对水与废水膜处理工艺的经济评估

学号： 08415310

常州大学

毕业设计（论文）外文翻译

（2012届）

外文题目Economic assessment of membrane processes for water

and waste water treatment

译文题目对水与废水膜处理工艺的经济评估

外文出处J oumal of Membrane Science 102(1995)77-91

学生陈德伟

学院怀德学院专业班级给水081 校内指导教师李稳专业技术职务讲师

校外指导老师专业技术职务

二○一一年十二月

对水与废水膜处理工艺的经济评估

摘要：

由于在未来对水处理具有更高的标准，并且要减少对环境的影响，膜处理越来越被认为是一种可以用来解决常规水与污水治理的方法。然而，由于投入高，运行成本高致使膜在这方面的应用受到限制。这篇文章从经济学的角度来看待膜处理在污水处理上的应用。广泛的试验工厂试验的结果已经确定了使用一系列的超滤和微滤膜处理的成本。影响整体成本的最重要的因素就是膜的成本，即膜更换的频率和功率。文章里面涉及了选择最合适的膜和每种应用方案的最佳条件的重要性，并在膜系统的成本和传统的处理工艺之间做了比较。在一些应用领域中已被证明了其使用膜的成本效益。

关键词：经济学；优化；水处理；废水处理；膜

1.介绍：

膜处理拥有比常规水与污水治理方法更多的优势，包括更高的标准，减少对环境的影响，减少对土地资源的占用以及具有潜在移动处理机制的可能。潜在的应用领域包括污泥脱水，废水消毒，固体颗粒和细菌从供水中脱离，海水反渗透淡化等。然而，除了淡化之外，膜的应用只限于水厂，并没有被广泛地应用到别的方面。主要的原因包括以下几点：（1）高投入和运行成本；（2）传统的处理方法能达到现有的监管标准；（3）从净水中脱离化学废物存在着难度；（4）在应用领域缺乏对膜的使用经验。

膜处理方法只有达到监管标准或者在成本上不比现今方法昂贵，才能在水厂找到更广阔的应用。潜在的低成本在供水治理方面使用膜技术的可能性已经被广泛地调查研究。被认为可行的应用领域包括去色[1]，去三卤甲烷以及其他产品消毒[2,3]，悬浮颗粒和细菌的去除，铁的去除[4]。Hardiman et al.已经考虑将特定的事例——超滤螺旋膜作为反渗透和离子交换的预处理阶段。供水要求被治理的程度具体取决于给水性质。而成本则取决于每种方案中可供选择的工艺。膜的使用被报道在一些环境下是比较经济的。比如说应用在传统的软化水厂上或者是作为一种预处理方式用于反渗透，但是其他研究表明与砂滤净化相比其适用性较差。Thebault和其同事，以及Chambolle已经报道了有关治理饮用水的超滤方法的性能和运行成本，而这一治理方法是基于现今在世界上运行超过20年的工厂的经验。一些设施包括预氧化超滤方法和粉末活性炭（PAC）的吸附，方便去除全部有机碳（TOC），农药，铁，锰，味道和气味。

Thebault等人[6]认为，每立方米工厂的产能的投资成本是独立于规模超过500m3/ d 的工厂的。这与常规治理过程在经济效益方面相比较为不利。Chambolle[8]指出，膜处理一般费用比直接过滤超出20 - 30％。不过，他也指出，一些低TOC含量的超滤应用，对于中小规模的工厂（高达12 000m3/ d）是比较经济的。因为这些工厂可以节约劳动力成本和土建工程[8]。Anselme等人[10]比较研究了不同类型的膜水处理应用的使用，包括陶瓷和聚合物超滤，微滤（MF）和纳滤（NF）的膜。他们报告，对于治理有机质含量低的水域，纤维素超滤膜和聚丙烯微滤膜有类似的运营成本，但陶瓷微滤膜具有较高

