新膜法能否系统性解决城市治水的经济性问题？

　　今年6月，E20水网固废网曾发表了《解决溢流污染，应该学学《火星救援》》一文，文中提到用工程思维(工程师思维)解决溢流污染这个棘手的环境问题。工程思维就是以资源有限、条件不足、约束限制为前提，去实现目标。设想一座已建成的污水处理厂，是否可以在不新增用地的前提下，以最小的投资成本和最短的实施周期实现现有旱季处理能力4倍的雨季峰值处理能力呢?

　　这里我们提些实际应用场景作为启发。

　　第一类场景是常用的采用MBR膜法对传统A2O或氧化沟工艺污水厂，进行产能翻倍并同步提标的解决方案。

　　即只需要将原有二沉池改造成膜池，生化池容无需增加，辅助其他少量配套工程措施情况下，就可实现无新增用地前提下的污水厂处理能力翻倍和出水标准从一级B或一级A提升至准Ⅳ类水标准，同步实现扩能和提标的双目标。类似这样的案例非常多见，已经成为MBR工艺用于存量污水厂扩能和提标改造的利器，但现有用户抱怨较多的，是传统微滤MBR膜的运行成本过高且维护较麻烦的问题。

　　第二类场景以德国Nordkanal污水厂为例。

　　该厂服务的是合流制排水系统，污水厂的旱季处理规模约2万吨/天，雨季最大处理规模约4.5万吨/天，采用的是MBR工艺。MBR膜为平均孔径40nm的小孔径超滤膜，该厂MBR超滤膜已使用13年未进行过更换，膜仍具备雨季膜通量超过40LMH的运行能力。

　　结合上述两类应用场景，我们以工程思维进行思考，如何对一座处理规模5万吨/天采用传统A2O工艺的出水标准一级B的污水厂进行改造，以更好的方式提升其效能，让它能够适应新的环境要求。

　　我们可以将二沉池改造成膜池，并安装孔径30~40nm的高通量、长寿命的超滤MBR膜，并把生化池内的传统曝气器更换为节能型曝气器，以达到改造后的膜工艺吨水综合成本与原传统工艺基本持平的“333”目标。同时由于高性能超滤膜具有非常好的雨季流量弹性(化解了微滤膜较难实现的弹性峰值流量问题)，可实现40~55LMH的雨季峰值高通量运行。这样，原5万吨/天的传统工艺污水厂，改造后旱季时处理能力为10万吨/天，而在雨季低进水浓度时处理能力最高可达20万吨/天，这是个非常有吸引力的解决方案。

　　上海市城市建设设计研究总院总工程师、上海城市雨洪管理工程技术研究中心主任朱浩川表示，在不新增用地、不建设调蓄设施的情况下，高通量、长寿命的超滤膜MBR工艺的应用以及低成本的运行方式，可减少溢流污染，对城市水环境的改善具有重要价值。

　　此外，膜的出水直接达到了高标准再生水的水质标准，一不小心又解决了城市再生水利用率和污水资源化的问题，高性能超滤MBR的确大有可为。

　　站在高质量发展角度再看“膜”

　　我们继续放大视野，站在城市全局进行思考，看看会有什么不一样。

　　清华大学环境学院教授胡洪营认为“高效率”和“可持续”是高质量发展的核心，建立区域水生态循环利用系统是水务行业高质量发展的有效路径。

　　以“高效率”和“可持续”为尺度，重新审视和梳理问题，不局限原有的认知框架，可能会带来不一样的效果。

　　按前述膜法水处理技术在不新增用地前提下实现已有污水厂原位的同步扩能和提标，实现污水厂旱季处理能力是原先的2倍，雨季峰值处理能力是原先旱季平均处理能力的4倍，并且是在未建设调蓄池和管网少投入或不投入的前提下，还同步推进了城市再生水利用率和污水资源化。

　　此外，30~40nm超滤膜对于包括微塑料在内的新兴污染物和新冠病毒在内的水中病毒、细菌有着非常高的拦截效率，提高了出水生物安全性，污水厂真正成为了城市“第二水源地”，这才是真正意义上的一举多得。

　　关于业内人士所关注的MBR工艺污水厂的运行成本，《再谈MBR：破局的金钥匙，“333”还有多远?》一文中提到随着膜材料和膜应用技术取得的巨大进步，“333”目标正在实现，“膜三贵”的痛点得到化解，用户会得到与传统工艺综合运行成本相当的膜产品和膜技术工艺。世浦泰、碧水源等膜技术厂商都对此均表示乐观。

　　世浦泰总工程师白海龙表示，小孔径(孔径30~40nm)、超高孔隙率、均匀性好的超滤膜技术取得了颠覆性的突破，以及膜应用技术的创新，使得MBR膜可持续的高通量、长寿命和低能耗得以实现。这就让MBR工艺获得了新生，原有优势继续强化，原有痛点得到解决，量变引发质变，并创造出新的应用模式和应用场景。

　　由此，我们预期高性能超滤MBR膜技术极有可能在这一轮城市污水治理和提标的战役中胜出。

　　中国市政工程华北设计研究总院上海分院副院长张力总结到，一是土地的高效集约化利用，基本无须为污水处理设施新增用地而烦恼;二是管网和土建投资成本的大幅节约，仅使用少量资金就可以达到预期效果;三是实施难度低、建设周期短;四是水污染治理和污水资源化需求得到同步解决;五是老城区雨污分流难点和溢流污染痛点的自动化解;六是新兴污染物和生物安全性方面的额外好处。从多个角度而言，它都是因颠覆式膜技术创新所带来的“高效率、低成本”的解决方案，有利于建立区域水生态循环利用系统，打造“可持续”的水资源系统。

　　白海龙还提到，技术进步使得效率大幅提升，一旦突破了关键“阈值”，就有可能颠覆传统的商业模式和认知框架，引发价值体系的重新配置，并产生全新的服务和解决方案。我们依稀看到了水务行业即将重演其它行业的转型案例，如太阳能电池发电平价上网，导致了传统燃煤电厂的转型;锂电池电动汽车低成本的冲击，导致了传统燃油车制造商的转型。

　　2022(第二十届)水业战略论坛上，E20研究院执行院长薛涛做了题为《22年水业战略论坛薛涛：三生万物，再谈“再生水”》的主题发言，其对“水十条”、“污水处理提质增效”，“污水资源化”三大政策文件影响“十四五”水务行业的发展做了深度分析，从公共管理、技术和商业三大维度来分析各政策的效果，并提到资金的有限性和治理的紧迫性会引发治理时序的问题，最终反馈到具体的技术选择，典型的在断面达标和CSO溢流控制上，全面的雨污分流和海绵城市的建设在资金和时间上与当前治理要求存在不匹配。

　　也正如薛涛所说，环保市场一定是在一个高压的公共管理压力下，来自技术和商业模式相互交融中产生的创新，在这样的突破中，底部两要素的合并力还会向上反弹。在当前行业正要进入高质量发展的下半场之际，在政府财政和生态环境的双重压力之下，技术创新是否会引发商业模式和公共管理的变革呢?这是很值得期待的。

编辑：赵凡