楊建州  黃千調(diào)

（中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京   100085）

　　摘要：水資源危機(jī)是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)是近幾十年發(fā)展起來(lái)并在工程上得到大量應(yīng)用的新型高效分離技術(shù)，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。據(jù)有關(guān)方面估計(jì)：該技術(shù)在我國(guó)污水資源化工程上的運(yùn)用將以100%的速率迅速增加且以國(guó)內(nèi)企業(yè)為主導(dǎo)。因此MBR技術(shù)的運(yùn)用及國(guó)內(nèi)運(yùn)用該技術(shù)的企業(yè)的成長(zhǎng)有著十分廣闊的前景。

   關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器 污水資源化 市場(chǎng)預(yù)測(cè)  

　　膜生物反應(yīng)器（Membrane Bioreactor, 簡(jiǎn)稱MBR）是當(dāng)今世界公認(rèn)的先進(jìn)的污水處理和污水資源化技術(shù)，它是將膜分離技術(shù)中的超濾、微濾或納濾膜組件與污水生物處理中的生物反應(yīng)器相互結(jié)合而形成的新型處理系統(tǒng)。這種集成式組合新工藝把生物反應(yīng)器的生物降解作用和膜的高效分離技術(shù)溶于一體。由于膜的高效分離作用使MBR具有多傳統(tǒng)生物處理工藝所不具備的許多突出優(yōu)點(diǎn)：出水水質(zhì)優(yōu)良穩(wěn)定，可直接回用；容積負(fù)荷高，占地面積小，整個(gè)系統(tǒng)流程緊湊；剩余污泥產(chǎn)量少；運(yùn)行管理方便等。同時(shí)，膜的一次性高成本投入、膜污染、膜的較短使用壽命等依然是制約膜技術(shù)運(yùn)用的瓶頸。MBR技術(shù)的最佳適用范圍為：出水水質(zhì)要求高的項(xiàng)目（出水水質(zhì)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）》中一級(jí)A類限制）；處理出水有回用要求的項(xiàng)目（污水資源化項(xiàng)目）；工程用地比較緊張的項(xiàng)目；高濃度有機(jī)廢水項(xiàng)目。該技術(shù)的出現(xiàn)是對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)污水治理理念和污水處理技術(shù)的一次顛覆和帶來(lái)的一場(chǎng)偉大變革， 將對(duì)中國(guó)的水處理行業(yè)和環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)深層次的巨大影響；同時(shí)，它也使水處理行業(yè)從工程化向設(shè)備化和產(chǎn)業(yè)化成為可能。

　　膜技術(shù)在90年代后期發(fā)展迅速，特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著膜材料生產(chǎn)的規(guī)?；?、膜組件及其處理產(chǎn)品的設(shè)備化和集成化，膜設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的普及化和價(jià)格大眾化，膜技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室潛在技術(shù)迅速發(fā)展成為工程實(shí)用技術(shù)。已經(jīng)在許多大型工程應(yīng)用中應(yīng)用，出水水質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)行可靠為膜處理技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

　　1.  膜生物反應(yīng)器MBR技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展進(jìn)程

    我國(guó)MBR技術(shù)的發(fā)展歷史幾乎與國(guó)外接近，除了早期與國(guó)外有差距外， 但是最近幾年在技術(shù)應(yīng)用方面與國(guó)外幾乎同步，并且在部分領(lǐng)域在世界上有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)， 因?yàn)橹袊?guó)對(duì)于MBR技術(shù)的需求遠(yuǎn)比國(guó)外迫切且市場(chǎng)潛力巨大。主要發(fā)展階段如下：

　　•1990～2000：實(shí)驗(yàn)室階段，小試、中試、示范工程；

　　•2000～2003：每天百噸級(jí)的規(guī)模，主要用于小區(qū)樓宇、工業(yè)等領(lǐng)域；

　　•2003～2005：每天千噸級(jí)的規(guī)模開始應(yīng)用，主要用于城市污水和工業(yè)污水領(lǐng)域；

　　• 2004～2005：每天萬(wàn)噸級(jí)的規(guī)模工程的可行性研究階段，并為實(shí)施做準(zhǔn)備。主要用于城市污水和工業(yè)污水領(lǐng)域；

