用不過(guò)是是聚集生物量而已（因此會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器體積減少），而對(duì)生化反應(yīng)過(guò)程影響甚微。

 

然而，膜截留、分離帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)是膜污染以及由此引起的膜通量下降、能耗過(guò)高、頻繁膜清洗等一系列運(yùn)行問(wèn)題。mbr工藝可持續(xù)性量化評(píng)價(jià)需考慮因素雖然復(fù)雜，但可以可持續(xù)性能評(píng)價(jià)指數(shù)作為依據(jù)建立評(píng)價(jià)模型，共考慮三方面內(nèi)容：

 

1）污水處理廠工藝投資與運(yùn)行費(fèi)用，主要包括基本建設(shè)與運(yùn)行管理費(fèi)用；

 

2）工藝運(yùn)行效果及其穩(wěn)定性，涵蓋工藝對(duì)涉及污染物去除效果、工藝運(yùn)行穩(wěn)定性、工藝運(yùn)行管理復(fù)雜性等指標(biāo)；

 

3）工藝資源回收與利用程度，主要考量工藝對(duì)資源的回收與利用能力（涵蓋電耗及藥耗帶來(lái)的間接碳排放）。通過(guò)評(píng)價(jià)模型，可以比較與評(píng)價(jià)mbr與傳統(tǒng)工藝可持續(xù)性指數(shù)（表1），從而計(jì)算出不同地域、不同規(guī)模污水處理廠采用mbr工藝的可持續(xù)性評(píng)價(jià)指數(shù)。

3 結(jié)論

 

對(duì)mbr工藝產(chǎn)生的可持續(xù)性能評(píng)價(jià)指數(shù)模型計(jì)算結(jié)果（圖1）顯示，mbr工藝較傳統(tǒng)工藝在可持續(xù)性方面表現(xiàn)不佳，或者說(shuō)，mbr從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)并不是一種可持續(xù)性工藝。究其原因，主要是過(guò)高能耗與運(yùn)行費(fèi)用完全抵消了其在良好出水水質(zhì)與緊湊占地方面的優(yōu)勢(shì)。子項(xiàng)因子及模型權(quán)重因子敏感性分析揭示（圖1），在合理模型參數(shù)取值范圍內(nèi)mbr工藝在很大程度上都難以具有可持續(xù)性。

4 mbr全球應(yīng)用現(xiàn)狀

 

國(guó)際權(quán)威mbr應(yīng)用網(wǎng)對(duì)世界范圍內(nèi)近20年來(lái)700余座大型mbr污水處理廠應(yīng)用情況進(jìn)行了逐年統(tǒng)計(jì)，并繪制了如圖2所示的mbr工程應(yīng)用趨勢(shì)。本課題組也統(tǒng)計(jì)世界范圍內(nèi)大型mbr項(xiàng)目（表2）。可以看到，進(jìn)入21世紀(jì)后，mbr技術(shù)首先在北美和歐洲獲得青睞，新增項(xiàng)目也都集中在這兩個(gè)區(qū)域。隨后，亞洲和其它地區(qū)（主要為澳洲?北非）迅速跟進(jìn)。mbr工程應(yīng)用在2009~2012年間達(dá)到鼎盛時(shí)期；然而，從2013年開始mbr工程應(yīng)用出現(xiàn)大幅回落，直至近兩年應(yīng)用數(shù)量只有鼎盛時(shí)期10%。

 

mbr工程應(yīng)用衰落是全球性的，歐洲和北美經(jīng)歷了21世紀(jì)最初十年“熱戀”后突然“失戀”，新增項(xiàng)目數(shù)量銳減；2009年后亞洲成為mbr工程應(yīng)用的主力，以至于2012年后全球大型mbr項(xiàng)目主要集中在中國(guó)本土境內(nèi)。圖3顯示的世界mbr預(yù)計(jì)年復(fù)合增長(zhǎng)率也同樣顯示出，2014年后世界mbr市場(chǎng)增長(zhǎng)主要由亞太地區(qū)所主導(dǎo)導(dǎo)，其中，中國(guó)增長(zhǎng)量對(duì)亞太地區(qū)總增長(zhǎng)有著絕對(duì)的貢獻(xiàn)份額。

除中國(guó)外，mbr工藝在全球范圍應(yīng)用每況愈下并非偶然現(xiàn)象，高能耗與膜污染所致高碳排、高成本乃主因。著眼于未來(lái)可持續(xù)發(fā)展，mbr工藝要想取得可持續(xù)發(fā)展，除非顛覆性（breakthrough）解決膜污染問(wèn)題。否則，高碳排將永遠(yuǎn)伴隨其一生。在目前情況下，mbr似乎只適用一些特定限制情況，如，土地極度匱乏、利用有限空間、嚴(yán)重缺水和水比油貴地區(qū)。即使在這樣的應(yīng)用場(chǎng)景下，mbr也不是唯一選擇，例如，好氧顆粒污泥（ags）技術(shù)在各方面均顯得比mbr具有優(yōu)勢(shì)。因此，對(duì)普遍采用mbr的中國(guó)地下污水處理廠來(lái)說(shuō)，今后升級(jí)改造只有ags唯一選擇。

 

來(lái)源：北極星水處理網(wǎng)

 

【第十一屆上海國(guó)際泵閥展】

2021年，是上海國(guó)際泵閥展迎來(lái)的第一個(gè)十周年，也是見證許多同行新老朋友的瞬間與永恒，成長(zhǎng)與蛻變；在已走過(guò)的“過(guò)去10年”中，上海國(guó)際泵閥展讓大家感知到了一個(gè)泵管閥品牌展會(huì)的信念。flowtech china（2022）第十一屆上海國(guó)際泵管閥展覽會(huì)（簡(jiǎn)稱“上海國(guó)際泵閥展”）以10年為起點(diǎn)，將于2021年6月2-4日在上海國(guó)家會(huì)展中心（虹橋）重新再出發(fā)，發(fā)揮品牌展會(huì)國(guó)際化平臺(tái)的作用，利用多年積累的資源和經(jīng)驗(yàn)，為展商和觀眾提供了一個(gè)集展示、交流、采購(gòu)、線上四位一體的多模式商貿(mào)綜合體平臺(tái)！