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清华大学王凯军教授:高品质再生水的成本没那么高

文章来源:凤凰网     

2019-04-10
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当前,在水资源制约经济发展的条件下,只有进行水资源“开源节流”,才能保证经济的可?#20013;?#21457;展。在挖掘“开源”的潜力方面,清华大学环境学院王凯军教授在《我国发展高品质再生水战略与处理技术展望》主题报告中指出,双膜法提供了大规模、低成本的高品质再生水回用技术解决方案,随着技术的不断发展,以目前几乎是最严格标准的饮用水回用为目标的新生水处理为例,其价格可能并没有人们想象中的那么高。

高品质再生水回用是解决水资源矛盾的有效途径

污水的再生回用已经非常广?#28023;?#20027;要指处理后的城市生活污水为城市绿化、河道景观补水等水质要求不高的功能提供水源。传统再生水处理(如IV类水提标改造)的目标往往是通过水质提升进一步削减污染物排放,从而提升区域水环境质量。在这些增加水资源供给的措施中,污水的再生回用在产水成本上具有显著优势,且已经在世界?#31995;玫焦惴河?#29992;。

本文中的高品质再生水回用,指的是从水质上超越常规IV/III类地表水标准,其范畴主要是针对饮用(间接或直接)以及工业生产特殊需求(如电子元件加工、锅炉补水等)等方面。在水资源矛盾进一步加剧的情况下,污水回用作为饮用水源的重要性正在被重新审视。

相比之下,高品质再生水在资源属性上与传统污水处理和再生水存在显著差异,其在目标上同时满足拓宽饮用水水源来源、实现工业用水高附加?#36947;?#29992;等用途,即在环境效益上削减污染物,并具有环境功能实?#36136;?#27573;上的唯一性。

从针对一级A的提标改造、到准IV类水达标,再到饮水级别的高品质再生水回用,随着污水处理及回用标准的提高,水处理工艺的性能要求不断上升。曾令人望而却步的是,同步上涨的处理费用和系统的复?#26377;浴H欢?#38543;着膜技术的不断发展,双膜法工艺的出现,无疑提供了一种大规模、低成本的高品质再生水回用技术解决方案。

新加?#28388;?#33180;法启示:吨水直接运行成本有望低于1块钱

在如何利用高品质再生水解决水资源问题上,新加坡给了我国非常正面的启示。由于新加坡水资源长期受制于马来西亚,新加坡决定通过增加非传统水资源如海水淡化及污水回用、雨水利用等措施彻底解决水资源问题。他们的目标是到2060年水资源完全不依?#20302;?#37096;供给,其中新生水用量可?#28304;?#21040;55%,从而彻底解决新加坡水资源的危机问题。

新加坡现在主要采用双膜法工艺,实现高品质再生水回用(非直接饮用),将新生水处理完了以后混合到水库里,由水库里再到饮用水厂处理以后再饮用,其中以新加坡的樟宜二期水厂项目最为典型,该项目采用超滤加反渗透的双膜法处理工艺,设计进水规模约30万立方米/天,产水规模为22.8万立方米/天。

实践证明,基于规模效应,低成本的实现,往往是与大规模联系在一起。从海水中大规模制取可饮用淡水一直是人类的梦想。《MIT科技评论》2015年度选出的年度十大黑科技之一即为基于世界最大海水淡化厂Sorek的大规模双膜技术。相对于海水,污水回用是更方便、也更容易的非常规水资源再生利用途径。近二十年以来,无论是海水淡化还是高品质再生水,基于RO膜法工艺的规模大型化既是市场的需求,也是技术的趋势。目前,十万吨规模以上的大型工程层出不穷,甚至在近期有望得到百万吨级别。

为应对大规模海水淡化的需求,以色列IDE公司曾在工程设计中提出“三个中心”的理念,即膜中心、泵中心、能量回收中心。新加坡的樟宜二期水厂项目中自觉和不自觉地践行了“三个中心”的设计理念。樟宜二期NEWater部分的电耗在产能为70%时仅仅只有0.75度电/m3,反映到RO部分的电耗只有0.3度/m3,远低于我国同等条件下为1-1.5度/m3的能耗水平。此外,目前国内MBR工艺直接运行费用约0.45-0.6元/吨,考虑到在优化MBR基础上可以直接耦合RO形成紧凑型双膜工艺,计算增加的RO电?#27169;?#21544;水直接运行成本有望低于1块钱,双膜工艺的能耗能降到这个水平,非常值得业界关注。

与我国(尤其低于我国北方地区)比,新加坡污水水温常年30°C左右,高于我国(10°C~30°C),且水质硬度低,这些条件都利用维持反渗透系统处于更高的性能水平。即便如此,新技术的发展尤其是膜技术的应用,有望推动大规模、低成本的高品质再生水回用在我国实现广?#27827;?#29992;,缓解我国水资源紧张、水环境恶化的困局。

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