　　• 2005～2006： 開始實(shí)施每天上萬(wàn)噸級(jí)的規(guī)模工程的工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行階段。主要用于城市污水和工業(yè)污水領(lǐng)域；

　　• 2006～現(xiàn)在：大規(guī)模實(shí)施每天數(shù)萬(wàn)噸級(jí)的規(guī)模工程的工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行，主要用于城市污水和工業(yè)污水領(lǐng)域。

　　1.1膜生物反應(yīng)器MBR技術(shù)在中國(guó)已經(jīng)實(shí)施的主要項(xiàng)目

   2002~2004年， 我國(guó)主要以實(shí)施中小MBR技術(shù)項(xiàng)目為主，總共實(shí)施了數(shù)百項(xiàng)中小型MBR技術(shù)項(xiàng)目。

　　大中型MBR技術(shù)應(yīng)用工程項(xiàng)目在我國(guó)是從2004年開始的， 包括設(shè)計(jì)、中試和準(zhǔn)備等，以下為近幾年我國(guó)實(shí)施的具體大型MBR技術(shù)應(yīng)用工程項(xiàng)目。

　　2005 年完成并運(yùn)行的大型MBR技術(shù)應(yīng)用工程項(xiàng)目：

　　·湖南岳陽(yáng)石化         0.5萬(wàn)m³/d(石化)         聯(lián)合環(huán)保

　　·中關(guān)村西區(qū)           4000m³/d (生活)         碧水源

　　·海淀溫泉水廠         2000m³/d (生活)         碧水源

　　·密云石城              2000m³/d (生活)        碧水源

　　·青島機(jī)場(chǎng)             2000m³/d (生活)         清華德人

　　·燕山石化             1.6萬(wàn)m³/d (石化)        GE

　　2006年完成并運(yùn)行的大型MBR技術(shù)應(yīng)用工程項(xiàng)目：

　　·北京密云再生水廠      4.5萬(wàn)m³/d (城市)        碧水源

　　·內(nèi)蒙古金橋電廠        3.1萬(wàn)m³/d (工業(yè)廢水)     GE

　　·洛陽(yáng)石化              0.6萬(wàn)m³/d (石化)         聯(lián)合環(huán)保

　　2007年完成并運(yùn)行的大型MBR技術(shù)應(yīng)用工程項(xiàng)目

　　·懷柔再生水廠          3.5萬(wàn)m³/d (城市)       碧水源

　　·溫榆河水資源利用      10萬(wàn)m³/d (城市河水)     碧水源

　　·大亞灣石化            2.5萬(wàn)m³/d (石化)       聯(lián)合環(huán)保

　　·海南石化              1.08萬(wàn)m³/d (石化)      聯(lián)合環(huán)保

　　2008年將完成并運(yùn)行的大型MBR技術(shù)應(yīng)用工程項(xiàng)目（在在建或設(shè)計(jì)項(xiàng)目）

　　·北小河再生水廠         6萬(wàn)m³/d (生活)         Simens

　　·平谷再生水廠           4.0萬(wàn)m³/d (城市)        碧水源

　　·郊區(qū)河水資源利用（二期）10萬(wàn)m³/d (城市河水)    碧水源

　　·湖北再生水廠           16.5萬(wàn)m³/d (城市)       碧水源

　　·郊區(qū)再生水廠           4.0萬(wàn)m³/d (城市)        碧水源

　　·延慶再生水廠           3.5萬(wàn)m³/d (城市)        GE

   總結(jié)上面工程項(xiàng)目可以得到圖一和圖二。從圖中可以看出從2004年至今，在已建成的大中型項(xiàng)目中，碧水源都占60%以上，并且其市場(chǎng)份額呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

　　2.  膜生物反應(yīng)器MBR技術(shù)歷史市場(chǎng)與預(yù)測(cè)

