膜技术在水处理行业的应用前景研究

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膜技术在水处理行业的应用前景研究
膜技术在水处理行业的应用前景研究
关注的问题:
1. 膜技术在中国水处理行业的有哪些应用?
—— 膜生物反应器(MBR)、海水淡化
2. 膜技术在中国水处理行业需求空间有多大?
—— 水资源紧缺 未来五年催生数百亿需求
3. 不同的膜技术应该采取哪些相应的投资策略?
——超/微滤膜:贯穿产业链;反渗透膜:技术突破
用水源地的补充水源,满足地 够稳定,不能直接打到回用
表水回灌。
水标准。
占地 反应器内微生物浓度高,装置 面积 容积负荷大,占地面积小,约
占地面积较大。 与总 比传统活性污泥法节省占地 池容 50%以上。
传统活性 污泥法
氧化沟法 A2/O法
剩余污泥量较少,无需考虑污
剩余
运行过程中会产生大量剩余
泥膨胀问题,可以降低污泥处
饮料中酵母和霉菌去除 无热源纯净水设备 超纯水制备 菌体浓缩分离
水、溶剂、酸、碱等化学品过滤、澄清 高浓度活性污泥处理水中悬浮物去除、细菌去除
超纯水、无菌水制备 生理活性物质浓缩、分离、精制
发酵产品分离浓缩精制 胶乳回收等 海水淡化
污水的脱氮、脱磷、脱盐、水回收利用 鱼油废水处理等 蛋白质回收 无菌水制备 石化废水处理 海水浓缩制盐
上游议价能力
• 主要膜生产商:GE,三菱丽阳, Siemens、旭化成,膜天膜、碧 水源。
• 掌握膜材料制造技术议价能力 强
• 外购膜原料议价能力弱,利润 空间受挤压。
替代品威胁
• MBR自问世以来经过十几年验 证进入商用。
• MBR技术先进,未来一段时间 不存在替代品。
核心
通过设备结构设计和
膜材料成型与成 辅助技术应用影响膜 水处理的优化和
核心技术

的抗污染性、能耗、 膜污染的控制
单套通量、成本
膜通量、强度、 抗污染性、能耗、单 稳定性、出水水
性能
寿命、孔径分布 套通量、成本
质、成本
GE、三菱丽阳、 GE、联合环保、
国内外主 Siemens、旭化成、北京碧水源、天津膜 Siemens、北京碧
基本控制项目
一级标准
二级标准
mg/L
A
B
化学需氧量(COD)
50
60
100
生化需氧量(BOD)
10
20
30
悬浮物(SS)
10
20
30
动植物油
1
3
5
石油类
1
3
5
阴离子表面活性剂
0.5
1
2
总氮(以N计)
15
20
-
氨氮(以N计)
5(8)
8(15)
25(30)
总磷(以P计)2005年12 1
月31日前建设
1.5
再生水利用率:中国 10.83%;美国、日本、欧洲 70%
《再生水利用规划》:
未来五年 再生水利用率 10% 再生水产量 50亿吨
数据来源:环保部
膜技术在水处理行业的应用前景研究
3. 国家政策导向——鼓励海水淡化
全球海水淡化厂 > 1.3万座 海水淡化日产能 3500万吨 中国产能占比 1.6% 日产淡化水 60万吨
从海水或咸水制饮用水和工业用水 食盐电解烧碱
提高燃烧效率而节能 含氩气体浓缩分离氩气 天然气和沼气中分离CO2
天然Βιβλιοθήκη Baidu中氦气分离 空气去湿 乙二醇测定
甲醇、乙醇、氨BOD 乙型肝炎疫苗微量激素
糖、梅毒、血型
膜技术在水处理行业的应用前景研究
1. 膜技术简介 —— 膜性能影响因素
属性 强度 通量 孔径分布 寿命
简介
膜所能承受的压力,膜的强度越大,受外力破坏 的可能性越小,越能避免因外力造成膜丝断裂的 可能性。
单位时间内单位膜面积所能通过的液体或气体流 量,膜通量越大,单位时间内可处理的气体或液 体就越多,经济效益越好。
决定膜可过滤物质的大小,孔径分布区域越小, 膜的选择性越高,可滤过的物质就越小,得到的 液体或气体的纯度就越高。
污泥
污泥,其处置费用占到污水
理费用,简化污水处理工艺操
及污
处理厂运行费用的25%-40%,
作,对于小型污水处理厂和分
泥性
还需防止污泥膨胀,增加运
散的污水处理设施,优越性更

