膜技术，以新质生产力赋能行业高质量发展
时间：2024年6月3-5日 地点：上海 | 国家会展中心（虹桥）
摘要
在全球经济快速发展的过程中，也造成了巨大的环境污染，随着人类环保意识的不断增加，全球都已经把保护环境作为首要任务，而膜分离技术被评为二十一世纪最有发展前途的清洁技术之一。
被广泛应用于各个领域，包括高难废水处理，市政污水深度处理、再生水制造、超纯水制备以及海水淡化等领域。
01 多因素共同发力，膜技术发展前景广阔
我国膜分离技术发展到现在已经有60年的历史，进入21世纪以后，由于水处理需求爆发式增长，我国膜产业开始进迅速崛起，从2009年到2021年的复合增长率高达24.77，2021年膜产业总产值达到3230亿元，预计2025年将达到5000亿元。
目前我国膜分离市场已跻身于世界前列，占据了全球水处理膜市场规模的近三分之一。
膜产业体系主要包括反渗透膜，纳滤膜，超滤膜、微滤膜、电渗析膜、陶瓷膜等。
每一个进入高速增长期的产业，都离不开资本的追捧，近年来，膜产业发展正盛，兴起了一股反渗透膜产品的投 资热潮，在此背景下，我国反渗透膜材料厂商不断崛起，包括沃顿科技，蓝星东丽、沁森高科、碧水源等。
尤其是沃顿科技，已经成为国内反渗透膜领域最大的生产商，尤其是沃顿科技 ，已经成为世界级的反渗透膜巨头。
而在海水淡化领域，碧水源通过自身硬核技术，打破了国外反渗透膜的垄断局面，解决了海水淡化领域关键材料“卡脖子”问题。
目前，反渗透占据了我国水处理膜市场50以上的规模，我国反渗透膜的产量在全球的占比约为 18. 98， 仅次于美国的 21。
而超滤膜和微滤膜领域，我国也在不断崛起，涌现出了一批优质企业，比如津膜科技，久吾高科等。
微滤膜和超滤膜生产技术国产化程度较高，产品自给率达85左右。
截止目前，我国膜行业已经形成具有强劲竞争力的产业集群。
推动膜技术发展的主要原因有三个，一是我国水资源短缺矛盾日益加剧，污水资源化成为解决水资源短缺的最有效手段，而资源化则离不开膜技术的应用。
国家对污水资源化利用高度重视，2021年，发改委等10部委联合发布《关于推进污水资源化利用的指导意见》，提出“到2025年，全国地级市及以上缺水城市再生水利用率达到25以上，京津冀地区达到35以上”的总体目标。
而膜技术以其超强的分离能力，成为实现污水资源化当之无愧的主要角色。
二是长久以来，我国环境面临着严重的污染，修订后的《环境保护法》实施后，在技术，管理，监督等制度层面进行了全面更新，不仅加大了对环境违法现象的监管力度以及处罚力度，还提升了出水水质标准，倒逼排污企业寻求更加高效的处理污废水的方法，由于膜技术高效优质的处理效率，逐渐成为这些排污企业的第一选择。
三是由于我国水资源短缺，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，被联合国列为13个贫水国家之一。
海水淡化作为“非常规水源”，可有效缓解我国用水压力。
“十三五”时期，为推动海水淡化产业向规模化、集成化方向发展，国家发展改革委和国家海洋局共同印发了《全国海水利用“十三五”规划》，海水淡化成为我国战略性新兴产业。
反渗透技术是目前海水淡化最常用的技术。
据统计，海水淡化工程中，反渗透技术占比约 65，反渗透膜可有效过滤海水中的可溶性盐，脱盐率高达99.75。
另外，经过不断地发展，膜技术已经逐渐成熟，且成本在不断降低，加上膜对比其它水处理技术优势过于明显，所以膜产业发展速度非常迅猛。
代表性企业如：杜邦、海德能、LG、沃顿、赛莱默、立升、旭化成、CSM、赛诺、碧水源、唯赛勃、沁森等。
02 膜技术，以新质生产力赋能行业高质量发展
去年9月，习近平总书记首次提到“新质生产力”，此后“新质生产力”的热度便居高不下，今年的政府工作报告上，将“大力推进现代化产业体系建设，加快发展新质生产力”列为首项任务。
”新质生产力”有三个重要特征，分别是高科技，高效能以及高质量。
二十大以后，高质量发展成为各行各业的主旋律，尤其是环保行业。
在经历了几十年的粗放发展之后，环保行业正在经历由量到质的变化。
而在此过程中，膜技术不断创新迭代，成为行业的“新质生产力”，促进了污水行业的深度转型升级，从原来的高能耗高污染向低能耗低污染升级，对于行业的高质量发展，有着非常明显的技术优势。