　　2.1技術(shù)提供商提供的膜生物反應(yīng)器MBR技術(shù)內(nèi)容

   膜生物反應(yīng)器MBR技術(shù)提供商主要為客戶提供綜合的整體技術(shù)解決方案，具體的范圍一般主要包括：整體技術(shù)初步方案、整體技術(shù)具體方案、整個(gè)污水資源化工廠的全部工程初步全套設(shè)計(jì)、整個(gè)污水資源化工廠的全部工程施工全套設(shè)計(jì)、核心設(shè)備（膜組器系統(tǒng)）的提供及全套設(shè)備的技術(shù)集成、自動(dòng)控制系統(tǒng)與軟件和技術(shù)的提供、系統(tǒng)的技術(shù)調(diào)試、為運(yùn)營(yíng)提供的技術(shù)服務(wù)與支持等。可以看出，膜生物反應(yīng)器MBR技術(shù)提供商一般不承擔(dān)工程項(xiàng)目的土建工程工作，僅提供技術(shù)與設(shè)備。

　　2.2膜生物反應(yīng)器MBR技術(shù)項(xiàng)目的價(jià)格現(xiàn)狀

   MBR技術(shù)項(xiàng)目的價(jià)格范圍主要是將整個(gè)污水處理或者資源化工廠建成所花費(fèi)的成本，具體包括：技術(shù)提供與服務(wù)的費(fèi)用、系統(tǒng)設(shè)備與電氣自控費(fèi)用、工程費(fèi)用（包括土建、管網(wǎng)、總圖等）、工程的管理等雜費(fèi)等。通常項(xiàng)目預(yù)算根據(jù)以上進(jìn)行，其中：技術(shù)提供與服務(wù)的費(fèi)用、系統(tǒng)設(shè)備與電氣自控費(fèi)用約占總費(fèi)用的70%左右，而工程費(fèi)用（包括土建、管網(wǎng)、總圖等）約占總費(fèi)用的20%左右，其它約10%。在統(tǒng)計(jì)MBR技術(shù)項(xiàng)目時(shí)一般僅考慮第一部分， 即技術(shù)提供與服務(wù)的費(fèi)用、系統(tǒng)設(shè)備與電氣自控設(shè)備及技術(shù)費(fèi)用等。

　　國(guó)內(nèi)目前MBR技術(shù)項(xiàng)目的具體價(jià)格為：

 污水類型     噸水投資（大）    噸水投資（中）      噸水投資（小）

             （萬(wàn)噸以上）      （100噸以上）     （100噸以下）

國(guó)內(nèi)公司

城市污水     2000元左右        3500元左右      10000元左右

工業(yè)污水     3000元左右        5000元左右      15000元左右

國(guó)際公司

城市污水     3000元左右        5500元左右      20000元左右

工業(yè)污水     5000元左右        9000元左右      無(wú)

　　一般，國(guó)際公司較國(guó)內(nèi)公司的價(jià)格高45%以上， 而技術(shù)與設(shè)備質(zhì)量雙方相差無(wú)幾。因?yàn)榧夹g(shù)，特別是怎樣在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后如何降低用戶的運(yùn)行成本最為重要，而國(guó)內(nèi)公司在這方面同樣具有足夠的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。所以國(guó)內(nèi)企業(yè)有以下三方面的顯著優(yōu)勢(shì)：一是技術(shù)服務(wù)與運(yùn)營(yíng)支持好而快；二是價(jià)格便宜；三是項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)的成本低。

　　2.3膜生物反應(yīng)器MBR技術(shù)歷史市場(chǎng)

    根據(jù)中國(guó)膜工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，我國(guó)2004~2007年MBR技術(shù)項(xiàng)目的市場(chǎng)情況如下（中國(guó)水網(wǎng)報(bào)告）：

　　2004年，我國(guó)MBR技術(shù)項(xiàng)目（幾乎為中小項(xiàng)目）的市場(chǎng)份額約為4000萬(wàn)元；2005年MBR技術(shù)項(xiàng)目（個(gè)別大工業(yè)項(xiàng)目,其他幾乎為中小項(xiàng)目）的市場(chǎng)份額約為2.7億元；2006年MBR技術(shù)項(xiàng)目（大中小項(xiàng)目）的市場(chǎng)份額約為4.5億元；2007年約為9億元(大項(xiàng)目為主)。

圖三  我國(guó)MBR市場(chǎng)情況

　　2.4國(guó)內(nèi)外膜技術(shù)的市場(chǎng)現(xiàn)狀與預(yù)測(cè)

