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前瞻 | 未来膜技术走向分析

2019-03-11送彩金膜 编辑《水处理技术》下载文件:暂时没有下载文件

节能降耗及污水资源化必将成为全球水务市场的发展方向,也是我国水处理企业技术创新的需求所在。为此,筛选出以下几项有发展潜力的细分技术和值得关注的海外技术。

?实现同时硝化反硝化的膜曝气生物膜反应器(MABR)
原理:在MABR工艺中,膜不再仅仅作为过滤介质,更作为微孔曝气和生物膜生长载体。空气通过膜孔逐渐向水体扩散,通过对曝气量的控制,膜表面附着生物膜,靠近膜表面的微生物形成好氧区,远离膜表面接触水体的一侧由于没有氧气形成厌氧区,中间形成缺氧区,实现同时硝化反硝化。
优势:无需气泡曝气;资源利用率30~50%;高有机负荷;降低剩余污泥~50%;降低运行成本~30%;降低投资成本达80%等;占地小,易组装。在大型市政项目升级改造、高浓度有机废水处理、分布式处理等领域有极大优势。
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◆ SUEZ

  作为过去5年GE水处理力推的创新技术Zeelung MABR,为SUEZ在污水资源化领域带来了活力。GE最早推出商业化应用的MABR,膜材料为有机聚合物中空纤维膜,膜丝非常细,有效膜面积大,全球已有多个商业化应用案例。
◆ Oxymem


2012年成立于爱尔兰。在MABR膜材料、水力条件及运行成本等方面做了非常大的改进。 Oxymem采用有机硅作为膜材料,极大提高膜材料的强度,第4代产品氧气传质速率达到12g O2/平方米·日,高于Zeelung MABR,未来发展势头强劲,其背后的战略投资机构Dow Venture Capital (陶氏风险投资),预计会提供大规模商业化布局的有效支撑和退出途径。对于中国市场,其商务总监表示,中国水务市场非常大,Oxymem希望能够在中国找到战略合作伙伴。
◆ Fluence


于澳交所上市的MABR技术公司Fluence,采用卷式平板膜,可降低能耗达75%,近几年发展非常迅速。Fluence 的前身为以色列Emefcy 和美国RWL Water,两公司于2017年7月合并为如今的Fluence Corporation. 2017年11月,Fluence 将目光锁定于中国分布式污水处理市场,和河南清水源达成战略合作关系,在中国市场获得了第一笔农村分布式污水处理市场的订单。2018年3月,通过合作伙伴江苏金梓环境, 公司再度获得贵州省贞丰县1000吨/立方米的污水处理设备提订单,此项目完成后,将成为中国贵州省贞丰县最大的农村污水项目的一部分。
?实现低成本污水资源化的FO与RO耦合工艺
原理:正渗透利用浓盐水渗透压,使污水侧中的水分子透过正渗透膜进入盐侧,达到水和污染物分离的效果,再将盐水通过反渗透脱盐,实现水资源回收。
优势:正渗透工艺无需外界压力,有效截留污水中有机污染物,同时减少RO的膜污染,极大降低能耗,延长膜寿命。其工程应用技术难点集中于汲取液的选择和回用,属于前沿技术,目前尚未大范围推广应用,适用于工业污水处理领域。杭州水处理中心在“十二五”期间承担的国家科技支撑计划课题“正渗透海水淡化关键技术研究与示范”于近日成功验收,建成目前世界上最大的500吨/天的正渗透海水淡化工程。
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◆ Forward Water Technologies


