清華大大學王凱軍傳授:高道德再生水的本錢沒那麼高

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摘要:新加坡現在主要採用雙膜法工藝,做到高品質再生水回用(非直接飲用),將新生水處理完了以後混合到水庫里,由水庫里再到飲用水廠處理以後再飲用,其中以新加坡的樟宜二期水廠項目最為典型,該項目採用超濾加反滲透的雙膜法處理工藝,設計進水規模約30萬立方米/天,產水規模為22.8萬立方米/天。在挖掘「開源」的潛力方面,清華大學環境學院王凱軍教授在《大陸發展高品質再生水戰略與處理技術展望》主題報告中指出,雙膜法提供了大規模、低成本的高品質再生水回用技術解決方案,隨著技術的不斷發展,以目前幾乎是最嚴格標準的飲用水回用為目標的新生水處理為例,其價格可能並沒有人們想像中的那麼高。

當前,在水資源制約經濟發展的條件下,只有進行水資源「開源節流」,才能保證經濟的可持續發展。在挖掘「開源」的潛力方面,清華大學環境學院王凱軍教授在《大陸發展高品質再生水戰略與處理技術展望》主題報告中指出,雙膜法提供了大規模、低成本的高品質再生水回用技術解決方案,隨著技術的不斷發展,以目前幾乎是最嚴格標準的飲用水回用為目標的新生水處理為例,其價格可能並沒有人們想像中的那麼高。

本文來自 雪花新聞,本文標題:清華大學王凱軍教授:高品質再生水的成本沒那麼高 ,轉載請保留本聲明!

高品質再生水回用是解決水資源矛盾的有效途徑

污水的再生回用已經非常廣泛,主要指處理後的城市生活污水為城市綠化、河道景觀補水等水質要求不高的功能提供水源。傳統再生水處理(如IV類水提標改造)的目標往往是通過水質提升進一步削減污染物排放,從而提升區域水環境質量。在這些增加水資源供給的措施中,污水的再生回用在產水成本上具有顯著優勢,且已經在世界上得到廣泛應用。

本文中的高品質再生水回用,指的是從水質上超越常規IV/III類地表水標準,其范疇主要是針對飲用(間接或直接)以及工業生產特殊需求(如電子元件加工、鍋爐補水等)等方面。在水資源矛盾進一步加劇的情況下,污水回用作為飲用水源的重要性正在被重新審視。

相比之下,高品質再生水在資源屬性上與傳統污水處理和再生水存在顯著差異,其在目標上同時滿足拓寬飲用水水源來源、做到工業用水高附加值利用等用途,即在環境效益上削減污染物,並具有環境功能做到手段上的唯一性。

從針對一級A的提標改造、到準IV類水達標,再到飲水級別的高品質再生水回用,隨著污水處理及回用標準的提高,水處理工藝的性能要求不 斷上升。曾令人望而卻步的是,同步上漲的處理費用和系統的複雜性。然而,隨著膜技術的不斷發展,雙膜法工藝的出現,無疑提供了一種大規模、低成本的高品質再生水回用技術解決方案。

新加坡雙膜法啟示:噸水直接運行成本有望低於1塊錢

在如何利用高品質再生水解決水資源問題上,新加坡給了大陸非常正面的啟示。由於新加坡水資源長期受制於馬來西亞,新加坡決定通過增加非傳統水資源如海水淡化及污水回用、雨水利用等措施徹底解決水資源問題。他們的目標是到2060年水資源完全不依賴外部供給,其中新生水用量可以達到55%,從而徹底解決新加坡水資源的危機問題。

新加坡現在主要採用雙膜法工藝,做到高品質再生水回用(非直接飲用),將新生水處理完了以後混合到水庫里,由水庫里再到飲用水廠處理以後再飲用,其中以新加坡的樟宜二期水廠項目最為典型,該項目採用超濾加反滲透的雙膜法處理工藝,設計進水規模約30萬立方米/天,產水規模為22.8萬立方米/天。

實踐證明,基於規模效應,低成本的做到,往往是與大規模聯繫在一起。從海水中大規模制取可飲用淡水一直是人類的夢想。《MIT科技評論》2015年度選出的年度十大黑科技之一即為基於世界最大海水淡化廠Sorek的大規模雙膜技術。相對於海水,污水回用是更方便、也更容易的非常規水資源再生利用途徑。近二十年以來,無論是海水淡化還是高品質再生水,基於RO膜法工藝的規模大型化既是市場的需求,也是技術的趨勢。目前,十萬噸規模以上的大型工程層出不窮,甚至在近期有望得到百萬噸級別。

為應對大規模海水淡化的需求,以色列IDE公司曾在工程設計中提出「三個中心」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廠項目中自覺和不自覺地踐行了「三個中心」的設計理念。樟宜二期NEWater部分的電耗在產能為70%時僅僅只有0.75度電/m3,反映到RO部分的電耗只有0.3度/m3,遠低於大陸同等條件下為1-1.5度/m3的能耗水平。此外,目前國內MBR工藝直接運行費用約0.45-0.6元/噸,考慮到在優化MBR基礎上可以直接耦合RO形成緊湊型雙膜工藝,計算增加的RO電耗,噸水直接運行成本有望低於1塊錢,雙膜工藝的能耗能降到這個水平,非常值得業界關注。

與大陸(尤其低於大陸北方地區)比,新加坡污水水溫常年30°C左右,高於大陸(10°C~30°C),且水質硬度低,這些條件都利用維持反滲透系統處於更高的性能水平。即便如此,新技術的發展尤其是膜技術的應用,有望推動大規模、低成本的高品質再生水回用在大陸做到廣泛應用,緩解大陸水資源緊張、水環境惡化的困局。

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