3月23日，“2023（第二十一屆）水業(yè)戰略論壇”上，上海世浦泰新型膜材料股份有限公司董事、總工程師白海龍，以“顛覆性超濾膜產(chǎn)品——新膜法下應用場(chǎng)景的升級”為主題，從四個(gè)方面：膜法困惑、膜法突破、新膜法新應用場(chǎng)景、膜法的產(chǎn)品化，分享了世浦泰的經(jīng)驗。

(資料圖片僅供參考)

核心觀(guān)點(diǎn)

1、污水MBR膜工藝目前面對的最大問(wèn)題是“膜三貴”， 要解決買(mǎi)膜貴、用膜貴、換膜貴，就需要從經(jīng)濟和性能優(yōu)化兩個(gè)角度出發(fā)來(lái)解決政府和水務(wù)公司的痛點(diǎn)。

2、世浦泰新膜法源自于德國、加拿大、匈牙利和中國等上百位頂尖工程師，持續10年多、耗資近10億元人民幣的單點(diǎn)突破研發(fā)成果。世浦泰的新膜法顛覆性地實(shí)現了，既要“出水水質(zhì)直接達到回用標準、減少50%以上占地”的傳統膜法優(yōu)勢，政府又要“噸水價(jià)不漲、150~200%雨季來(lái)水能處理”，水務(wù)公司還要“投資回報率增加、不再焦慮傳統膜法頻繁的維護和更換”。

3、歐美市場(chǎng)10年前已完成從普通微濾MBR向高端超濾MBR的升級切換，而世浦泰顛覆性超濾MBR工藝新膜法的全生命周期噸水綜合成本，不僅大幅低于傳統MBR工藝，并首次低于傳統AAO工藝的噸水綜合成本。

膜技術(shù)作為污水處理領(lǐng)域使用最廣泛的技術(shù)之一，發(fā)展受到不少同行專(zhuān)家的關(guān)注。膜技術(shù)賽道中也涌現出部分優(yōu)秀的企業(yè)，其中世浦泰作為進(jìn)入中國污水處理市場(chǎng)的德國品牌，以卓越的技術(shù)產(chǎn)品先后取得了數十個(gè)大規模示范性業(yè)績(jì)的成功應用和行業(yè)專(zhuān)家認可。

在如今環(huán)境產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展變局之下，細分賽道企業(yè)在浪潮中對技術(shù)發(fā)展的思考，對產(chǎn)品化推動(dòng)和發(fā)展尤為珍貴。

3月23日，“2023（第二十一屆）水業(yè)戰略論壇”上，上海世浦泰新型膜材料股份有限公司董事、總工程師白海龍，以“顛覆性超濾膜產(chǎn)品——新膜法下應用場(chǎng)景的升級”為主題，從四個(gè)方面：膜法困惑、膜法突破、新膜法新應用場(chǎng)景、膜法的產(chǎn)品化，分享了世浦泰的經(jīng)驗。

白海龍

01膜法之困惑：“膜三貴”問(wèn)題的解決需要從性能和經(jīng)濟入手

白海龍指出，膜技術(shù)和新能源車(chē)面臨的問(wèn)題具有相似性，解決這些問(wèn)題，都需要把性能和經(jīng)濟作為突破口。近兩年即使受到疫情影響，新能源車(chē)年增長(cháng)率仍然高達90%以上，且市場(chǎng)滲透率即將突破30%的關(guān)鍵點(diǎn)，意味著(zhù)近期必然會(huì )對燃油車(chē)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行巨大的顛覆，是一種洗牌式的重塑。

新能源車(chē)之所以能夠取得如此進(jìn)展，主要是在性能和經(jīng)濟上取得突破。伴隨新能源車(chē)技術(shù)不斷取得突破，已經(jīng)克服初期的許多性能缺陷，在續航里程、可靠性等指標上已經(jīng)接近燃油車(chē)，甚至在另一些性能上優(yōu)于燃油車(chē)。再加上，經(jīng)濟性問(wèn)題得到解決，新能源車(chē)越來(lái)越便宜，促使新能源車(chē)得到快速發(fā)展。

