面对水资源的短缺，污水的回收利用问题越来越引起人们的重视。图为山东一污水处理厂。（闫盛霆 摄）
在市政水处理领域，近年来有两个典型的案例吸引了众人的目光――上海世博园区的直饮水系统和北京奥运会北小河污水再生工程。它们的特殊之处在于，在给水和排水方面采用的不是传统的处理方法如过滤、消毒等，而是采用了21世纪的高新技术――膜技术。膜技术较传统水处理方法的优势何在？发展是否已成熟？是否迎来了大规模推广的时机？这已经成为膜行业内专家学者、企业家和市政水界人士最为关注的话题。
饮用水标准追随国际水平 一二代处理技术无法胜任
据了解，目前我国废水、污水排放量以每年18亿吨的速度增加。预计到今年底，中国的污水排放将达到640亿吨。而根据国家统计局数据显示，“十一五”期间，我国在供水、污水处理、中水回用和排水、水污染防治等方面的总投资超过1万亿元，全国新建污水处理厂1000多座。到今年底，我国城市污水处理率将达70%以上。但目前的问题是，我国城市水处理市场迫切需要新技术变革。
中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授李圭白介绍说，我国第一代水净化工艺（混凝―沉淀―过滤―氯消毒）发明于20世纪初，可解决饮用水的传染病生物安全性问题；第二代净水工艺（第一代工艺+臭氧―颗粒活性炭）研发于20世纪70年代，可解决有机物等化学安全性问题。但随着20世纪末新出现的“两虫”（贾第鞭毛虫和隐孢子虫）问题和蓝绿藻问题，导致前两代工艺都无法胜任，迫切需要开发新的第三代净水工艺。此外，新国标《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）已于2007年7月1日开始执行。新国标要求的饮用水检测指标由过去的35项增加至106项，质量标准大大提高，已经达到欧盟标准。根据住房和城乡建设部规划要求，新国标将于2012年开始强制执行。因此饮用水处理技术升级换代已迫在眉睫。
同济大学环境科学与工程学院教授于水利认为，当前市政水体系是统一化、通用化的水利用模式，例如饮用水、洗漱用水、冲厕用水等均采用统一的处理方式。以达标排放为目标的开放式水处理系统已经不能适应市政水处理的要求。实现市政水的循环利用，是解决市政水问题的有效途径。所以应该根据不同的用途，构建多元的市政水体系，不要大马拉小车，也不要小马拉大车。这就迫切需要更先进的技术来实现。
中国膜工业协会秘书长刘宪秋接受CCIN记者采访时说：“国务院已经确定了36个大中城市应该达到‘全收集、全处理’的目标，而北京这样的缺水城市还提出了首都污水‘全收集、全处理、全回用’的‘三全’目标。污水深度处理可供选择的方法不多，其中膜法是比较理想的选择。以膜法为核心的水处理技术，正以不可阻挡之势引起水处理技术的重大变革。膜法市政水处理将迎来一个大发展的高潮。城市让生活更美好，化工膜技术让城市更美好。”
此外，全球淡水资源十分有限，而海水资源极其丰富。因此将海水淡化后供饮用，也是世界各国一直在探索的领域。中国工程院院士、国家海洋局杭州水处理技术中心研究员高从?杲樯芩担?早在20世纪50年代，为解决水危机，美国从1952年起专设盐水局，不断推进水资源和脱盐的技术进步。日本的水再生90计划、水膜21计划和水膜21新计划大力促进膜科技的研究和进步。欧洲通过BRITE计划和尤里卡计划等推动膜技术的发展。随着饮用水法规越来越严格和水资源的短缺，以及膜技术的不断进步，膜法在饮用水处理方面的优势越来越明显，发挥的作用也越来越大。膜技术以其无相变、高效节能、适应范围广、操作简便等特点在分离和净化领域已广泛应用，在饮用水净化方面的优势和潜力也已成为共识。
广东恩平市绿源环境工程技术有限公司采用微孔滤膜技术研发的净水器。 （李明湛 摄）
“工业肾脏”发力市政主战场 贵族产品进入寻常百姓家
专家们口中的膜，不同于我们日常生活中用到的塑料薄膜，而是一种高分子聚合物。它强度高、柔韧性好，具有很强的选择分离性，被称为21世纪的“工业肾脏”。膜产品性能优良已是公认的。不过在此前很长一段时间内，它被认为是贵族产品，无法进入寻常百姓家，因此在市政领域的应用很少。膜技术最早用于对水质要求极高的工业领域，例如半导体、电子、制药超纯水、工业纯水、高压锅炉补给水等，后来逐步应用于各种工业废水处理。现在由于水源污染加剧和饮用水水质标准提高的双重压力，膜技术也过渡到市政领域的自来水、中水、回用水等涉及国计民生的水处理主战场。专家们表示，膜产品现在已经逐步走向平民化，产品价格大幅下降，大规模的应用业绩也初步显现。