　　1）世界及中國(guó)膜處理技術(shù)市場(chǎng)與預(yù)測(cè)

　　根據(jù)美國(guó)商業(yè)信息公司從2005年到2007年2月發(fā)表的商業(yè)報(bào)告,全世界膜處理技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模（膜處理技術(shù)市場(chǎng)是指用膜技術(shù)建設(shè)的項(xiàng)目技術(shù)與設(shè)備系統(tǒng),它包括提供的膜技術(shù)系統(tǒng)、膜組器、配套設(shè)備等，MBR是膜技術(shù)中的一種）的現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)如下表所示：

                                           全世界                    中國(guó)         

膜技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模                   2006年       2010年        2006年    2010年

                                                                （單位:億美金)

生物技術(shù)膜技術(shù)市場(chǎng)                10            18             1.2         2.5  

食品工業(yè)膜技術(shù)市場(chǎng)                2.8           4.6             1.28        2.46 

城市供水膜技術(shù)市場(chǎng)                13            21             1.3         2.1  

水循環(huán)再利用膜技術(shù)市場(chǎng)            21            33             1.4         4.3  

膜生物反應(yīng)器膜技術(shù)市場(chǎng)            2.5           11.7            0.45        4.37 

反滲透膜技術(shù)市場(chǎng)                  20            30             3.0         3.8  

微孔過濾透膜技術(shù)市場(chǎng)              8.2           9.4             0.82        2.94  

超濾膜技術(shù)市場(chǎng)                    13           18.9             1.3         2.9   

合計(jì)(億美金)                      108.5         163.6           12.9        25.8  

合計(jì)(億人民幣)                    868          1309             97         194  

　　從國(guó)外對(duì)膜技術(shù)的整個(gè)市場(chǎng)預(yù)測(cè)看，國(guó)外比較看好這項(xiàng)技術(shù)， 同時(shí)對(duì)中國(guó)市場(chǎng)特別看好。

　　在2006年全世界膜處理技術(shù)市場(chǎng)（包括：反滲透膜技術(shù)處理市場(chǎng)占有約60%，和超/微濾膜技術(shù)處理市場(chǎng)目前約40%）規(guī)模大約為108.5億美金, 到2010年將增長(zhǎng)到163.6億美金（屆時(shí)，超/微濾膜技術(shù)處理市場(chǎng)包括MBR技術(shù)將占有65%以上的份額）。中國(guó)膜技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模大約為世界膜技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模的十分之一, 在2006年中國(guó)膜技術(shù)市場(chǎng)的銷售額約為13億美金, 到2010年將猛增到25.8億美金約200億元，市場(chǎng)之大, 增長(zhǎng)之快, 舉世矚目。可以看出， 中國(guó)是世界上膜技術(shù)市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的地區(qū)，同時(shí)中國(guó)的MBR技術(shù)市場(chǎng)是世界增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域和地區(qū)之一。

　　2.5國(guó)內(nèi)膜生物反應(yīng)器MBR技術(shù)市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)

　　·國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供應(yīng)現(xiàn)狀

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2007年底國(guó)內(nèi)用于污水處理和中水回用的MBR技術(shù)項(xiàng)目約9億元；而可以為客戶提供污水處理與污水資源化整體技術(shù)解決方案大規(guī)模項(xiàng)目MBR技術(shù)的公司有：國(guó)內(nèi)2家、國(guó)外7家；可以提供中小規(guī)模項(xiàng)目的MBR技術(shù)與服務(wù)的公司有：國(guó)內(nèi)約30家、國(guó)外10家。可見該領(lǐng)域擁有較高的技術(shù)壁壘，競(jìng)爭(zhēng)性還不夠強(qiáng)。

　　·國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)

　　基于我國(guó)目前的大環(huán)境， 特別是水污染嚴(yán)重、水資源短缺的嚴(yán)重形勢(shì)，特別是它們已經(jīng)開始嚴(yán)重制約我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和影響人們的正常生活，因此環(huán)境保護(hù)特別是水環(huán)境領(lǐng)域的保護(hù)已經(jīng)成為我國(guó)各級(jí)政府的施政國(guó)策，國(guó)家為此并發(fā)布了系列國(guó)家政策與措施。環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)將是我國(guó)今后數(shù)十年內(nèi)最朝陽(yáng)的產(chǎn)業(yè)， 并具有巨大現(xiàn)實(shí)而廣闊的市場(chǎng)前景。