白海龍表示，新能源車(chē)解決了性能和經(jīng)濟兩大問(wèn)題，刺激市場(chǎng)需求爆發(fā)。如今，膜技術(shù)在水務(wù)領(lǐng)域遇到的困惑和機遇與新能源車(chē)類(lèi)似。膜技術(shù)細分涉及領(lǐng)域較多，其中，超濾膜已經(jīng)是市政供水領(lǐng)域應用最廣泛的工藝之一。污水MBR膜得益于碧水源等國內生產(chǎn)商的不懈努力，歷經(jīng)了10年左右的高速發(fā)展期。目前國內城鎮污水廠(chǎng)中使用MBR膜工藝的規模大概占10%左右，意味全國每天2億多噸污水的處理規模下有2000多萬(wàn)噸水采用MBR膜工藝。

如何突破MBR膜工藝市場(chǎng)占有率，首先需要從客戶(hù)角度進(jìn)行思考?，F階段，MBR用戶(hù)出現涇渭分明的挺膜派和反膜派，形成國內污水處理工藝選擇時(shí)特有的現象。

挺膜派認為MBR優(yōu)點(diǎn)是出水標準高、占地省、產(chǎn)泥量小等等；

反膜派認為缺點(diǎn)是投資高、運行成本高、換膜成本高。

總結反膜派觀(guān)點(diǎn)，是買(mǎi)膜貴、用膜貴、換膜貴，簡(jiǎn)稱(chēng)“膜三貴”，其本質(zhì)是經(jīng)濟和性能問(wèn)題。如下圖所示，藍色部分代表經(jīng)濟問(wèn)題，綠色部分代表性能問(wèn)題，性能和經(jīng)濟問(wèn)題之間存在相關(guān)性，性能影響經(jīng)濟性，“膜三貴”解困需要從性能和經(jīng)濟性?xún)蓚€(gè)角度出發(fā)。

就“買(mǎi)膜貴”而言，第一是膜的單價(jià)下降，膜單價(jià)相較于十年前，已經(jīng)大幅下降；第二是膜通量，如果單位面積膜的膜通量能翻倍，即產(chǎn)水量能夠翻倍，則成本、能耗、膜池土建都會(huì )大幅降低；

就“用膜貴”而言，主要是降低膜吹掃的氣水比。降低氣水比和膜裝填密度、膜通量、膜曝氣形式三個(gè)指標密切相關(guān)，有效改善三個(gè)指標，能夠有效降低膜吹掃的氣水比，從而解決“用膜貴”問(wèn)題；

就“換膜貴”而言，2022年8月，蘇伊士羅敏博士在《可持續的LEAPmbr實(shí)現污水廠(chǎng)升級改造》報告中，提到在歐美市政領(lǐng)域MBR超濾膜的平均壽命已達到12.5年，國內市政污水主流使用的MBR微濾膜平均使用壽命則在5年左右。從經(jīng)濟角度出發(fā)，由于超濾膜和微濾膜的平均壽命差異巨大，國內水務(wù)企業(yè)越來(lái)越重視MBR使用壽命差異所帶來(lái)的巨大噸水成本變動(dòng)。

02膜法之突破：逐一突破“膜三貴”問(wèn)題

1. 買(mǎi)膜貴之攻破膜通量難題

解決膜通量首先需要先關(guān)注膜孔徑，在國內MBR膜孔徑并不受到重視，但膜孔徑能夠影響可持續的膜通量，也是膜使用壽命的關(guān)鍵因素。

以0.1微米為界限，孔徑大于0.1微米是微濾，孔徑小于0.1微米是超濾。自來(lái)水目前基本用超濾，但在市政污水領(lǐng)域，國內目前是超濾、微濾并存的狀態(tài)。

通常污水中的細菌尺寸≥0.2微米，MBR負壓抽吸導致細菌尺寸會(huì )壓縮至0.08微米左右，所以很容易穿透微濾膜。細菌一旦穿透會(huì )有少量停留在膜孔內筑巢、繁殖，長(cháng)年累月造成膜孔徑不斷縮小直至堵塞，雖然藥劑清洗能去除較高比例，但膜孔變小和堵塞的趨勢不會(huì )改變，最終會(huì )造成膜通量不可逆的衰減，從而影響膜的使用壽命。正因如此，歐美市場(chǎng)10年前已完成從普通微濾MBR向高端超濾MBR的升級切換。目前國際一線(xiàn)品牌均使用小孔徑超濾（小于0.05微米）用于MBR，例如GE（現威立雅）平均膜孔徑是0.04微米，世浦泰平均膜孔徑是0.03微米。

