我國水資源短缺，人均水資源占有量僅為世界平均水平的四分之一。隨著經濟的迅猛發(fā)展，我國水資源供需矛盾愈加突出，水環(huán)境不斷惡化。利用新型的污水處理技術，加強污水治理和回用，是改善水環(huán)境，緩解水資源短缺的一種有效途徑。

近年來，在國家科技計劃的支持下，我國的許多高等院校、科研院所和企業(yè)合力開展世界最先進的膜生物反應器(MBR)處理污水技術的研究。該項技術可使城市排水河道中的劣Ⅴ類水經處理變?yōu)閮?yōu)質再生水。目前，MBR工藝在我國已廣泛應用在住宅小區(qū)、賓館、飯店等的污水再生利用，以及難降解工業(yè)廢水、高濃度有機廢水、公共衛(wèi)生敏感衛(wèi)生區(qū)域廢水的處理，一些市政污水處理廠建設和改建中也成功采用了這一技術。

數(shù)據(jù)顯示，我國的MBR技術水平在推廣應用中獲得提高，產業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。專家預測，在未來一段時期內，我國MBR技術產業(yè)將以高于國際平均增長率的速度增長，2010年市場總值可達100億元。

膜與生物技術完美結合

沿著潮白河岸散步，欣賞清亮的河水和沿河的帶狀景觀，如今已逐漸成為潮白河沿岸百姓的生活習慣。北京密云縣的張大媽幾乎每天都領著小孫女在潮白河岸邊散步，她告訴記者，以前由于缺水和污染，潮白河曾是一條半干涸的臭水河。近年來經過治理，潮白河的水多起來了，沿河的景觀也越來越漂亮，呈現(xiàn)出了碧波蕩漾、水天一色的美景。

潮白河是北京的重要水源地和東部生態(tài)屏障，它的轉變多虧了實施的“引溫濟潮工程”。這項市政府重點工程2007年10月份建成通水，將北京北部地區(qū)的主要排水河道———溫榆河的水經凈化處理后引入潮白河，年調水3800萬立方米，在潮白河7公里和順義城區(qū)北減河4公里河段形成300萬平方米的水面景觀，大大改善順義新城及奧林匹克水上公園周邊的水環(huán)境。

將城市排水河道中的劣Ⅴ類水體凈化處理后成為優(yōu)質的再生水，“引溫濟潮工程”中采用的是目前世界最先進的膜生物反應器(MBR)處理污水工藝。清華大學環(huán)境科學與工程系水環(huán)境保護研究所所長黃霞介紹，MBR是一種將膜分離技術與傳統(tǒng)污水生物處理工藝有機結合的新型高效污水處理與回用工藝。它利用了膜分離的選擇透過性與高效性，又利用了生物處理的有效性和徹底性，將水中的有害物質最大限度地去除，處理后的污水水質清澈，有機物含量極低，可以直接回用。

在MBR工藝中，膜是一大技術亮點，也是其核心技術。它采用PVDF等材料制成，表面布滿0.1微米(相當于頭發(fā)絲的七百分之一)的孔，污水經過反應器中超高濃度的微生物分解后，通過中空纖維膜進行固液分離，不僅能將細菌、病原體等有害物質拒之門外，同時還可防止各種有效微生物菌群的流失。

對比傳統(tǒng)的污水處理工藝，MBR工藝的最大特色是使用膜組件替代了沉淀池，膜組器直接浸入生化池中，生化池混合液通過膜進行固液分離。黃霞告訴記者，“用膜組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥工藝中的二沉池，可以進行高效的固液分離，克服了傳統(tǒng)活性污泥工藝中出水水質不夠穩(wěn)定、污泥容易膨脹等不足。”

除了出水水質標準高、品質穩(wěn)定、安全性高的特點外，MBR工藝中高濃度微生物能將有機污染物徹底降解，使剩余污泥比傳統(tǒng)方法減少30％————50％，從而降低污泥處理費用和二次污染的威脅。另外，MBR工藝的設備緊湊，占地只有傳統(tǒng)工藝的50％，更有利于對舊污水處理廠的升級擴容。

污水資源化是把“金鑰匙”

我國的淡水資源總量為2.8萬億立方米，占全球水資源的6％，人均水資源占有量僅為世界平均水平的四分之一，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。隨著經濟的迅猛發(fā)展，我國的城市規(guī)模不斷擴大，城市用水量和污水量不斷增加，水資源的供需矛盾突出，水質污染問題日趨嚴重。

黃霞認為，應對當前的水資源短缺和水環(huán)境污染問題，開展新型高效污水處理與回用技術研究具有十分重要的意義。廣泛推廣和應用高效污水處理與回用技術，不僅可以消除污水對水環(huán)境的污染，而且能減少新鮮水的使用，緩解需水和供水之間的矛盾，給工農業(yè)生產的發(fā)展提供新的水源，取得顯著的環(huán)境、經濟和社會效益。

我國對MBR工藝的研究始于上世紀90年代初，最早開始研究的有清華大學、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、天津大學、同濟大學等。雖然起步較晚，但我國的MBR工藝技術研究發(fā)展非常迅速。從1999年至2000年的實驗室階段，到2004年至2005年的每天千噸級的規(guī)模應用，再到2007年至今每天10萬噸級的規(guī)模工程設計、建設和運行?？梢哉f，在過去幾年，我國的MBR技術產業(yè)取得了“井噴”式發(fā)展。