的投资成本和运行成本，是聚合物膜的2-4倍。他们还指出，对于富含高有机质的地表水，超滤预氧化和PAC吸附氧化的治理提供了一个可行的能够替代传统工艺的方法，这种方法适合小厂（小于4800m3/d）。对于大规模（超过24万m3/ d）的工厂，他们发现膜处理过程仍然比传统的治理方法更昂贵。Moulin et ai. 得出的结论是地下水MF投资成本为2400m3/d的容量是常规治理的1.5-2倍，但运行成本是相似的。对于地表水，他们认为，投资成本是常规治理的3-5倍。

美国水工程协会（AWWA水处理工艺）进行过超滤膜处理系统中的比较试验[12]。

这项研究对河水和混合地面河水的超滤处理在技术和经济上进行了评估。并对利用纤维素中空纤维膜与一个10万分子量切断形成的超滤和常规治理过程包括絮凝，双介质过滤和加氯等方法进行了比较。传统的成本计算相关方面需要忽略一些微小的，在“地表水治理”方面的规则[13]。研究结论认为，用超滤治理的总费用与常规的方法差不多，一个工厂约为是4000m3/d 。

Pickering和Wiesner[14]已经开发了一个模型，以探讨膜过滤的资本和运营成本。他们研究了使用MF，UF和NF天然水的处理成本。在容量高达48 000 m3/d的条件下，他们计算UF和MF的成本比常规过滤悬浮物（高浊度河水和地下水）的去除方法都要经济。MF和UF膜在初级解决和生物学上处理废水的澄清和消毒的有效性是有据可查的[15 - 18]。然而，很少有人提到了治理费用。Marsdon[19]对消毒处理的家庭废水的膜的成本进行了估计。与从环境部报告的有关选择性的的消毒技术的数据相比，他发现，膜系统的分布感染成本是化学物质为基础的系统的2-10倍。Morimoto等人[21]已经着眼于管状超滤膜生物反应器的家用废水处理系统的成本与传统活性污泥法的比较。他们发现，资本和膜生物反应器的运行成本分别为20％，如果不考虑土地成本，要比活性污泥的处理方法高。然而，如日本，土地成本是显然要纳入考虑的，Morimoto等人认为，在这些地区节约土地成本能带来成本的减少。从这方面考虑，这使得膜生物反应器比传统活性污泥法更经济。

2。成本确定：

膜处理成本的主要组成部分是年率资本成本，膜替换，功率要求，劳动，维护和化学清洁剂。治理总费用表达式为每立方米（P/m3）。

2.1. 资本成本：

一直被视为资本成本的两个组成部分的总和：膜的单位成本和无膜工厂的成本。非膜成本包括所有机械和电气项目，控制设备及相关的土建费用（没有记录土地成本）。在英国的土地本，这是最有潜力的地方，与其他资本成本相比是非常低的。这不是每个地方都这样的，在一些地方的土地成本可能对膜的替代工艺有着比较显著的影响。非膜厂的资本成本是建立在膜厂供应商的报价的基础上的。非膜厂房及设备项目的成本已经被规定到十分之六权重的规则上：C a = C b(Q a/Q b) 0.6 ,C a 和C b的非膜设备的资本成本与流动的Q a和Q b的区别。

膜的成本是依赖于特定的膜的成本，C mem (£/m2)，通量，J (l/m2 h)和治理流量，Q (l/h)。在废水处理的情况下，设计流量的日变化。家庭废水的排放适用一个广泛的关系[22]: 每日最大流量= 2 ×日均流量。

这一方针已经确定最大的废水处理中的应用所需的膜面积。这是假设，包括足够的膜，让清洁和维护的停机时间。用于废水处理的膜成本为：C mem (£)=2* C mem*Q/J其中Q （I / h ）是治理的平均流量。

用于饮用水处理恒产率可以假设。治理的平均流量需要足够的膜。为了便于清洁和维护的停机时间，已取得20 ％的额外膜容量的津贴。因此，水处理应用膜成本：C mem (£)=1.2* C mem *Q/J。

资本成本可表示为年率的总和。一系列的相等的年支付额，A，被投资以分数利率，i，在每年n年的结尾也许被用于加强一个款项与的现值（C mem+C）。按年计算的资本，A(£/year)=[( C mem+C)i]/[1-(1+i)-n]，C mem和C是膜和非膜组份的基建成本[23]。假设机器总寿命为20年和7%的利率。