超濾和微濾，對于污水中細菌尺寸而言，實(shí)際上對膜孔影響的位置是不同的。超濾膜因孔徑比細菌小一個(gè)數量級，運行一段時(shí)間后細菌會(huì )吸附在膜孔表面，通過(guò)反洗可以清潔，所以這一過(guò)程是可逆的；但對于與細菌尺寸同一個(gè)數量級的微濾膜而言，部分細菌在負壓抽吸時(shí)卻能夠進(jìn)入微濾膜孔內部，導致微濾的堵塞是不可逆的。

為了提升膜通量，膜制造商一般有兩種改造膜孔徑的路徑：第一種是增大膜孔尺寸，在純水中實(shí)測時(shí)會(huì )發(fā)現通量確實(shí)增大了，但在污水使用中卻發(fā)現該方法提升的通量是不可持續的、且流量彈性較?。ㄆ骄ね俊?0LMH，峰值膜通量≤ 25LMH ）的問(wèn)題，即國內用戶(hù)普遍觀(guān)察到的膜通量衰減較快、膜使用壽命較短（生活污水 3~7年）；第二種是提升開(kāi)孔率且維持超濾膜孔徑尺寸，這是一種材料層面的本質(zhì)提升，但世浦泰選擇了這條最難的路徑。世浦泰高性能超濾膜孔徑小且均勻、純水通量高、污水中MBR高通量可持續、流量彈性大（平均膜通量28～32LMH， 峰值膜通量≤60LMH）、膜通量衰減慢、膜使用壽命長(cháng)（生活污水 10～15年）。

目前國內外市場(chǎng)主流的膜通量指標相差很大。國產(chǎn)常規市政污水膜產(chǎn)品的通量為10～15LMH，國產(chǎn)一線(xiàn)膜產(chǎn)品的通量為15～20LMH，國際一線(xiàn)平均膜產(chǎn)品的通量為25～28LMH。比如，德國最大的MBR污水處理廠(chǎng)使用超濾MBR膜13年還沒(méi)有更換，雨季峰值膜通量運行時(shí)按40LMH以上運行。世浦泰超濾膜在國際一線(xiàn)膜通量水平基礎上又取得了突破，平均膜通量達到30～32LMH，峰值膜通量最高達到60 LMH。

2. 用膜貴、換膜貴之降低膜能耗

白海龍表示，世浦泰分別從兩個(gè)方面攻克膜系統的能耗問(wèn)題：

（1）降低膜吹掃能耗

國內常規微濾MBR工藝污水廠(chǎng)的電耗占比中，膜系統的能耗約占一半，遠遠高于生化系統能耗。其中，膜系統的噸水電耗中膜吹掃曝氣鼓風(fēng)機占比約75%，由此可以看出，降低膜吹掃能耗，就能夠大大節約膜系統消耗。

世浦泰高性能超濾膜組器相比微濾膜組器可成功實(shí)現膜吹掃運行能耗降低50~70%。

（2）降低MBR工藝系統回流能耗

傳統AAO-MBR工藝流程采用三段回流，減少回流段，能夠有效降低MBR工藝系統的回流能耗，例如新加坡某污水廠(chǎng)采用五段AO-MBR工藝，采用一段回流，膜吹掃曝氣能耗小于0.04 kwh，全廠(chǎng)噸水電耗僅0.27kwh。

綜合來(lái)看，解決“膜三貴”的經(jīng)濟性問(wèn)題需要達到以下“333”的目標：對于日處理規模萬(wàn)噸級以上的城鎮污水處理廠(chǎng)而言，需要能夠持續穩定運行達到30L/(㎡·h)的膜通量、膜吹掃氣水比降至3：1以下、MBR工藝污水廠(chǎng)全廠(chǎng)運行噸水電耗降至0.3kwh/m3以下。

世浦泰超濾MBR膜經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)和實(shí)踐應用，大量應用數據說(shuō)明世浦泰膜產(chǎn)品已經(jīng)具備了非常出色的表現力和經(jīng)濟性。以5萬(wàn)噸/天處理規模、準四標準的污水廠(chǎng)為例，按20年的生命周期全成本計算，世浦泰新MBR膜的噸水綜合成本不僅大幅低于傳統MBR工藝，并首次低于傳統AAO工藝的成本。

