純水設(shè)備分析中國(guó)膜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略
【蘭州純水設(shè)備http://smarts-edu.cn】作為材料科學(xué)和過(guò)程工程科學(xué)等諸多學(xué)科交叉結(jié)合、相互滲透而產(chǎn)生的膜技術(shù)，特別適于現(xiàn)代工業(yè)對(duì)節(jié)能降耗、低品位原材料再利用和環(huán)境治理與保護(hù)等重大需求，成為實(shí)施國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。膜分離技術(shù)推廣應(yīng)用的覆蓋面可以反映出一個(gè)國(guó)家過(guò)程工業(yè)、能源利用和環(huán)境保護(hù)的水平。
過(guò)去20多年間，中國(guó)在膜領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在面向我國(guó)水資源、能源、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造等方面的重大需求，初步建立了面向應(yīng)用過(guò)程的膜材料設(shè)計(jì)與制備理論框架，形成了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的膜材料與膜過(guò)程，為我國(guó)的節(jié)能減排與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造作出了突出貢獻(xiàn)。與此相對(duì)應(yīng)的是中國(guó)膜行業(yè)總產(chǎn)值高速增長(zhǎng)，年產(chǎn)值從1993年的2億人民幣上升到2017年的1800億人民幣，預(yù)計(jì)未來(lái)五年中國(guó)膜行業(yè)年產(chǎn)值有望達(dá)到3000億人民幣。
快速成長(zhǎng)的中國(guó)膜產(chǎn)業(yè)也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：
應(yīng)用層次偏低，應(yīng)用領(lǐng)域偏窄; 純水設(shè)備
膜產(chǎn)業(yè)配套能力不足;
膜產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，由于膜行業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)不到位，導(dǎo)致無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，技術(shù)升級(jí)緩慢，產(chǎn)業(yè)附加值低等問(wèn)題;
企業(yè)規(guī)模普遍偏小，開拓國(guó)際市場(chǎng)的能力較弱。
中國(guó)膜市場(chǎng)的規(guī)模到底有多大?如何科學(xué)評(píng)估中國(guó)膜技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力?如何提升膜產(chǎn)業(yè)的附加值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?如何提升龍頭企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈整合能力建立、健全膜產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)機(jī)制，為我國(guó)膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供良好的發(fā)展環(huán)境?如何推動(dòng)中國(guó)膜企業(yè)走向國(guó)際市場(chǎng)?這些都是中國(guó)膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中需要回答的重要問(wèn)題。
研究?jī)?nèi)容
為了回答這些問(wèn)題，從2008至今，以鄭祥博士為首的中國(guó)人民大學(xué)“膜技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心”研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心、伊利諾伊香檳分校這五大機(jī)構(gòu)，組織環(huán)境科學(xué)與工程、材料科學(xué)與工程、圖書情報(bào)學(xué)、管理學(xué)四大學(xué)科的專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行連續(xù)十年的研究工作。主要研究?jī)?nèi)容如下：
系統(tǒng)調(diào)研主要膜技術(shù)在全球膜市場(chǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，陸續(xù)完成對(duì)中國(guó)、美國(guó)、日本、歐洲、中東五大區(qū)域的膜市場(chǎng)現(xiàn)狀、膜技術(shù)研發(fā)動(dòng)向與發(fā)展趨勢(shì)的調(diào)查與評(píng)估。