膜分离技术的核心是膜材料，膜材料按照孔径可分为超滤膜，微滤膜，纳滤膜和反渗透膜，微滤膜孔径在0.05-10μm之间，允许小分子物质通过，阻拦大分子物质通过，比如在污水处理中，可以去除悬浮颗粒、微生物和细菌等。
超滤膜孔径约为0.02-0.1μm，可截留污水站的高分子物质、悬浮物、胶体、颗粒、有机物、细菌、病毒等杂质。
纳滤膜孔径通常小于2纳米，可以用来去除水的硬度、浊度、色度和有机物。
反渗透膜孔径是所有膜中最小的，一般在0.0001 ~ 0.01μm之间，所以其过滤精度也是最高的，几乎可以过滤水中所有的颗粒、有机物、离子等，常用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。
不同类型的膜被应用于不同的水处理场景中，表现出其优越的性能：
1、微滤膜、超滤膜的应用及技术优势
微滤膜、超滤膜被广泛应用于MBR工艺中。
MBR将传统的生物处理单元与膜技术相结合，主要有三大技术优势，一是可以实现高效的固液分离，避免了污泥膨胀的发生，出水悬浮物和浊度几乎为零；二是膜池可有效提高反应器生物浓度，延长有机物的停留时间，有效提升了有机物降解效率；三是膜反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥龄下运行，剩余污泥产量低，可有效减少污水厂污泥带来的压力。
2、纳滤膜以及反渗透膜的应用及优势
纳滤以及反渗透，被广泛应用于海水淡化，超纯水制备等领域。
海水淡化主要是利用反渗透技术将海水中的盐分分离出去；超纯水是指除了水分子之外，几乎没有其它任何杂质的水，超纯水被用于芯片生产过程中的晶圆冲洗、化学机械研磨、洁净室环境的加湿源等场景。
在此类应用场景中，反渗透技术具有高脱盐率、适应水质、 含盐量范围广、化学药剂消耗少、环保、占地面积小、自动化程度高、产水的水质稳定等优势。
03 膜技术应用案例
随着膜产业的发展，膜法技术在多个领域迎来广泛应用：
案例一：海德能-高难废水处理
宁夏某煤化工项目的零排应用
项目背景：
宁夏某煤化工企业地处宁东能源化工基地，该地区地处中温带干旱气候区，具有干燥、雨量少、蒸发量大、日照时间长等特点。
基于现代煤化工项目环境准入条件要求，该企业在入驻之初就投建了废水零排放设施。
本次使用PRO-XR1反渗透膜升级替代原来项目中使用的传统反渗透膜，在该项目中体现出了更佳的运行效果，为客户降低了运行成本。
技术路线：
该系统工艺流程如下图，含盐进水具有高硬度、有机物浓度较高的特点，总处理量为2800 m3/h。
经过高密澄清池、变孔隙滤池和前处理超滤后，进入一级反渗透+浓水反渗透，达到废水浓缩减量效果。
技术优势：
本次使用PRO-XR1反渗透膜升级替代原来项目中使用的传统反渗透膜，PRO-XR1有优于传统苦咸水膜元件的抗污染表现，相较于传统苦咸水膜，采用膜表面电中性改良，膜表面不易吸附正电性的表面活性剂，水通量更加稳定。
同时，对蛋白质吸附力低，膜表面更不易受到有机物或微生物的污染。
在该项目中体现出了更佳的运行效果（低压差、CIP周期延长），系统脱盐率在保持在98.5以上。
此外，PRO-XR1的化学清洗周期约1次/月，CIP频率的降低为业主减少了化学清洗的成本，同时延长了膜元件的使用寿命、，为客户降低了运行成本，提供了长期优质且稳定的回用水水质。
案例二：杜邦-市政供水
兴市区现状水厂工艺提升改造项目一期工程
项目背景：
嘉兴市区现状水厂工艺提升改造项目设计规模55万m³/d，是目前全球最大规模市政饮用水纳滤工程，采用微滤+纳滤处理工艺对现状水厂进行升级改造，项目一期30万m³/d已投产运行。
技术路线：
项目团队在确保系统安全可靠的前提下，创新采用了压滤式微滤和纳滤系统直连耦合短流程设计，取消了中间水池、供水泵和保安过滤器，从而提升了低碳节能的效果，并且设备布置紧凑、美观大方。
相对于国内已建纳滤水厂，纳滤系统吨水规模节省占地约60、投 资降低约15。
上海 | 国家会展中心（虹桥）
第十六届上海国际水展
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