3、新膜法之新場(chǎng)景：原址原位產(chǎn)能翻倍、準IV出水、水價(jià)不漲且投資回報率增加

3.1 以單獨污水廠(chǎng)為應用場(chǎng)景

若以4萬(wàn)噸/天某污水廠(chǎng)為例，希望原址原位擴容到8萬(wàn)噸/天，出水標準從一級A到準四類(lèi)水。世浦泰的新膜法顛覆性地實(shí)現了，既要“出水水質(zhì)直接達到回用標準、減少50%以上占地”的傳統膜法優(yōu)勢，政府又要“噸水價(jià)不漲、150~200%雨季來(lái)水能處理”，水務(wù)公司還要“投資回報率增加、不再焦慮傳統膜法頻繁的維護和更換”。目前傳統膜法已可以實(shí)現“既要”這一部分，但“又要”和“還要”這兩部分，世浦泰新膜法是唯一可以成功實(shí)現的解決方案。

清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、國家環(huán)境保護技術(shù)管理與評估工程技術(shù)中心主任王凱軍在《環(huán)?；貞涗洝分幸蔡岬搅斯芫W(wǎng)的提質(zhì)增效問(wèn)題，文中表示，管網(wǎng)修復不能一蹴而就，可以換個(gè)思路，是否可利用存量污水廠(chǎng)利用雨季低進(jìn)水濃度特點(diǎn)實(shí)現雨季更多的處理污水以防止溢流?；谶@一思路，世浦泰從解決二沉池流量負荷瓶頸的角度入手，將二沉池替換為具有高流量彈性的超濾膜產(chǎn)品，無(wú)需調節池，降低溢流污染。

3.2 以區域排水規劃和總投資額為應用場(chǎng)景

舉例，某城市城區有A和B兩座污水處理廠(chǎng)，均由某水務(wù)公司負責投資、建設和運營(yíng)。

A廠(chǎng)為6萬(wàn)噸/天，服務(wù)于老城區，排水體制采用截流式的合流式，出水標準一級A。

截流倍數低，雨季溢流污染嚴重；管網(wǎng)不斷完善，老城區晴天處理規模需要從現狀6萬(wàn)噸增至12萬(wàn)噸/天；國控斷面的考核和水環(huán)境容量壓力，出水標準需從一級A提升至準四類(lèi)水。

B廠(chǎng)為4萬(wàn)噸/天，服務(wù)于新城區，排水體制采用分流式，出水標準一級A。

由于新產(chǎn)業(yè)導入，污水處理量需要從4萬(wàn)噸增至8萬(wàn)噸/天；該城市的再生水利用率需從5%提升至25%，而新產(chǎn)業(yè)的中水回用導致有提標需求；由于管網(wǎng)滲漏且地下水位較高，分流制在雨季時(shí)管網(wǎng)流量仍超出污水廠(chǎng)處理能力。

傳統解決方案，一般均采用新增管網(wǎng)、泵站、調蓄池、原廠(chǎng)提標、新建污水廠(chǎng)等一系列手段來(lái)解決，經(jīng)國內大型設計院經(jīng)驗值測算，工程總投資約18.4億，土建需求161畝。

但世浦泰新膜法方案，可在不新增用地前提下對A和B廠(chǎng)均原址原位翻倍擴能并同步提標到準四類(lèi)（污水可資源化），一般無(wú)須其它額外投資。同時(shí)高性能超濾膜所具有的高流量彈性，使污水廠(chǎng)雨季峰值處理能力可達到晴天處理能力的150~200%，有效避免了雨季溢流污染，減少高昂的雨污分流管網(wǎng)改造和調蓄池建設等投資。

新膜法解決方案總投資僅2.84億、新增用地0畝，相比傳統解決方案可節約80%以上的工程投資、同時(shí)無(wú)需新增土地資源。

白海龍總結道，新膜法工藝下市政污水的處理能夠完成包括解決擴能、提標、節約用地、雨季溢流污染、縮短施工周期、提高生物安全性和大幅節省總投資等多目標的同步實(shí)現。