为解决汲取液的技术难点,该公司采用两相汲取液,低温时汲取液渗透压可达21MPa,作为正渗透驱动力。后利用废热加热使其气化,可转换盐变成气体二氧化碳和TMA(三甲胺),实现汲取液和清水分离,同时气化的汲取液进入再生罐,循环利用。 此前,Forward Water在加拿大安大略省密西沙加市建立一个小型试点项目,来验证在工业应用上的可行性。2017年11月,公司获得了来自加拿大联邦政府和石油重镇阿尔伯塔省100万加元的资助,用于加快其水处理技术的商业化。
?实现能源自给的厌氧MBR(AnMBR)工艺
原理:将厌氧技术与膜分离结合,有利于厌氧菌生长,提高出水水质,在处理污水的同时回收生物沼气能源。
2010年美国工程院院士McCarty在环境领域顶级期刊ES&T发表了一篇关于厌氧MBR处理市政污水实现能源自给、资源综合利用的文章,引起了世界范围的研究热潮。该技术早在1978年便被提出,然而由于膜污染问题一直没有得到大规模应用。但是在污水资源化的理念下,该技术在市政及工业污水处理中均有广阔的应用前景。目前该技术在高浓度有机废水处理领域(如食品、啤酒工业废水)有较多工程应用,市场主要被各大水务巨头瓜分,其中包括SUEZ、Pentair、ADI Systems等。

AnMBR系统资源回收示意图


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◆ Pentair


成立于1966年,致力于工业污水处理及脱盐工艺,注重能源和资源回收,拥有丰富的膜技术创新及工程经验。其分置式厌氧MBR技术应用于食品饮料、酿酒等工业,回收甲烷和清洁水。该技术在2013年阿姆斯特丹举行的国际水周获得Aquatech创新奖。
◆ ADI Systems

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ADI-AnMBR工艺自2000年便应用于大型水处理工程,拥有20多年工程经验,是厌氧MBR技术领导者,为全球35个国家客户提供可靠解决方案。该技术成功用于美国某食品工厂污水处理,处理量475立方米/日,进水COD 39g/L,去除率高达99.3%,甲烷产量5660立方米/日,同时节省运行成本达50%。2017年7月美国污水处理企业Evoqua Water Technologies并购ADI Systems,将其业务拓展至工业污水领域,11月,Evoqua于纳斯达克证券交易所上市。
?实现零排放的膜蒸馏技术
原理:膜蒸馏是通过蒸汽压差(温差)驱动水蒸气通过疏水微孔膜,再冷凝成纯水的过程。

膜蒸馏技术原理示意图


优势:膜蒸馏技术理论上有100%截留率;操作温度低、可利用废热;操作压力低;设备投资少等,几乎不存在膜污染问题,使用寿命长。常规海水脱盐系统的回收率小于40~50%,通过这一耦合过程,可以处理反渗透海水淡化后的高含盐水,可将高含盐水排放量减少到30%,实现水和能量资源的高效利用。
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◆ KMX


加拿大创新技术企业,获得2017年GWI零排放技术创新奖,采用中空纤维膜的真空膜蒸馏技术,水回收率可达97%,相比传统热法可降低80%能耗。适用于采矿废水、RO浓缩液、苦咸水等高盐废水处理。
◆ Dais Analytic Corporation


成立于1999年,有近30年的经验,拥有纳米技术改造的无孔通水膜材料,其膜蒸馏技术NanoClear可处理含盐10~16%和COD大于120000mg/L的高盐高有机废水,无需前处理,水回收率>90%,膜通量可长期维持在12~15升/平方米·小时, 为同类膜蒸馏技术的3倍。
Dais的CEO蒂姆·唐雷迪(Tim Tangredi)告诉我们:“创新型膜技术驱动着新产品的研发。我们的Aqualyte复合膜已成功用于节能空气净化,在工业污水处理领域,也已在中国15个地区通过测试验证,显示出其相比较超滤/反渗透膜系统,更好的抗污染性能和更高的脱盐率。Dais公司将于2018年在中国开始NanoClear系统单元的生产。”
?膜法沼气提纯技术
原理:气体分离膜利用高分子膜对不同气体的选择透过性不同,将气体分离的技术。将膜技术用于沼气纯化,是污水资源化不可或缺的部分。
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 ◆ EnviTec Biogas AG

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成立于2002年的EnviTec公司覆盖沼气生产的整个价值链,包括沼气工程和沼气提纯工厂的规划、交钥匙建设和调试及运营管理。作为全球沼气行业领导者,该公司在全球范围内由其设计并建造的沼气工程超过600个,总装机容量达到420兆瓦,业务遍布德国、意大利、英国、法国、日本、美国等数十个国家,在沼气领域拥有多项专利技术。

(来源:《水处理技术》)

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