隨著人口急劇增加,20世紀末全球人均水占有量下降到20世紀初的1/18。有人預言,“油危機之后,下一個危機便是水。”而中國是世界上13個貧水國之一,人均水資源僅為世界平均水平的1/4,水資源匱乏已經嚴重制約了經濟的可持續發展。可以實現深度水處理的膜技術,在解決水資源危機中將發揮怎樣的作用?記者為此采訪了北京化工大學教授孫本惠。
記者:您認為解決水資源的出路在哪里?
孫教授:我認為解決水資源危機的根本出路有兩個,一是海水淡化,二是污水回用。海水占地球水資源總量的97.20%,淡水僅占2.8%,而且大部分淡水用于農業灌溉和工業生產,飲用水僅占水資源總量的0.01%。地球上最大的“水庫”就是海洋,如果能方便、廉價地將海水變為淡水,就可以從根本上解決淡水資源問題。另外,將污水進行深度處理,使之變為新的水資源,無疑是一項具有非凡的社會效益和經濟效益的創舉。全球每年排放的工業廢水約為4260億立方米,另外還有數量可觀的生活污水及都市廢水。污水排放不但會污染環境,威脅人類生存,而且也浪費了可貴的水資源。采用膜分離技術可以有效地治理水污染,同時將污水變成高純度的生產及生活用水,實現水資源的循環使用及污水的零排放,是發展循環經濟及綠色產業的新亮點。
記者:膜技術在海水淡化方面有什么優勢?
孫教授:與傳統的海水淡化方法(多級閃蒸法、冷凍法、溶劑抽提法、電滲析法)相比,反滲透膜法分離效率高,能耗僅為多級閃蒸法的1/21,生產成本低,能大量提供高品質純凈水,優勢明顯。
2001年全世界海水淡化工廠的總裝機容量為3240萬立方米/天,其中50%以上是用反滲透膜法生產的。近年來,我國在膜法海水淡化方面發展速度很快。2000年,滄州1.8萬立方米/天反滲透膜法亞海水淡化工程建成。2005年,新加坡Hyflux(凱發)公司承建了天津市反滲透膜法海水淡化工程,一期工程達到10萬立方米/天,二期工程將達15萬立方米/天。預期2010年我國海水淡化總量將達到100萬立方米/天。據初步統計,中國現在已經成為世界上反滲透膜年用量最多的國家。
記者:膜技術在污水處理應用方面有什么突破?
孫教授:傳統的污水處理技術包括生化處理、沉降等步驟,達到二級排放標準的污水會被排放掉,是很大的水資源浪費。采用先進的膜技術,不但可以將二級污水進行深度處理,成為高純度工業用水,還可以開發為新的飲用水源。在治理水污染的同時,將污水變廢為寶。
現在,已經有很多成功的污水深度處理回用實例。例如美國加州的Groundwater Replenishment System(地下水補給系統)是聯合國推廣的示范工程,它將二級排放污水經過MF(微濾)、RO(反滲透)膜處理,再經紫外光/雙氧水消毒后,一部分注入沿海深井中形成“水幕”,防止海水倒灌及土地鹽堿化;另一部分則注入湖中,滲入地下水層,改善地下水質,提高地下水位,作為居民飲用水(自來水)的水源。新加坡的Kranji(康基)新水回用工廠也采用了相似的膜工藝,將都市廢水處理成高純度“新水”,水回收率達75%。新水可以直接飲用,水質符合世界衛生組織和美國食品及醫藥管理局的飲用水標準;新水也被用作高品質的工業用水(半導體工廠生產用的超純水)水源。
我國在污水處理回用方面具有很大的發展潛力。到2006年年底,我國656個城市共有城市污水處理廠814座,處理污水能力為6310萬立方米/天,城市污水處理總量201億立方米/年,城市污水處理率為57.01%。我國目前的城市污水回用總量僅約為9.4億立方米/年,其中灌溉占60%,工業回用水(工藝用水、工業冷卻水等)占30%,城市生活(景觀用水、回灌地下水、洗車、沖廁所等)及其他占不足10%,因此還有非常大的發展空間。可以預期,膜技術對治理水污染、實現水資源回收利用、促進循環經濟發展等將會發揮越來越大的作用。

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