楊建州  黃千調

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

　　摘要：水資源危機是制約我國經濟發(fā)展的重要因素之一。膜生物反應器（MBR）技術是近幾十年發(fā)展起來并在工程上得到大量應用的新型高效分離技術，已經在許多領域得到應用。據有關方面估計：該技術在我國污水資源化工程上的運用將以100%的速率迅速增加且以國內企業(yè)為主導。因此MBR技術的運用及國內運用該技術的企業(yè)的成長有著十分廣闊的前景。

   關鍵詞：膜生物反應器 污水資源化 市場預測  

　　膜生物反應器（Membrane Bioreactor, 簡稱MBR）是當今世界公認的先進的污水處理和污水資源化技術，它是將膜分離技術中的超濾、微濾或納濾膜組件與污水生物處理中的生物反應器相互結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器的生物降解作用和膜的高效分離技術溶于一體。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：出水水質優(yōu)良穩(wěn)定，可直接回用；容積負荷高，占地面積小，整個系統(tǒng)流程緊湊；剩余污泥產量少；運行管理方便等。同時，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運用的瓶頸。MBR技術的最佳適用范圍為：出水水質要求高的項目（出水水質優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》中一級A類限制）；處理出水有回用要求的項目（污水資源化項目）；工程用地比較緊張的項目；高濃度有機廢水項目。該技術的出現是對我國傳統(tǒng)污水治理理念和污水處理技術的一次顛覆和帶來的一場偉大變革， 將對中國的水處理行業(yè)和環(huán)境保護產業(yè)帶來深層次的巨大影響；同時，它也使水處理行業(yè)從工程化向設備化和產業(yè)化成為可能。

　　膜技術在90年代后期發(fā)展迅速，特別是進入21世紀后，隨著膜材料生產的規(guī)?；?、膜組件及其處理產品的設備化和集成化，膜設備生產技術的普及化和價格大眾化，膜技術的發(fā)展已經從實驗室潛在技術迅速發(fā)展成為工程實用技術。已經在許多大型工程應用中應用，出水水質穩(wěn)定，運行可靠為膜處理技術的運用和發(fā)展積累了寶貴的經驗。

　　1.  膜生物反應器MBR技術在中國的發(fā)展進程

    我國MBR技術的發(fā)展歷史幾乎與國外接近，除了早期與國外有差距外， 但是最近幾年在技術應用方面與國外幾乎同步，并且在部分領域在世界上有領先優(yōu)勢， 因為中國對于MBR技術的需求遠比國外迫切且市場潛力巨大。主要發(fā)展階段如下：

　　•1990～2000：實驗室階段，小試、中試、示范工程；

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

　　•2003～2005：每天千噸級的規(guī)模開始應用，主要用于城市污水和工業(yè)污水領域；

　　• 2004～2005：每天萬噸級的規(guī)模工程的可行性研究階段，并為實施做準備。主要用于城市污水和工業(yè)污水領域；

　　• 2005～2006： 開始實施每天上萬噸級的規(guī)模工程的工程設計、建設、運行階段。主要用于城市污水和工業(yè)污水領域；

　　• 2006～現在：大規(guī)模實施每天數萬噸級的規(guī)模工程的工程設計、建設、運行，主要用于城市污水和工業(yè)污水領域。

　　1.1膜生物反應器MBR技術在中國已經實施的主要項目

   2002~2004年， 我國主要以實施中小MBR技術項目為主，總共實施了數百項中小型MBR技術項目。

　　大中型MBR技術應用工程項目在我國是從2004年開始的， 包括設計、中試和準備等，以下為近幾年我國實施的具體大型MBR技術應用工程項目。

　　2005 年完成并運行的大型MBR技術應用工程項目：

　　·湖南岳陽石化         0.5萬m³/d(石化)         聯合環(huán)保

　　·中關村西區(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

　　·青島機場             2000m³/d (生活)         清華德人

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

　　2006年完成并運行的大型MBR技術應用工程項目：

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

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

　　·洛陽石化              0.6萬m³/d (石化)         聯合環(huán)保

　　2007年完成并運行的大型MBR技術應用工程項目

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

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

　　·大亞灣石化            2.5萬m³/d (石化)       聯合環(huán)保

　　·海南石化              1.08萬m³/d (石化)      聯合環(huán)保

　　2008年將完成并運行的大型MBR技術應用工程項目（在在建或設計項目）

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

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

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

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

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

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

   總結上面工程項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目中，碧水源都占60%以上，并且其市場份額呈增長趨勢。