世浦泰高性能膜產(chǎn)品對各類(lèi)型水務(wù)公司的價(jià)值可總結為：“對于已經(jīng)用膜的水務(wù)公司，世浦泰可協(xié)助提升已衰減的產(chǎn)水量，并通過(guò)微濾換超濾來(lái)大幅降本，從此不再焦慮維護和更換的頻繁；對于尚未用膜的水務(wù)公司，世浦泰可通過(guò)新膜法或膜箱來(lái)擴能提標，幫助政府大幅節省投資額的同時(shí)，提升水務(wù)公司自身的投資回報率?！?/p>

03產(chǎn)品化之思考：顛覆性新膜法破局需要什么？

世浦泰背靠中資，以德國知名品牌為平臺，更有效地整合國際研發(fā)和頂尖人才資源，以標準化和產(chǎn)品化角度來(lái)化解中國水務(wù)行業(yè)的市場(chǎng)痛點(diǎn)，實(shí)現水務(wù)行業(yè)第三次浪潮的跨越。

對于3萬(wàn)噸/天以上的傳統工藝污水廠(chǎng)，世浦泰顛覆性的新膜法，將幫助行業(yè)用戶(hù)實(shí)現“既要”“又要”“還要”的擴能提標夢(mèng)想；而3萬(wàn)噸以下的中小型傳統工藝污水廠(chǎng)的擴能提標，世浦泰SMC一體化膜箱是一個(gè)有魅力的低成本、不停水且快速的解決方案。

全球化的生產(chǎn)基地和研發(fā)中心，策略性地利用各自?xún)?yōu)勢，分工協(xié)作，實(shí)現國際國內雙循環(huán)。Supratec品牌各類(lèi)產(chǎn)品已銷(xiāo)往全球30多個(gè)國家并成功應用。

世浦泰旗下的Supratec微孔曝氣系統已根植中國十多年，是中國和德國市場(chǎng)的占有率最高的企業(yè)之一，其中節能型板式曝氣器MF650是國內關(guān)注節能降耗運營(yíng)企業(yè)的一把利器。

從產(chǎn)品化角度思考，目前世浦泰也面臨一些困惑?，F階段產(chǎn)品標準、工程設計標準、工程項目設計圖紙標準，相互之間的差異在實(shí)際工程中會(huì )帶來(lái)偏差，并造成標準過(guò)低、冗余過(guò)大所帶來(lái)的部分用戶(hù)體驗較差的惡性循環(huán)。除此之外，行業(yè)的工程思維也會(huì )造成投資成本和運行成本增加，一些非市場(chǎng)因素的惡性競爭也一定程度阻礙了膜行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。世浦泰集團堅信技術(shù)的可持續創(chuàng )新升級，產(chǎn)品的性能穩定保證，客戶(hù)的應用體驗提升，將為水處理行業(yè)的產(chǎn)品化持續發(fā)展，貢獻力量。

04“既要”“又要”“還要”的挑戰性，產(chǎn)品型公司將持續進(jìn)階

論壇現場(chǎng)，就產(chǎn)品化和世浦泰的發(fā)展，中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、博士生導師，中國人民大學(xué)低碳水環(huán)境技術(shù)研究中心主任王洪臣，就“既要”“又要”“還要”的挑戰性進(jìn)行了探討；北控水務(wù)集團有限公司副總裁冒建華，以及E20環(huán)境平臺首席合伙人、研究院院長(cháng)、北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院產(chǎn)學(xué)研中心主任傅濤老師就“產(chǎn)品說(shuō)服客戶(hù)需要場(chǎng)景和背書(shū)”和白海龍就該顛覆性技術(shù)在中國市場(chǎng)推廣和落地的話(huà)題展開(kāi)了探討。

白海龍強調顛覆性產(chǎn)品和“踢館”模式的出現是不可避免的，鑒于一些大型水務(wù)公司已經(jīng)建有第三方生產(chǎn)性驗證平臺，如果能做成以產(chǎn)品性能、經(jīng)濟性和低維護等指標為基礎的競技擂臺，同時(shí)面向行業(yè)、面向公眾進(jìn)行公開(kāi)、開(kāi)放和透明條件下的測試，就可以避免“踢館”模式下的實(shí)測成果在各家水務(wù)公司重復進(jìn)行驗證。

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