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《中国科技产业》:碧水源:用创新膜技术解决中国水问题

文章来源:中国科技产业     作者:王璐

2020-09-25
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“江南有梅雨季,岭南有回南天。” 目前正值夏汛,洪涝成灾的报道充斥于媒体。然而现实是,中国绝不是一个水资源充沛、每立方自来水只值几元钱的国家。可以说,“绿水青山就是金山银山” 这句论断非常准确地点出了中国水资源的问题所在:在中国,“绿水” 很金贵。用碧水源的话语体系来说,中国的水问题就是:水脏、水少、饮水不安全。

作为中关村国家自主创新示范区高新技术企业,碧水源创办于2001 年,是我国水务环保企业的龙头。碧水源公司董事长文剑平有从政经历,还是个“海归”,对中国水问题和中国环保市场洞若观火——“我国水资源少,水少就容易污染,水污染了供应量就越来越少,这是个恶性循环。所以我们一直坚持以自主研发的膜技术解决中国‘水脏、水少、饮水不安全’ 三大问题。”

污水资源化,一把钥匙开两把锁

“水脏” ——也即水污染,是中国水问题最大的隐患。《中国地下水污染状况图》曾以国家地下水质量标准(GB/T 14848-93)为据,对中国各区域地下水的污染情况进行调查,结果惊人:除西北地区地下水受人类活动影响相对较小而污染较轻外,东北、南方地区地下水均污染严重。发展至今,中国几乎所有的城市都或多或少存在水污染问题。

为解决水污染问题,碧水源自成立以来已经20 年,也实践了20 年。“MBR(膜生物反应器)技术是唯一一个可以解决水脏问题的技术。”文剑平说,其他技术只是降低了污水脏的程度,MBR 技术通过膜分离和生物处理工艺的有机结合,有效地把污水变成可用的水资源。而且,MBR 技术污泥产量少、二次污染小、更加节省土地,更重要的是可实现出水水质稳定达到地表Ⅳ类标准——即可作为一般工业用水。因此,MBR 技术可以实现资源化利用。

碧水源的发展正是从MBR 技术的研发和推广中起步的。20 年来,碧水源将自主研发的MBR 工艺技术用在成千上万个水处理项目之中。特别是在作为首善之区的北京。早在2008 年,碧水源就用MBR 技术支持“绿色奥运” 项目。如今,北京以2000 多万人口之巨的超大城市,将污水处理标准提高到地表IV类标准,MBR 技术居功甚伟。2009年,碧水源凭自主研发的MBR 组器系统获得国家科技进步奖二等奖。

近几年来,MBR 工程建设及运行实践表明,MBR 工艺的吨水工程建设直接费用在2000~3000 元,基本与传统一级A 工艺持平;MBR工艺的污水处理的直接运行费仅为0.45~0.6 元/ 立方米,比传统一级A工艺高出不到10%,按此推算,即费用高出不足0.06 元/立方米,但采用MBR 技术新建和提标升级的污水处理厂可将排放标准提高至地表IV 类及以上的高品质再生水,将对我国实现污水资源化利用,以及消除地区黑臭水体、改善整体环境质量起到极大的促进作用。

近乎偏执地推动污水资源化,文剑平有他深刻的考量:中国总体缺水,水资源短缺和污染问题非解决不可;而将污水变废为用,就是一把钥匙开了两把锁,既治理了污水又新增了水源。“无论从环保的角度,还是经济可持续发展的角度,污水资源化都是值得做、甚至是不得不做的事情。”

生水“膜法”:向海水要淡化水、向污水要水资源

中国淡水资源拥有量仅占全球的6%,而人口数量是世界的1/5。由于过采地下水形成巨大的“漏斗区”,北京、河北、山东等多省市已处于“极度缺水” 的区间。

在碧水源看来,“地下漏斗” 所造成的危害不可逆转,这种水资源利用方式坚决不可取。“解决水资源短缺问题的出路,还是要靠技术创新。” 文剑平说。

在沙特、阿联酋、卡塔尔等缺水国家,海水淡化工程是缺水问题的最优解。国家发展改革委也早在2012 年底颁布的《海水淡化产业十二五规划》中明确指出:海水淡化是水资源的重要补充和战略储备。

要打开海水淡化的闸门,我国必须提高核心设备的国产化率和项目运营的技术水平。围绕RO 反渗透膜法核心工艺,碧水源投资上亿元、坚持自主创新,逐步实现我国海水淡化相关膜技术的从无到有、从示范到规模应用。