對(duì)2008—2017這十年中國(guó)膜市場(chǎng)所面臨的宏觀及中觀行業(yè)政策環(huán)境、市場(chǎng)熱點(diǎn)與關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析。
采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法與專家調(diào)查法對(duì)中國(guó)膜技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估。
對(duì)膜技術(shù)在我國(guó)市政與工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，特別針對(duì)膜在工業(yè)領(lǐng)域(電力、鋼鐵、石化三大行業(yè))、市政污水資源化、市政飲用水深度處理與民用凈水產(chǎn)品四大領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來(lái)的應(yīng)用前景進(jìn)行評(píng)估。
系統(tǒng)分析國(guó)內(nèi)具有代表性的30家膜企業(yè)與全球15大著名膜企業(yè)的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)、核心業(yè)務(wù)及核心競(jìng)爭(zhēng)力。純水設(shè)備
這些研究工作有效地連接經(jīng)濟(jì)、商學(xué)、文獻(xiàn)情報(bào)學(xué)的宏觀分析緯度和膜分離產(chǎn)業(yè)企業(yè)管理的微觀分析緯度，將定性分析和定量分析恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合起來(lái)，對(duì)全球特別是膜分離市場(chǎng)現(xiàn)狀、存在問(wèn)題、技術(shù)研發(fā)動(dòng)向與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查;對(duì)全球主要膜分離企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行評(píng)估。
案例:MBR在我國(guó)大規(guī)模應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)力分析
從2005年開始，處理規(guī)模在萬(wàn)噸以上的MBR工程年新增規(guī)模迅速擴(kuò)大(見下圖)。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高和民眾對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)以及膜材料價(jià)格的下降，MBR工藝開始在全國(guó)多地大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，出現(xiàn)了北京清河污水處理廠(15×104m3/d)、廣州京溪污水處理廠(10×104m3/d)、南京城東污水處理廠(15×104m3/d)、昆明第十污水處理廠(15×104m3/d)、武漢三金潭污水處理廠(20×104m3/d)等超十萬(wàn)噸以上處理規(guī)模的MBR工程。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)投入運(yùn)行或在建的MBR系統(tǒng)已有200多個(gè)萬(wàn)噸級(jí)MBR系統(tǒng)在市政污水處理領(lǐng)域得到應(yīng)用。預(yù)計(jì)到2018年底，我國(guó)投入運(yùn)行的MBR系統(tǒng)累計(jì)處理能力將超過(guò)1400萬(wàn)m3/d。
案例:MBR在我國(guó)大規(guī)模應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)力分析
案例:MBR在我國(guó)大規(guī)模應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)力分析
短短十年的時(shí)間，MBR在中國(guó)的應(yīng)用呈現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，處理規(guī)模從不足50萬(wàn)m3/d(2007年)上升到1200萬(wàn)m3/d(2017年)。哪些因素推動(dòng)了MBR技術(shù)在我國(guó)的高速發(fā)展?
(1)政治因素—舉國(guó)體制帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇
華北地區(qū)：北京地處內(nèi)陸華北地區(qū)，水資源嚴(yán)重短缺。北京市政府為了體現(xiàn)“科技奧運(yùn)、綠色奧運(yùn)和人文奧運(yùn)”的理念，把目光聚焦到污水膜法處理技術(shù)，于2005-2007年間先后建立了密云再生水廠(4.5萬(wàn)m3/d)、北小河污水處理廠(6萬(wàn)m3/d)、懷柔污水處理廠(3.5萬(wàn)m3/d)、溫榆河污水處理廠(10萬(wàn)m3/d)等多個(gè)大型MBR市政污水處理廠，由清河再生水處理廠和北小河污水處理廠出水聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)以保證奧運(yùn)公園的補(bǔ)水要求，使奧運(yùn)公園成為當(dāng)時(shí)全球最大的以再生水為唯一水源的人工水景。這些污水處理廠成為北京城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，也為中國(guó)發(fā)展MBR產(chǎn)業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。