　　2.  膜生物反應器MBR技術歷史市場與預測

　　2.1技術提供商提供的膜生物反應器MBR技術內容

   膜生物反應器MBR技術提供商主要為客戶提供綜合的整體技術解決方案，具體的范圍一般主要包括：整體技術初步方案、整體技術具體方案、整個污水資源化工廠的全部工程初步全套設計、整個污水資源化工廠的全部工程施工全套設計、核心設備（膜組器系統(tǒng)）的提供及全套設備的技術集成、自動控制系統(tǒng)與軟件和技術的提供、系統(tǒng)的技術調試、為運營提供的技術服務與支持等。可以看出，膜生物反應器MBR技術提供商一般不承擔工程項目的土建工程工作，僅提供技術與設備。

　　2.2膜生物反應器MBR技術項目的價格現狀

   MBR技術項目的價格范圍主要是將整個污水處理或者資源化工廠建成所花費的成本，具體包括：技術提供與服務的費用、系統(tǒng)設備與電氣自控費用、工程費用（包括土建、管網、總圖等）、工程的管理等雜費等。通常項目預算根據以上進行，其中：技術提供與服務的費用、系統(tǒng)設備與電氣自控費用約占總費用的70%左右，而工程費用（包括土建、管網、總圖等）約占總費用的20%左右，其它約10%。在統(tǒng)計MBR技術項目時一般僅考慮第一部分， 即技術提供與服務的費用、系統(tǒng)設備與電氣自控設備及技術費用等。

　　國內目前MBR技術項目的具體價格為：

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

             （萬噸以上）      （100噸以上）     （100噸以下）

國內公司

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

　　一般，國際公司較國內公司的價格高45%以上， 而技術與設備質量雙方相差無幾。因為技術，特別是怎樣在達到標準后如何降低用戶的運行成本最為重要，而國內公司在這方面同樣具有足夠的技術和經驗。所以國內企業(yè)有以下三方面的顯著優(yōu)勢：一是技術服務與運營支持好而快；二是價格便宜；三是項目運行時的成本低。

　　2.3膜生物反應器MBR技術歷史市場

    根據中國膜工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計報告顯示，我國2004~2007年MBR技術項目的市場情況如下（中國水網報告）：

　　2004年，我國MBR技術項目（幾乎為中小項目）的市場份額約為4000萬元；2005年MBR技術項目（個別大工業(yè)項目,其他幾乎為中小項目）的市場份額約為2.7億元；2006年MBR技術項目（大中小項目）的市場份額約為4.5億元；2007年約為9億元(大項目為主)。

圖三  我國MBR市場情況

　　2.4國內外膜技術的市場現狀與預測

　　1）世界及中國膜處理技術市場與預測

　　根據美國商業(yè)信息公司從2005年到2007年2月發(fā)表的商業(yè)報告,全世界膜處理技術市場規(guī)模（膜處理技術市場是指用膜技術建設的項目技術與設備系統(tǒng),它包括提供的膜技術系統(tǒng)、膜組器、配套設備等，MBR是膜技術中的一種）的現狀和預測如下表所示：

                                           全世界                    中國         

膜技術市場規(guī)模                   2006年       2010年        2006年    2010年

                                                                （單位:億美金)