行管理工作量。
为突出。
工艺流程大为缩短,并且由于 实现了水力停留时间与污泥停 由于工艺流程长,且存在污 运行 留时间的完全分离,运行控制 泥膨胀现象,管理操作较复 管理 灵活,易于实现从进水到出水 杂。 的全自动化控制。
膜技术在水处理行业的应用前景研究
2. 全国水资源概况——区域分布失衡
11省区重度缺水,涉及人口5.07亿,约占全国人口40%
6省区人均用水量超过人均水资源量,需要外地水源补充。
数据来源:国家统计局, 招商证券
膜技术在水处理行业的应用前景研究
2. 全国水资源概况——水污染严重
1997-2010年,污水排放量上升50% 2010年污水排放量达到618亿吨,生活污水占比超过60%。
膜可以使用的周期,随着使用时间延长,膜污染 会越来越严重,膜的寿命越长,受污染的可能性 就越小,经济效益越高。
膜技术在水处理行业的应用前景研究
2. 全国水资源概况——人均水资源量低
2010,人均水资源量仅2310立方米,世界平均水平的1/4 2002 - 2010年均用水量上升520亿立方米
数据来源:WIND
1. 膜技术简介 —— 膜分类
膜的种类 膜的孔径
膜的功能
分离驱动力
微滤
0.1 μ m-
10μm
多孔膜、溶液的
微滤、脱微粒子
压力差
超滤
10nm –
100 nm
脱除溶液中的胶体、 压力差
各类大分子
反渗透 和纳滤
1nm 10nm

脱除溶液中的盐类 及低分子物
压力差
透过物质
被截留物质
水、溶剂、溶解 悬浮物、细菌类、胶体、
膜技术应用 ?
污水处理(再生水):膜生物反应器 ——超滤膜、微滤膜
海水淡化:反渗透处理法 ——反渗透膜
膜技术在水处理行业的应用前景研究
4. 技术应用之MBR——技术简介
传统活性污泥法与 膜过滤的有机结合
膜技术在水处理行业的应用前景研究
4. 技术应用之MBR——技术简介
重力沉淀 二沉池、絮凝池
活性污泥法原理:
海河、滇池、 巢湖:劣V类超 过50%
数据来源:环保部
膜技术在水处理行业的应用前景研究
3. 城镇污水处理行业——发展迅速
1998-2010年,污 水处理厂数量:
328
2839
污水处理率:80%
发达国家 > 90%
数据来源:住建部
膜技术在水处理行业的应用前景研究
3. 城镇污水处理行业——污水处理标准低

乳胶
溶剂、离子和小 蛋白质、各类酶、细菌、
分子
病毒、微粒子
水、溶剂
无机盐(离子)、糖类、 血清蛋白、氨基酸等
透析 电渗析
1nm –
10nm
脱除溶液中的盐类
及低分子物
1nm –
10nm
脱除溶液中的离子
浓度差 电位差
离子、低分子物、无机盐、尿素、尿酸、糖
酸、碱
类、氨基酸
离子
无机、有机离子
0.1nm –
膜技术在水处理行业的应用前景研究
目录:
1. 膜技术简介 2. 水资源概况 3. 水处理行业现状与前景 4. 技术应用之一——MBR 5. 技术应用之二——海水淡化 6. 行业投资策略 7. 标杆企业——碧水源
膜技术在水处理行业的应用前景研究
1. 膜技术简介 —— 膜分类
膜技术在水处理行业的应用前景研究
溶液中的低分子及 压力差、浓度
渗透气化 1nm
蒸汽
溶剂间的分离