華中地區(qū)：南水北調(diào)工程旨在緩解中國(guó)華北和西北地區(qū)水資源短缺的現(xiàn)狀，中線區(qū)的水源保護(hù)決定著中線水源的水質(zhì)，水源水質(zhì)量很大程度上直接決定整個(gè)南水北調(diào)工程的成敗。十堰市是南水北調(diào)水源核心區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū)，處于長(zhǎng)江流域的中北部、漢江流域的中上游與水源地丹江口水庫(kù)。神定河因接納十堰市的工業(yè)、生活廢污水，油類污染較為嚴(yán)重。為保護(hù)水源水，2009年神定河建成了當(dāng)時(shí)最大的MBR污水處理廠(11萬(wàn)m3/d)。
華南地區(qū)：2010年，廣州為了實(shí)現(xiàn)“綠色亞運(yùn)”的目標(biāo)，建成了設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬(wàn)m3/d地埋式MBR污水處理系統(tǒng)——京溪污水處理廠。MBR技術(shù)在廣州亞運(yùn)會(huì)期間的成功應(yīng)用，為MBR技術(shù)在華南地區(qū)的推廣應(yīng)用起到了很好的示范作用。
(2)經(jīng)濟(jì)因素—規(guī)模效應(yīng)與技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的影響
MBR噸水總投資費(fèi)用為2100～7000元，平均約3800元，直接工程費(fèi)用為2000～4500元(包括土建、安裝、膜系統(tǒng)及其它設(shè)備)之間。投資費(fèi)用的差異與應(yīng)用領(lǐng)域(污水處理、污水深度處理、地表水處理、雨水處理)、項(xiàng)目建設(shè)時(shí)期(新建、擴(kuò)建、升級(jí)改造項(xiàng)目)、膜組件廠商、結(jié)構(gòu)形式(地上式、半地下式和全地下式)等均有較大關(guān)系。MBR工藝的處理成本主要是由電費(fèi)、藥劑費(fèi)(外加碳源、除磷、膜清洗、消毒)、人工費(fèi)、污泥處理與處置和膜組器與設(shè)備的折舊費(fèi)用(壽命)等組成。其中，噸水運(yùn)行能耗、膜價(jià)格和膜使用壽命是影響MBR運(yùn)行費(fèi)用的關(guān)鍵因素(后兩者影響膜的折舊費(fèi)用)，膜通量和膜價(jià)格是影響MBR投資費(fèi)用的關(guān)鍵因素。
2003年以來(lái)，中國(guó)MBR膜的耐污染性、膜使用壽命、膜通量等指標(biāo)都有大幅度提高，在市政污水處理領(lǐng)域的MBR工程項(xiàng)目，MBR設(shè)計(jì)平均膜通量從15年前的8~12L/㎡/h上升到15~25L/㎡/h之間，膜的使用壽命也從15年前的1-2年上升到3-5年之間。而膜價(jià)格在過(guò)去15年不僅沒(méi)有提高，反而略有降低，考慮到過(guò)去15年中國(guó)的通貨膨脹因素，膜價(jià)格幾乎下降到15年前1/3到1/4的水平。在不斷的實(shí)踐應(yīng)用和研發(fā)過(guò)程中，MBR在工程建設(shè)和運(yùn)行中的一些問(wèn)題逐步得到了改進(jìn)和突破，為MBR技術(shù)在我國(guó)市政污水處理項(xiàng)目中更多的應(yīng)用奠定了工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)。膜材料的不斷進(jìn)步、膜組件的更新和不斷累積的工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)推動(dòng)了MBR的大規(guī)模應(yīng)用。
(3)生態(tài)敏感區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)的提高—“三河三湖”治理的需求推動(dòng)
經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人口增加以及農(nóng)業(yè)面源污染使得我國(guó)城市湖泊大部分均處于富營(yíng)養(yǎng)化的狀態(tài)。2007年，太湖藍(lán)藻大規(guī)模爆發(fā)，一夜之間數(shù)百萬(wàn)群眾的飲用水受到嚴(yán)重威脅，引發(fā)了無(wú)錫供水危機(jī)。太湖藍(lán)藻事件后，為削減太湖流域排污總量，太湖流域的污水處理廠執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，排放標(biāo)準(zhǔn)的提高是MBR工藝在中國(guó)水資源較為充沛的東南地區(qū)大規(guī)模應(yīng)用的主要原因。與此同時(shí)，嚴(yán)控出水水質(zhì)的環(huán)保監(jiān)督力度加大也進(jìn)一步加速了MBR的應(yīng)用，滇池流域的昆明市的大規(guī)模應(yīng)用可見一斑。