　　1）、污水處理市場(chǎng)預(yù)測(cè)

　　根據(jù)2007年6月頒發(fā)的《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》中的規(guī)定，‘十一五’期間將新增城市污水日處理能力4500萬(wàn)噸, 形成COD削減能力300萬(wàn)噸，意味著自“十一.五”開始，中國(guó)的污水處理市場(chǎng)每年至少在1000億元以上；而以上污水處理市場(chǎng)均為MBR技術(shù)的潛在市場(chǎng)目標(biāo)。

　　2）、污水資源化市場(chǎng)預(yù)測(cè)

　　同樣，根據(jù)2007年6月頒發(fā)的《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》中的規(guī)定，‘十一五’期間我國(guó)將新增城市再生水日利用能力680萬(wàn)噸，城市污水再生利用率達(dá)到30%，意味著自“十一五”開始，污水資源化行業(yè)將至少有30%約300億元以上的市場(chǎng)份額。而MBR技術(shù)是污水資源化領(lǐng)域的最佳技術(shù)之一，也是MBR技術(shù)目前階段的目標(biāo)市場(chǎng)。

　　3）、MBR技術(shù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)

　　根據(jù)以上兩個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展，以及MBR技術(shù)的發(fā)展方向，目前MBR技術(shù)正在被國(guó)內(nèi)的相關(guān)部門接受，并將在今后幾年內(nèi)成為污水處理技術(shù)特別是污水資源化領(lǐng)域的主流技術(shù)，因?yàn)樵摷夹g(shù)的出現(xiàn)是對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)污水治理理念和污水處理技術(shù)的一次顛覆和帶來(lái)的一場(chǎng)偉大變革， 將對(duì)中國(guó)的水處理行業(yè)和環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)深層次的巨大影響；同時(shí)，它也使水處理行業(yè)從工程化向設(shè)備化和產(chǎn)業(yè)化成為可能。在上述領(lǐng)域，膜生物反應(yīng)器技術(shù)都是重要的技術(shù)方法，也面臨著巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。尤其是在市政污水處理，中水回用領(lǐng)域有著明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，必將獲得廣闊的市場(chǎng)空間。

　　在過去幾年，中國(guó)的膜生物反應(yīng)器技術(shù)產(chǎn)業(yè)以‘井噴’方式發(fā)展。2007年，膜生物反應(yīng)器技術(shù)占我國(guó)污水處理市場(chǎng)的1%以下。據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)部門的估計(jì)，我國(guó)今后5年內(nèi)膜生物反應(yīng)器技術(shù)產(chǎn)業(yè)將以100%以上的年增長(zhǎng)率高速發(fā)展，大大高于國(guó)際平均增長(zhǎng)率。預(yù)計(jì)2008年國(guó)內(nèi)膜生物反應(yīng)器技術(shù)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)將達(dá)到25億元人民幣，2015年將達(dá)到300億元人民幣以上。

國(guó)內(nèi)MBR技術(shù)未來(lái)市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)表

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)膜材料產(chǎn)品需求預(yù)測(cè)表

　　3. 結(jié)語(yǔ)

MBR技術(shù)在水處理工程中的高生物量濃度、長(zhǎng)污泥齡及良好的固、液分離率使MBR工藝能以緊湊的系統(tǒng)獲得較優(yōu)的有機(jī)物去除率。膜生物反應(yīng)器有效克服了與污泥沉降性能有關(guān)的限制,起到了取代二沉池的作用, 同時(shí)還能達(dá)到澄清和除菌的目的。MBR工藝具有出水水質(zhì)優(yōu)，占地少，產(chǎn)泥量小，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等許多常規(guī)工藝無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。提高膜性價(jià)比和減少膜污染是MBR推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。隨著水資源的短缺和水污染日益嚴(yán)重及膜科學(xué)的不斷發(fā)展，膜污染問題日益得到改善和解決。MBR憑借其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì), 將在污水資源化等方面得到廣泛應(yīng)用。

　　參考文獻(xiàn)

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