上海市政工程设计研究总院资深总工程师沈裘昌认为，膜技术是高新技术领域发展最快的领域之一。多个具有标志意义的大型膜法市政水务工程、污水回用工程、海水淡化工程的建成，标志着我国膜工业正在不断发展壮大。近20年来我国采用聚氯乙烯材料开发出了优质的超滤膜，使超滤处理工艺的建设和运行成本有了很大幅度的下降。由于超滤工艺的建设和运行成本已接近传统工艺成本，引起了业界的广泛关注。以5万吨/天的水厂为例，采用超滤―纳滤工艺（60％采用纳滤膜），其工程造价7230万元，运行成本1.14元/立方米。与常规水厂已基本相当。如果能解决膜的运行寿命问题，则运行成本还可进一步下降。从现在已经进行的工程看，目前膜法市政水处理已经到了可以大规模推广应用的时候。
清华大学环境科学与工程系教授黄霞说：“膜应用推广的形势一片大好。膜生物反应器技术处理出水水质良好、装置容积负荷大、占地省；有利于各类微生物截留，污染物去除能力强；可强化脱氮除磷效果。我国膜生物反应器从1990年开始，经历了实验室小试、中试研究、小规模示范阶段，以及数百吨/天规模的实际工程；2003年出现了数千吨/天规模的城市污水、工业废水处理实际工程；2006年出现了万吨/天以上规模的工程，如2006年5月投入运行的北京市密云县4.5万立方米/天膜生物反应器工程。”
黄霞介绍说，截至2009年底，我国规模在1万吨/天以上的膜生物反应器工程约有30个，其中最大规模的是湖北省十堰市神定河膜生物反应器工程（设计能力11万吨/天）。2010年已有7个大型膜生物反应器在建，累计处理能力大于33万吨/天。2011年数个大型膜生物反应器工程已签约。但膜生物反应器能否长期、安全、稳定运行是关系着膜产业能否长期发展的关键。
蓝星东丽膜科技（北京）有限公司技术总监朱列平与膜打交道近20年了。他接受CCIN记者采访时说：“以反渗透膜产品为例，现在它在全世界的运用很多，相关项目也越做越大。这与膜产品的性能提高和成本下降直接相关。从最初的膜产品上市到现在，膜的脱盐率提高了10倍，而操作压力降低了10倍，因此膜产品的综合性能改进了100倍。同时由于技术的进步和生产规模的扩大，膜的制造成本和销售价格下降了一半以上。再加上高效能源回收装置等的应用，膜系统运行成本也已经下降了一半左右。这就是为什么现在反渗透膜在全世界广泛运用的原因。”
专家警告投资最忌“一窝蜂” 质量技术管理环环不能松
与工业领域不同，市政领域的水处理有其特殊性。刘宪秋提醒说，如果说以前膜产品是直接面向工业和企业的，那么现在面向市政，就是直接与居民生活相关。这就不允许有半点闪失。试想如果因为膜产品质量或技术问题而导致水质不达标，对于饮用水来讲，这样的危害是无法估量的。因此，膜企业面临着比以前更加严峻的考验，必须在产品、技术、管理上下功夫。
多位企业负责人向CCIN记者反映，膜产品进军市政领域在带来巨大机遇的同时，也向我们提出了更高的要求和挑战。我们压力大得经常睡不着觉。
沈裘昌也表示了同样的担心：“尽管目前膜法市政水处理推广时机成熟了，但是必须要保证质量，把好质量关。我比较担心的是市场出现鱼目混珠现象，让膜法在市政领域的应用走了样。由于膜产品的质量很难辨别，国家应该出台相应政策或采取措施把好准入门槛。假如有部分质量不合格产品进入市政领域，就会把整个膜技术给糟蹋掉，影响自己行业的声誉，引发大家对膜产品的信任危机。”
GE水处理及工艺过程处理公司产品经理罗敏说：“市政水处理是个复杂的系统工程，膜材料是系统中的重要部分。就好像膜材料本身是一匹布，在市政中的应用就像把布做成衣服。如果裁缝的手艺不好的话，制作的成衣也不会好。因此提高膜法水处理的系统工程效率也至关重要。”
李圭白还认为，膜技术一窝蜂式的发展不会有利于这个行业的可持续发展。在汹涌的发展浪潮中，大部分项目会成功，也会有小部分的项目面临失败。尽管失败的项目比例小，但是带来的负面影响是巨大的。同时，一窝蜂式的发展也势必会带来恶性竞争，阻碍膜行业整体进步。“所以，膜技术发展需要走持续发展道路，需要稳扎稳打。”李圭白说。
对于一些前瞻性的问题，业界也开始考虑。于水利接受CCIN记者采访时说：“当膜材料开始在市政领域大规模应用时，还应该考虑膜完成使命后的处理问题。在3~5年的膜使用寿命结束后，更换下来的废弃膜该怎么处理，这可能也是限制其大规模应用的因素。因此必须要开展这些前瞻性的研究。”
清华大学的中水处理站采用先进的膜生物反应器技术，每年可减少35万多吨的污水排放量。 （新华社 供图）
