从本世纪伊始全球膜市场出现强劲的增长势头,2009年全球膜市场的销售额达到95亿美元,2011年达110亿美元。2010年我国膜产品销售额大约71.3亿元,其中反渗透(RO)/纳滤膜为26.8亿元,超滤/微滤膜44.5亿元,仅通用膜规模已占全球市场的20%~30%,我国已经成为全球最大的膜产品销售市场。
A市政再生水
工业废水、市政污水通过市政二级生化处理后再经膜法(如NF、MF/UF+RO、MBR等方法)深度处理后可回用为工业净水(循环水、工艺水、冷却水)、纯净水,甚至超纯水。目前国际上在废(污)水回用领域,膜法处理已占到总量的95%以上。
我国90%以上的江、河、湖水和地下水受到不同程度的污染,成为微污染水。此外,地区性的高氟、高硝酸盐含量的地质性微污染水也不容忽视。为了应对日益严重的地表水源污染和自来水安全方面的突发事件,欧、美、日正在制定严格的措施和技术对策,其中膜技术成为主导技术之一,目前全世界仅用微孔滤膜处理的水量就达到2200万立方米/天。日本正在积极推进膜技术在饮用水方面的应用,日本水道协会还规定了膜组件的具体规格标准;欧洲1990 年后新建的水厂几乎全部采用了膜技术;美国计划建造的超大型膜过滤净水厂的生产能力将达100 万立方米/天。2009 年以来,我国也开始在杭州、无锡、东营、南通以及北京,建造能力为10万~30万立方米/天的膜法自来水厂,而且这一势头将随2012年国家饮用水新标准的强制执行而迅速加大。
在市政领域,预计 “十二五”和“十三五”时期我国废水治理投入将分别达到12781亿元和15603亿元,其中用于治理工业和城镇生活污水的投资将分别达到5753亿元和 5578 亿元。
B工业废水处理
我国石油化工工业年耗水18亿吨,每年约有9亿吨污水排放,而且都含有毒、有害的污染物。而采油生产每年需回注水约10多亿吨,回注水的水质要求较高,很难用常规方法分离处理,超滤和微滤被认为是处理油田污水最有效的办法,年处理需求约在6亿立方米。我国有1万多家制药企业,2000余家染料企业,生产中会产生大量废水。目前全国工业用水的80%~90%用于冷却循环水,它们的处理回用是工业节水和废水资源化的重要内容和目标,废水资源化势在必行。
日、美在上世纪七十年代末期,就已经成功地利用全膜法将废(污)水处理成饮用水;新加坡于2002年在裕廊岛工业园区建设了勿洛新生水厂(3.2万立方米/天)和实里达新生水厂(2.4万立方米/天),通过全膜法将二级处理的市政污水转化成符合国际饮用水标准的直饮水(称为新生水),以2%的比例勾兑送入市政饮用水网使用,回用水则用于生产半导体工业用的超纯水。我国近年来在炼油和发电行业也以市政污水为水源,采用双膜法成功获得了锅炉用水和生产、生活用水;采用膜生物反应器工艺将工业废水处理实现了再生水回用。
C海水、苦咸水淡化
当前浓盐水的综合利用、对环境的影响及其对策也备受关注。海水淡化方法主要有多级闪蒸(MSF)、低温多效蒸发和RO。其中RO能耗最低,水本体能耗为3千瓦时/立方米(中试规模已可降至1.58千瓦时/立方米);膜元件的价格仅为10年前的1/10,从而使制水成本下降了67%。RO海水淡化厂建设快,1万立方米/天的工厂7个月就可建成。此外,RO海水淡化方面目前十分重视水电联产,以及与化工生产等过程的集成和优化。
我国正在实施南水北调工程,据了解,到达北京的水在未经市供水网处理之前的价格就可能达到6.9元/立方米。然而,RO海水淡化的吨水价格现已可以低于此价位,因而业界和沿海城市正在考虑实施大规模的海水淡化工程来提供市政供水和工业用水。
我国“十二五”期间将积极推广RO法海水和苦咸水淡化技术,建立10万立方米/天的RO膜示范工程及与之相匹配的膜法(超滤、微滤)预处理工艺、系统,新增RO法海水淡化能力100万~150万立方米/天。建设20万~25万立方米/天规模的RO法苦咸水淡化系统和10万立方米/天规模的离子交换膜电渗析苦咸水淡化系统。
D自来水提标
饮用水和微污染水的处理,采用膜技术是一个发展趋势。当前日本的净水厂日水产量为5000万~6000万立方米,其中使用膜处理法的产量约为100万立方米。我国市场在饮用水深度处理领域采用膜技术才刚刚开了头。2012 年我国将强制执行新的饮用水卫生标准106 项,靠传统工艺是不可能实现这一目标的,必须大力发展以超滤(或微滤)膜技术为核心处理技术的高品质饮用水生产工艺,不仅大、中城市需要,小城镇也同样需要。
E工业锅炉/工艺用水
膜分离技术运用于工业生产中,可实现原材料、水资源和能源的节约,甚至革新产品的传统工艺,实现清洁生产。我国在赖氨酸生产中引入不锈钢微滤膜过滤发酵液,可减少水洗水量50%,水洗时间大幅缩短;味精生产中引入膜工艺,用水减少30%~40%,并且整个工艺无废渣排放;利用气体分离膜从合成氨尾气中回收了63%的氢气。
2010年我国超滤膜市场销售总额44.5亿元,数量达到82万支,形成4000万平方米/年产能,已经远超市场总需求。同期,RO市场销售额达到25.9亿元,销售总量(折算8寸组件)47.5万支。总体看超滤膜、RO膜产品供求关系已经呈现饱和迹象,膜生产企业面临提高产品性能或选择降价两种市场取向,未来高端产品寻求国外市场如印度、北美等将是一种必然选择。