水处理MBR工艺技术经济创新路径研究

杨学贵 杨瑞晨

[摘 要]未来水处理技术与产业的发展方向是低碳技术经济，用最低的能耗减少环境污染，通过技术经济路径，从技术经济角度找出MBR工艺污水厂能耗较高的真正原因，将生反池多余的风量分流一部分到膜池作为补偿，降低膜池风机风量，节能降耗，已经取得了良好的技术经济效果。

[关键词]MBR工艺;节能降耗;技术经济;创新

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.18.059

[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2020）18-0-02

0     引 言

2016年4月，175个国家在涉及全球气候变化的《巴黎协定》签署协定，为2020年后全球应对气候变化行动做出安排。能源消耗将在很大程度上决定可持续工艺未来的发展。城市污水处理是高能耗行业，美国城市污水处理电耗占全社会总电耗的3%以上。有学者对我国城市污水处理厂经济绩效进行定量研究分析得出结论：资本对我国城市污水处理厂的产出弹性最大，其次是运营电耗。膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）

工艺具有占地面积小、设备紧凑、出水水质稳定等特点。然而MBR工艺运行能耗较高，运行成本攀升，需加强对MBR经济性的研究（如能耗等）。如浸没式MBR有利于解决能耗问题，运行能耗为0.6～2.0 kW·h/m3。本文以某污水厂MBR工艺为例，通过技术经济路径，降低能耗与运行经济成本。

1     技术经济分析

技术经济分析可以发现技术方案或措施满足需要的程度，可以挖掘企业材料、设备利用和生产组织方面的潜力。

1.1   基本情况

某污水厂1997年建成投运，原用间歇式循环延时曝气活性污泥法（ICEAS）工艺，2010年为提升出水水质，开始应用MBR工艺，成为云南第一家也是最大的一家应用MBR工艺的污水厂，日处理6×104 m3，出水执行城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标。

1.2   能耗状况

国家“十二五”水专项课题“昆明市老运粮河水环境改善关键技术研究与工程示范——昆明污水厂开展MBR节能示范

工程”要求该厂能耗在2011年0.61 kW·h/m3的基础上降低10%。

1.3   以工艺流程为基础单元的精细化技术分析路径

为了提高竞争力，企业以工艺流程单元精细化分析为路径，进行精细管理是大势所趋。在企业内部组织生产也有费用，即企业的组织成本。企业既要协调分工，也要进行资源配置。

1.3.1   工艺流程

污水处理工艺流程图如图1所示。

1.3.2   工艺流程能耗

膜设备间及生反系统，两项占总能耗的81%，具体如图2所示。

1.3.3   各工艺设备功耗

由表1可知，生反系统及膜设备间能耗大的真正影响因子是好氧风机、膜池风机。

2     技术可行性

①生反系统风量过大，造成能耗浪费，企业可加以利用;②膜设备有减少运行风机数的可能;③生反系统风机1用2备，运行台数不能减少;膜设备风机2用1备，有减少的可能;④生反池风压大于膜池风压，为利用生反池风量提供了可能。

3     具体实施技术方案

①建立连通阀门，将生反池的风量分流至膜池;②提高单台风机风量，减少风机运行台数，运行最佳的风量;③项目实施后出水水质良好。出水水质是考量污水厂运行效果的首要因素。项目实施后，COD、BOD、TN、TP、NH3-N等各项出水指标，优于一级A标准，水质良好。

4     技术经济效果

技术经济效果，即人们在实现技术方案时，输入的劳动耗费与输出的有用价值之间的比值，可用E表示，即，其中，E指技术经济效果，V指使用价值，C指劳动耗费。此项目实施中，投入很少的劳动耗费C，取得的V很大，E>1。

具体技术经济效果如表2所示，以2013年为基数与2015年对比（按0.63元/kW·h，5.67万m3/d），每年节约电费157万元。企业管理水平得到提升，企业创造力增强。

5     结 语

①MBR工艺首要是膜系统和生反系统的节能降耗，方案得到了推广应用，取得了良好的经济、环境效益。②技术经济路径精细化管理是大势所趋，未来水处理技术与产业的发展方向是低碳技术经济。③在产品同质化十分严重的今天，谁拥有了技术优势及成本优势，谁就能在激烈的市场竞争中获胜。

主要参考文献

[1]郝晓地，李季，曹達啟.MBR工艺可持续性能量化评价[J].中国给水排水，2016（7）：14-23.

[2]白润英，肖作义，宋雷副.水处理新技术、新工艺与设备[M].北京：化学工业出版社，2018.

[3]薛亮.城市污水处理业特许经营法律制度研究[M].北京：法律出版社，2017.

[4]Kraemer J T，Menniti A L，Erdal Z K，et al.A Practitioners Perspective on the Application and Research Needs of Membrane Bioreactors for Municipal Wwastewater Treatment [J].Bioresour Technol，2012，122：2-10.

[5]赵春林，韩学勤.节约的都是利润[M].北京：中华工商联合出版社，2016.