一項MBR工藝技術，緣何能如此迅速地發(fā)展？這完全取決于此項技術廣闊的市場應用前景。有關市場分析顯示，當前全球的MBR市場正在加速成長，而這種成長趨勢預期會持續(xù)10年以上。而未來一段時期，我國MBR技術產業(yè)將繼續(xù)以高于國際平均增長率的速度增長，2010年市場總值將達到100億元，占污水處理市場份額的8％。

正是看準了市場需求的先機，近年來我國的許多科研單位和企業(yè)不斷加入MBR工藝的研究和開發(fā)，并加快推動其產業(yè)化。國家“八五”“九五”和“十五”科技攻關項目、863計劃、北京市重點科研項目計劃等也重點支持了該技術的研發(fā)和產業(yè)化。

據(jù)了解，目前MBR工藝在我國已廣泛應用在住宅小區(qū)、賓館、飯店等的污水再生利用，以及難降解工業(yè)廢水、高濃度有機廢水、公共衛(wèi)生敏感衛(wèi)生區(qū)域廢水的處理，同時一些市政污水處理廠建設和改建中也成功采用了該技術。

讓污水變成水源，促進污水資源化利用，不僅正在成為解決我國水資源短缺與水污染問題的一把“金鑰匙”，世界上不少缺水國家也將其作為重要戰(zhàn)略之一，投入人力物力研發(fā)相關技術。

以日本為例，上世紀70年代末期，日本的MBR工藝研究工作就有了較快的進展。從1983年到1987年，日本有13家公司使用好氧膜生物反應器處理大樓污水，出水用于樓房中水道用水、草地噴水和汽車沖洗水等，達到了回用的良好效果。1985年，日本建設省牽頭組織了“水綜合再生利用系統(tǒng)90年代計劃”，把MBR工藝技術研究在處理對象、規(guī)模和深度上推進了一大步。據(jù)統(tǒng)計，目前日本已建成了幾百套MBR污水處理設施。

歐洲于上世紀90年代開始采用MBR處理工業(yè)廢水，其對城市污水的處理則開始于1996年。在2002年至2005年間，歐洲各國應用MBR處理污水的工程以每年70個以上數(shù)量增加。今年年初，在比利時召開的一次歐盟水處理會議上，歐盟經濟與環(huán)保專家就明確表示，MBR在污水處理領域已成為歐盟各國備受矚目的新工藝，并且得到了廣泛的應用。

自主研發(fā)推動技術應用

近年來，我國的許多高等院校、科研院所和企業(yè)等對MBR工藝技術的研究，取得了令人矚目的成績。MBR工藝技術在處理能力和應用范圍上不斷提高和擴大，已成為我國污水處理和資源化的重要技術途徑之一。

新技術的推廣應用，離不開企業(yè)的積極參與。目前，國內從事MBR工藝開發(fā)應用的公司已有10多家。北京碧水源科技股份有限公司就是其中擁有核心技術最多的一家。

“碧水源公司2001年7月成立，以提供專業(yè)先進的污水處理設備為主，‘引溫濟潮工程’就是由我們提供的污水處理系統(tǒng)。通過近年來的自主研發(fā)，我們在MBR工藝的核心部件技術方面，已經可以生產出具有世界先進水平的PVDF中空纖維微濾膜膜絲與膜元件，并擁有了10余項專利。在關鍵設備技術方面，我們能夠生產具有世界先進水平的標準化、系列化節(jié)能型第三代膜組器設備，并擁有了自主開發(fā)的3AMBR生物脫氮除磷膜生物反應器新工藝技術。”北京碧水源科技股份有限公司副總裁梁輝介紹說。

憑借自主研發(fā)的先進技術，碧水源公司完成了北京密云再生水廠工程、北京懷柔雁棲污水處理廠改造工程、湯河口鎮(zhèn)污水資源化工程等千余項MBR污水資源化工程，實施的MBR項目每年為北京生產高品質再生水超過1億噸。8年來，碧水源公司已經發(fā)展成為國內污水資源化和膜生物反應器研發(fā)與應用領域實力最強的企業(yè)。2008年，公司實現(xiàn)銷售收入3.7億元，業(yè)務平均年增長率達100％。

不管在哪一個領域，自主知識產權的核心技術都是逐鹿的焦點。“只有擁有自主知識產權的核心技術，才能有效降低MBR工藝產品的成本。”梁輝說：“我們公司對中空纖維微濾膜的研發(fā)和生產成功，不僅打破了2007年之前我國膜材料全部依賴進口的局面，還使MBR工藝產品的成本下降了30％—40％。”

打破國外技術壟斷，使碧水源公司MBR工藝處理污水的成本由初期的每噸4000元，降低到了每噸0.67元。為了推動MBR工藝在全國的推廣應用，碧水源公司不斷降低產品價格，同時繼續(xù)在技術開發(fā)與產業(yè)化方面雙管齊下。公司在中關村生命科學園建立了占地面積21畝的大型研發(fā)中心，并在北京懷柔雁棲經濟開發(fā)區(qū)內投資約3億元建成了約5萬平方米的現(xiàn)代化膜組器生產基地。此外，去年3月，碧水源公司與清華大學聯(lián)合建立了“清華大學————碧水源環(huán)境膜技術研發(fā)中心”，加強對膜法污水資源化前沿技術和產品的研發(fā)。

2008年，碧水源公司投入2400萬元搞技術研發(fā)，占到了銷售收入的9％。梁輝說：“我們要不斷通過技術攻關來降低產品成本，讓MBR技術更快地在我國推廣應用，從而惠及更多的人，為國家的環(huán)保事業(yè)作出貢獻。”