水处理调研报告(科普)

1、水处理背景、分类及市场规模

1.1水处理背景

由于人口的增长、盲目的开采、肆意的浪费带来的水环境污染问题，使得人均可利用的水资源日趋紧张。目前全世界有20亿人口因为水源不足导致饮水得不到保证，80个国家正面临着中到高度缺水的压力。预计到2025年，2/3的世界人口可能面临水资源短缺。

随着经济的高速发展、人口的急剧增长、城市化建设迅速的加快。在我国水资源和水污染形势更是严峻。全国近700个城市中的400余个城市常年供水不足，其中有100多个城市严重缺水，日缺水量达2000万立方米。全国50.8%的地表水已经受到严重污染，不能作为生活用水直接使用。七大水系中的氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类的污染指数严重超标。

随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，社会对提高饮水质量、污水处理及污水资源化的呼声正日趋强烈。根据相关机构预计“十二五”废水治理投入将达1.2万亿元，占环保总投入32%，同比“十一五”增31%，“十二五”规划点“水”成“金”。

1.2水处理行业分类

水处理是为了使水质满足特定环境及回用的用途，通过物理、化学和生物手段，对水质进行治理、去除或增加水中某些对生产、生活及环境不需要或需要物质的全过程。

水处理领域涉及的范围主要是自来水的生产及供应，污水处理及其再生利用，其他水处理、利用与分配等三大类。从实际运行角度看，水处理行业可划分如图一：

图1 水处理行业细分图

1.3水处理行业市场规模

据《中国经济报告》课题组水资源利用产业研究部统计，2008 年我国水处理环保行业市场规模达到1,000 亿元，其中循环水系统治理行业为77 亿元，水资源综合治理行业为453.4 亿元，其余部分总计达到469.6 亿元，主要是由自来水供应、海水淡化、特种工业污水处理及其他水处理行业构成。《中国经济报告》课题组水资源利用产业研究部对未来几年的市场规模进行了粗略估算，预计2013年循环水系统治理和水资源综合治理市场规模可达到1133.4亿元，整体水处理行业市场规模年增长率在20%以上。

2、水处理技术及主要设备

2.1水处理技术

循环水处理技术归根结底就是要回答在控制水质指标的前提下，如何保障系统稳定可靠运行及降低处理成本；如何有效提高浓缩倍数、节约水资源和二次污染排放等问题。目前，循环水系统治理领域的主要技术是物理方法和化学方法。

水资源综合治理领域尚未形成具有全部功能的生产工艺，各种技术方法散见于污水、景观水、雨洪等相关水处理领域。常见的污水处理工艺有：活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法、膜分离法、生物活性炭技术、臭氧处理技术、生物接触氧化法等。

自来水生产的传统技术为絮凝-沉淀-过滤-消毒，目前大多数自来水厂均改造采用膜技术生产自来水，而且目前市场上的纯净水也均采用膜技术生产。据相关机构报道，污水处理、自来水净化及再生水处理等水务行业各大细分领域，其产业化发展都须采用目前已渐渐成为市场主流的分离膜处理工艺。

2．2水处理主要设备

水处理的通用设备包括泵、管、阀、风机等。水处理专用设备包括：曝气设备、污泥处理设备、膜及膜设备、净水纯水设备、药剂和消毒设备及自动控制系统等等。其中目前市场常用的膜及膜设备包括：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。

微滤（MF）

微滤又称微孔过滤，它属于精密过滤，截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。

基本原理是筛分过程，操作压力一般在0.7-7kPa，原料液在静压差作用下，透过一种过滤材料。过滤材料可以分为多种，比如折叠滤芯、熔喷滤芯、布袋式除尘器、微滤膜等。透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜而被去除。

在水处理行业主要应用于中水回用和净水制备，用于去除水中的悬浮物，微小粒子和细菌。

✧超滤（UF）

超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在20－1000A°之间。中空纤维超滤器（膜）具有单位溶器内充填密度高，占地面积小等优点。超滤膜孔径在0.002-0.1 μm 之间，在压力差的推动下过滤掉原水中悬浮固体、胶体、大分子物质、细菌、病毒等，对BOD和COD有部分的去除率，只允许水和小分子物质通过，具体如图2所示。

图2 超滤分离功能示意图

按照过滤方式的差异，超滤可以分为死端过滤和错流过滤。死端过滤，又叫全量过滤，过滤时原液中的水分子全部渗透过超滤膜，没有浓缩液流出。死端过滤操作简单，适于小规模场合。对于固含量低于0.1%的物料通常采用死端过滤。错流过滤，过滤时有一部分的浓缩液体从超滤膜的另一端排掉，如图3所示。与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平，抗污染能力强。

✧纳滤（NF）

纳滤( NF，Nanofiltration)是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。与其他压力驱动型膜分离过程相比，出现较晚。它的出现可追溯到70年代末J.E. Cadotte的NS-3 0 0膜的研究，之后，纳滤发展得很快，膜组器于80年代中期商品化。纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来，如CA、CTA膜、芳族聚酰胺复合膜和磺化聚醚砜膜等。但与反渗透相比，其操作压力更低，因此纳滤又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”( Loose RO )。

✧反渗透（RO）

反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液，如图3所示。

图3 反渗透工作原理图

反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单，能耗低，近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水淡化、锅炉用水软化和废水处理，并与离子交换结合制取高纯水，目前其应用范围正在扩大，已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。

2．3膜产品的市场情况

目前在国内水处理行业中主要应用的膜产品是超滤膜（UF）和反渗透膜（RO），其中超滤膜主要用于自来水生产、工业污水处理、反渗透的预处理等，反渗透主要应用于纯水制备、海水淡化等。

据了解，现今中国国内市场上的反渗透膜98%均为进口，主要的厂商有海德能、陶氏、东丽等。相比之下，超滤的市场基本为国内外膜均分。国内主要厂家有：天津膜天、海南立升、浙江欧美、北京碧水源等，国外竞争者有：澳大利亚的西门子、荷兰的诺瑞特、美国的海德能、日本的旭化成等。国产膜相比进口膜价格便宜，但膜性能方面所有欠缺。

3、常见的中空纤维膜材料

目前市场上比较常见的中空纤维膜材料有聚砜（PS）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙稀（PVC）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）等六类。

其中，PS多用于水质较好的处理过程（如纯水制备）、血液透析、气体分离等领域。PE、PP、PVC多用于水净化领域（如自来水处理等）。PES的适应性较强，可适用于水净化、中水回用等领域。PVDF适应性最强，可适用于水净化、中水回用、工业废水处理等各个领域。

3.1主要超滤膜材料性能的评价

超滤用于地表水、工业水处理或反渗透预处理时，对于材质的关心主要集中