表1MBR在生態(tài)敏感區(qū)的應(yīng)用
表1MBR在生態(tài)敏感區(qū)的應(yīng)用
(4)污水回用的需求
中國(guó)是全球最缺水的國(guó)家之一，水資源的短缺使市政污水進(jìn)行再生回用成為缺水地區(qū)的訴求。MBR的出水水質(zhì)可滿足多種再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在回用用途和出水水質(zhì)保障率上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝進(jìn)行深度處理后的水質(zhì)，因此，回用水的需求是MBR工藝在中國(guó)大規(guī)模應(yīng)用的另一原因。北京、天津、內(nèi)蒙古等嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性缺水的地區(qū)采用MBR主要出于污水回用的目的。
(5)土地升值帶來(lái)的影響
隨著城市化發(fā)展的不斷推進(jìn)，市區(qū)用地趨于緊張、空間利用率要求也不斷提高，同時(shí)，人們對(duì)城市生活環(huán)境水平要求也不斷提升。MBR工藝由于其污泥濃度高，占地面積小，單體構(gòu)筑物少于傳統(tǒng)工藝，使其在一些地區(qū)得到青睞。用于市政污水的平均占地面積是0.9㎡/(m3/d)，而包含三級(jí)處理的傳統(tǒng)工藝市政污水處理廠的占地面積標(biāo)準(zhǔn)是1.2～1.6㎡/(m3/d)。如果進(jìn)一步考慮征地費(fèi)用，由于MBR技術(shù)占地面積較小，投資差距會(huì)進(jìn)一步縮小。近年來(lái)，由于在建成區(qū)內(nèi)規(guī)劃污水處理廠存在建設(shè)用地小，衛(wèi)生防護(hù)距離不足等情況，近年來(lái)，越來(lái)越多的城市選擇了采用MBR工藝建造地下式污水處理廠。地下式MBR污水廠建成后，地表可以建成綠地、公園，節(jié)省用地空間，對(duì)周邊用地產(chǎn)生的影響減小。如廣州京溪污水處理廠(10×104m3/d)、昆明市第十污水處理廠(15×104m3/d)、山西太原晉陽(yáng)污水處理廠(12×104m3/d)均采用了MBR工藝建造地下式污水處理廠。
小結(jié)
2010年前，MBR在中國(guó)的應(yīng)用規(guī)模較大的地區(qū)主要集中在北京、江蘇、廣東及湖北等地。2010年后MBR的應(yīng)用規(guī)模在不斷擴(kuò)大，應(yīng)用的地域也迅速擴(kuò)展到西南、西北及東北等之前應(yīng)用較少的地方，向全國(guó)范圍內(nèi)擴(kuò)大應(yīng)用。MBR在中國(guó)的大規(guī)模應(yīng)用不僅得益于北京奧運(yùn)會(huì)中北小河污水處理廠、密云再生水廠等MBR工程項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，還與水資源短缺的加劇，水回用市場(chǎng)需求增大，南水北調(diào)對(duì)水源地的保護(hù)，城市土地資源緊張的現(xiàn)狀，以及國(guó)內(nèi)膜企業(yè)的快速發(fā)展壯大等因素有密不可分的關(guān)系。
展望
中國(guó)人民大學(xué)“膜技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心”研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)圍繞國(guó)家環(huán)境保護(hù)宏觀戰(zhàn)略與膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策設(shè)計(jì)、綠色金融與膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展資金機(jī)制、膜技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐等領(lǐng)域，突出科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)管理相融合、突出基礎(chǔ)研究與技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合，搭建“產(chǎn)、學(xué)、研、用”緊密結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的開放式研究團(tuán)隊(duì)，在科技開發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、咨詢服務(wù)等多方面為政府和企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理提供扎實(shí)的決策依據(jù)，推動(dòng)我國(guó)膜產(chǎn)業(yè)科學(xué)健康發(fā)展。純水設(shè)備，醫(yī)用GMP純化水設(shè)備 ，醫(yī)用水處理設(shè)備。 蘭州純水設(shè)備 。
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