随着人口急剧增加,20世纪末全球人均水占有量下降到20世纪初的1/18。有人预言,“油危机之后,下一个危机便是水。”而中国是世界上13个贫水国之一,人均水资源仅为世界平均水平的1/4,水资源匮乏已经严重制约了经济的可持续发展。可以实现深度水处理的膜技术,在解决水资源危机中将发挥怎样的作用?记者为此采访了北京化工大学教授孙本惠。
记者:您认为解决水资源的出路在哪里?
孙教授:我认为解决水资源危机的根本出路有两个,一是海水淡化,二是污水回用。海水占地球水资源总量的97.20%,淡水仅占2.8%,而且大部分淡水用于农业灌溉和工业生产,饮用水仅占水资源总量的0.01%。地球上最大的“水库”就是海洋,如果能方便、廉价地将海水变为淡水,就可以从根本上解决淡水资源问题。另外,将污水进行深度处理,使之变为新的水资源,无疑是一项具有非凡的社会效益和经济效益的创举。全球每年排放的工业废水约为4260亿立方米,另外还有数量可观的生活污水及都市废水。污水排放不但会污染环境,威胁人类生存,而且也浪费了可贵的水资源。采用膜分离技术可以有效地治理水污染,同时将污水变成高纯度的生产及生活用水,实现水资源的循环使用及污水的零排放,是发展循环经济及绿色产业的新亮点。
记者:膜技术在海水淡化方面有什么优势?
孙教授:与传统的海水淡化方法(多级闪蒸法、冷冻法、溶剂抽提法、电渗析法)相比,反渗透膜法分离效率高,能耗仅为多级闪蒸法的1/21,生产成本低,能大量提供高品质纯净水,优势明显。
2001年全世界海水淡化工厂的总装机容量为3240万立方米/天,其中50%以上是用反渗透膜法生产的。近年来,我国在膜法海水淡化方面发展速度很快。2000年,沧州1.8万立方米/天反渗透膜法亚海水淡化工程建成。2005年,新加坡Hyflux(凯发)公司承建了天津市反渗透膜法海水淡化工程,一期工程达到10万立方米/天,二期工程将达15万立方米/天。预期2010年我国海水淡化总量将达到100万立方米/天。据初步统计,中国现在已经成为世界上反渗透膜年用量最多的国家。
记者:膜技术在污水处理应用方面有什么突破?
孙教授:传统的污水处理技术包括生化处理、沉降等步骤,达到二级排放标准的污水会被排放掉,是很大的水资源浪费。采用先进的膜技术,不但可以将二级污水进行深度处理,成为高纯度工业用水,还可以开发为新的饮用水源。在治理水污染的同时,将污水变废为宝。
现在,已经有很多成功的污水深度处理回用实例。例如美国加州的Groundwater Replenishment System(地下水补给系统)是联合国推广的示范工程,它将二级排放污水经过MF(微滤)、RO(反渗透)膜处理,再经紫外光/双氧水消毒后,一部分注入沿海深井中形成“水幕”,防止海水倒灌及土地盐碱化;另一部分则注入湖中,渗入地下水层,改善地下水质,提高地下水位,作为居民饮用水(自来水)的水源。新加坡的Kranji(康基)新水回用工厂也采用了相似的膜工艺,将都市废水处理成高纯度“新水”,水回收率达75%。新水可以直接饮用,水质符合世界卫生组织和美国食品及医药管理局的饮用水标准;新水也被用作高品质的工业用水(半导体工厂生产用的超纯水)水源。
我国在污水处理回用方面具有很大的发展潜力。到2006年年底,我国656个城市共有城市污水处理厂814座,处理污水能力为6310万立方米/天,城市污水处理总量201亿立方米/年,城市污水处理率为57.01%。我国目前的城市污水回用总量仅约为9.4亿立方米/年,其中灌溉占60%,工业回用水(工艺用水、工业冷却水等)占30%,城市生活(景观用水、回灌地下水、洗车、冲厕所等)及其他占不足10%,因此还有非常大的发展空间。可以预期,膜技术对治理水污染、实现水资源回收利用、促进循环经济发展等将会发挥越来越大的作用。

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