0.1nm – 气体、气体与蒸汽
气体分离 1nm 分离
浓度差
易透过气体
液体、无机盐、乙醇溶液 不易透过气体
膜技术在水处理行业的应用前景研究
1. 膜技术简介 —— 膜应用领域
分离过程 微滤过程
超滤过程
反渗透过程 离子交换膜电渗
析 气体分离过程
数据来源: 《2008膜生物反应器行业分析报告》
64.5万吨/日
膜技术在水处理行业的应用前景研究
4. 技术应用之MBR——应用现状与前景
优势领域 污水资源化项目
国家IA以上排放标准的项目
MBR技术竞争优势的具体表现 高效、先进的污水资源化技术
可一步到位直接满足较高的排放标准,与传统技术相 比具有明显竞争力
有机物
微生物
水,CO2, N2,污泥
膜过滤 膜生物反应器
固液分离、菌群截留
膜技术在水处理行业的应用前景研究
4. 技术应用之MBR——技术对比
比较 项目
MBR技术
传统活性污泥法
污染去除效率极高,水质优良 分离效率依赖活性污泥的沉
稳定,出水主要指标达到地表 降特性,沉淀池中的水力条 出水
水III类水体标准,可作为饮 件等因素,因此出水水质不 水质
封闭、半封闭 域除外)
区域
三级标准
120 60 50 20 15 5 -
5
5
50 -
“重建设,轻运营”: 一级处理标准污水
处理量占比:
53%
大量污水处理厂需 要升级改造。
数据来源:环保部
膜技术在水处理行业的应用前景研究
3. 城镇污水处理行业——再生水利用率低
2010年再生水利用率:10.83%;发达国家再生水利用率:>70%
工业废水回用项目
目的的废水处理
建筑、旅游景区以及新农村建设等就 占地面积小、设备紧凑、自动控制、操作方便,传统
地、分散的污水处理
工艺不可比拟
净水厂进水预处理及后续处理
适用于供水预处理
2010 - 2015:中国MBR市场规模 100亿
300亿
数据来源:中国水网
膜技术在水处理行业的应用前景研究
4. 技术应用之MBR——行业竞争格局
再生水生产能力严重不足,半数以上省份再生水生产设施为个位数。
数据来源:环保部
膜技术在水处理行业的应用前景研究
3. 城镇污水处理行业——污水处理费率低
居民生活、工业生产的污水处理费占总供水价格的比例约为 40% 发达国家污水处理费往往高于供水价格。
数据来源:发改委
膜技术在水处理行业的应用前景研究
SBR
缺点: 成本较高,膜需定期更换
膜技术在水处理行业的应用前景研究
4. 技术应用之MBR——产业链
项目
膜材料
膜组器
MBR系统
功能
将膜材料以某种形式
由膜组器系统与
组装在一个基本单元
实现膜分离作用
传统活性污泥处
设备内,通过较小的
的核心部件
理技术相结合的
体积扩大膜面积提高
水处理工艺
膜工作效率的装置
膜材料
数据来源:WIND
膜技术在水处理行业的应用前景研究
2011最惊艳的五彩河流
赭:湖南湘江——铬
红:河南洛阳涧河
棕:天津永定河
蓝:贵州乌江——磷 白:河南蔡河—生活垃圾 紫: 湖南湘潭——工业颜料
膜技术在水处理行业的应用前景研究
2. 全国水资源概况——水污染严重
“三河三湖”: I – III类水占 比未超过50%
生物传感器
应用领域 水处理 食品 医疗
电子工业 生物化工 化学工业 废水处理
水净化 医药 生物工业 化学工业 制水 水处理 食品加工 农畜水产 医药 化学工业 浓缩 脱盐 电解 富氧膜 氩分离膜 CO2分离膜 氦分离膜 脱湿膜 氧传感器 微生物传感器 标识免疫传感器 非标识免疫传感器
用途举例 水中悬浮物、微小粒子和细菌去除
政策支持——海水淡化厂免征所得税
数据来源: 《海水利用专项规划中期评估报告》
膜技术在水处理行业的应用前景研究
3. 国家政策导向——发展新技术
强化水资源 管理和有偿 利用,鼓励 海水淡化;
海水淡化
《节能环保产业发展规划》 重点攻克膜生物反应器 重点研发和产业化示 范膜材料
膜技术在水处理行业的应用前景研究
3. 国家政策导向——新建、提标、改造污水厂
61个城市,858个县没有污水处理厂,一级处理污水厂占比53% 《“十二五”节能减排综合性工作方案》: 投资 1097亿
污水处理能力 4200万吨 污水处理率 85%
数据来源:发改委
膜技术在水处理行业的应用前景研究
3. 国家政策导向——提高再生水利用率
3
总磷(以P计)2006年1月 0.5
1日后建设
1
3
色度(稀释倍数)
30
30
40
PH
6-9
-
-
类大肠菌群数(个/L)
1000
10000
10000
适用条件 适用地域
污水处理厂出 出水排入
水作为回用水 GB3838地表
的标准 三类功能水
国家和省确定 域(规定的饮
的重点地域及 用水源保护
湖泊、水库等 区和游泳区
不仅可以将标准提升到IA以上,且可以在原水厂基础 占地紧张的新建或老旧污水处理厂提
上扩容一倍,是适应提高出水标准,解决占地紧张问 标改造项目
题的现实选择
食品制药畜牧屠宰和酒厂等高浓度有 使用传统技术处理该类废水,一般难以达到排放标准,
机废水处理项目
使用MBR可以一步达标
石化、印染、造纸等高取水高排放的 既适用于难处理的工业废水,也适用于以再生利用为
要生产厂 天津膜天、海南 天、日本旭化成等, 水源、天津膜天
商 立升、广州海纳、公司较多 等
北京碧水源
微滤、超滤、纳 板框式、管式、中空 分置式、一体式
分类
滤、反渗透等 纤维式
(浸没式)
膜组器 MBR系统
膜技术在水处理行业的应用前景研究
4. 技术应用之MBR——应用现状与前景
2001-2005:全球MBR市场规模增长 >100% 全球最大MBR:美国BrightWater工程 49.5万吨/日
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