生物技術膜技術市場                10            18             1.2         2.5  

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

城市供水膜技術市場                13            21             1.3         2.1  

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

膜生物反應器膜技術市場            2.5           11.7            0.45        4.37 

反滲透膜技術市場                  20            30             3.0         3.8  

微孔過濾透膜技術市場              8.2           9.4             0.82        2.94  

超濾膜技術市場                    13           18.9             1.3         2.9   

合計(億美金)                      108.5         163.6           12.9        25.8  

合計(億人民幣)                    868          1309             97         194  

　　從國外對膜技術的整個市場預測看，國外比較看好這項技術， 同時對中國市場特別看好。

　　在2006年全世界膜處理技術市場（包括：反滲透膜技術處理市場占有約60%，和超/微濾膜技術處理市場目前約40%）規(guī)模大約為108.5億美金, 到2010年將增長到163.6億美金（屆時，超/微濾膜技術處理市場包括MBR技術將占有65%以上的份額）。中國膜技術市場規(guī)模大約為世界膜技術市場規(guī)模的十分之一, 在2006年中國膜技術市場的銷售額約為13億美金, 到2010年將猛增到25.8億美金約200億元，市場之大, 增長之快, 舉世矚目。可以看出， 中國是世界上膜技術市場增長最快的地區(qū)，同時中國的MBR技術市場是世界增長最快的領域和地區(qū)之一。

　　2.5國內膜生物反應器MBR技術市場需求預測

　　·國內市場供應現狀

　　據統(tǒng)計，至2007年底國內用于污水處理和中水回用的MBR技術項目約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解決方案大規(guī)模項目MBR技術的公司有：國內2家、國外7家；可以提供中小規(guī)模項目的MBR技術與服務的公司有：國內約30家、國外10家。可見該領域擁有較高的技術壁壘，競爭性還不夠強。

　　·國內市場需求預測

　　基于我國目前的大環(huán)境， 特別是水污染嚴重、水資源短缺的嚴重形勢，特別是它們已經開始嚴重制約我國的經濟發(fā)展和影響人們的正常生活，因此環(huán)境保護特別是水環(huán)境領域的保護已經成為我國各級政府的施政國策，國家為此并發(fā)布了系列國家政策與措施。環(huán)境保護產業(yè)將是我國今后數十年內最朝陽的產業(yè)， 并具有巨大現實而廣闊的市場前景。

　　1）、污水處理市場預測

　　根據2007年6月頒發(fā)的《國務院關于印發(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4500萬噸, 形成COD削減能力300萬噸，意味著自“十一.五”開始，中國的污水處理市場每年至少在1000億元以上；而以上污水處理市場均為MBR技術的潛在市場目標。

　　2）、污水資源化市場預測

　　同樣，根據2007年6月頒發(fā)的《國務院關于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》中的規(guī)定，‘十一五’期間我國將新增城市再生水日利用能力680萬噸，城市污水再生利用率達到30%，意味著自“十一五”開始，污水資源化行業(yè)將至少有30%約300億元以上的市場份額。而MBR技術是污水資源化領域的最佳技術之一，也是MBR技術目前階段的目標市場。

　　3）、MBR技術市場預測

　　根據以上兩個市場的發(fā)展，以及MBR技術的發(fā)展方向，目前MBR技術正在被國內的相關部門接受，并將在今后幾年內成為污水處理技術特別是污水資源化領域的主流技術，因為該技術的出現是對我國傳統(tǒng)污水治理理念和污水處理技術的一次顛覆和帶來的一場偉大變革， 將對中國的水處理行業(yè)和環(huán)境保護產業(yè)帶來深層次的巨大影響；同時，它也使水處理行業(yè)從工程化向設備化和產業(yè)化成為可能。在上述領域，膜生物反應器技術都是重要的技術方法，也面臨著巨大的市場機會。尤其是在市政污水處理，中水回用領域有著明顯的競爭優(yōu)勢，必將獲得廣闊的市場空間。

　　在過去幾年，中國的膜生物反應器技術產業(yè)以‘井噴’方式發(fā)展。2007年，膜生物反應器技術占我國污水處理市場的1%以下。據國內有關部門的估計，我國今后5年內膜生物反應器技術產業(yè)將以100%以上的年增長率高速發(fā)展，大大高于國際平均增長率。預計2008年國內膜生物反應器技術產業(yè)市場將達到25億元人民幣，2015年將達到300億元人民幣以上。

國內MBR技術未來市場需求預測表

國內市場對膜材料產品需求預測表

　　3. 結語

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

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