2018 年12 月, 以碧水源自主创新研发的RO 技术为核心工艺的青岛董家口经济区10 万吨/ 日的海水淡化项目建成并运行,成为我国海水淡化历史进程中的一座里程碑。由于关键膜技术实现国产化,碧水源海淡工程吨水处理价格降幅高达30%,且出水水质完全符合企业生产用水要求。因此,该项目亦被国家发改委确定为“反渗透膜材料研发与产业化及应用示范项目”。该项目的建成通水给了碧水源开展更大型海淡项目信心。文剑平举例说,山东省每年有近500 亿方水需缺口,可以考虑更大规模地应用海水淡化技术。

在解决水少问题方面,碧水源还有一招: 即在MBR 工艺基础上,增加超低压选择性纳滤膜(DF 膜)工艺及配套系统,形成MBR-DF 双膜新水源工艺。2018 年底,碧水源将这项创新工艺用在了“洱海之源”洱海县的污水处理之中。DF 膜技术是碧水源结集40 多位国内外膜技术专家和水处理专家,历时5 年研发的洁净水技术。该技术工艺可在低能耗、低操压条件下高效去除水中持久性有机物、氮磷富营养化物质及重金属等污染物。DF 膜与MBR膜双管齐下,可将城镇污水处理至地表水Ⅲ类标准以上,直接将污水处理厂改造为“新水源厂”。

文剑平介绍说,在洱源新水源厂的实践证明,双膜新水工艺可以实现“就地造水”,将再生水厂变成城市稳定的第二水源。

“不是膜技术可以包打天下,解决水的全部问题,但水所面临的问题的最终解决方案离不开膜。” 在2019 年一次全国环境业务发展经验交流会上,文剑平感慨地说,谁拥有了最好的膜技术,谁就拥有了解决水脏、水少、饮水不安全三大水问题的最佳技术方案。

用创新膜技术保障饮水“航天品质”

饮水安全无小事。用创新膜技术保障饮水安全,碧水源一直在行动。2020 年7 月中下旬,湖北恩施连降暴雨,山体滑坡和泥石流等导致大量泥沙流入恩施水源地清江,一时间恩施多个自来水厂无法供水。

任务紧急,碧水源为国家住建部研制的4 台双膜技术城镇应急供水车连夜开赴恩施,第一时间提供安全饮水,为城区居民解燃眉之急。

具有完全自主知识产权的“超滤-纳滤”(UF-DF)双膜技术是碧水源应急供水车的法宝。在这对膜技术组合中,精度达0.01 微米的超滤膜可截留99.99% 的细菌和病毒;灭菌效果可达6LOG 高标准的纳滤膜,则能进一步去除微量有机物,保障复杂水质问题下的饮水安全和健康。

目前,碧水源不仅是住建部“国家供水应急救援能力建设” 项目的技术装备承担单位,还成为了“中国航天事业合作伙伴”。

以“航天品质”,碧水源在疫情期间还第一时间成立疫情防控小组,全力保障全国100 多个城市内200多个污水处理、供水、固废等市政基础设施项目的稳定运行;向湖北省多家医院捐赠纳滤净水设备,为超过5000 名医护人员及患者的饮水提供安全和健康保障……

作为产业链最全的膜技术企业之一,碧水源将创新膜技术用在民用净水机、惠民水站、净水工程等上,覆盖人民群众多种饮水场景,此外,为改善贫困地区中小学生饮水安全问题,碧水源的“碧水思源” 中小学生饮水健康公益活动,自2015 年至今,已走进全国10 多个省、市、自治区的200 多所中小学,为20 多万名青少年捐赠了总计价值达1000余万元纳滤净水设备。

文剑平介绍说,碧水源自主研发的纳滤智慧膜,拥有“电荷哨兵”技术,将电荷作用与孔径控制相结合,从技术上解决了传统净水设备“过度过滤” 的弊端,既可将水中细菌、病毒、有机污染物、重金属等有害物质去除,又可保留对人体有益的钾、钠、钙、镁等矿物质。

创业之前,文剑平的理想是做个科学家。在科技部的经历让他觉得,他应该在技术开发与产业化方面做点事情。“科研不是目的,技术开发也不是目的,技术产业化才是目的。” 和碧水源一路走来,“以自主研发的膜技术解决中国‘水脏、水少、饮水不安全’ 的问题”,文剑平觉得这条路选对了。

 

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