2018年11月16日，由清華大學-北控水務集團環(huán)境產(chǎn)業(yè)聯(lián)合研究院主辦的新生水及水資源高效利用國際研討會在清華大學環(huán)境學院舉行。200余位國內(nèi)外政府領導、行業(yè)專家、水務企業(yè)、投資機構及媒體等齊聚一堂，一同圍繞新生水及水資源高效利用問題進行深入探討。研討會旨在探索應對水資源危機的科技創(chuàng)新路徑，推動包括新生水在內(nèi)的高品質(zhì)再生水回用、零排放等相關產(chǎn)業(yè)升級和發(fā)展。會上，清華大學環(huán)境學院王凱軍教授發(fā)表《我國發(fā)展高品質(zhì)再生水戰(zhàn)略與處理技術展望》主題報告并指出，不到1塊錢就能用上新生水，再生水的價格并沒有我們想象的那么高。

（以下為小編根據(jù)錄音整理，未經(jīng)過本人審閱。）

污水的再生回用已經(jīng)非常廣泛，主要是處理后的城市生活污水為城市綠化、河道景觀補水等水質(zhì)要求不高的功能提供水源。在這些增加水資源供給的措施中，污水回用在產(chǎn)水成本上具有顯著優(yōu)勢，且已經(jīng)在世界上得到廣泛應用。高品質(zhì)回用主要是指飲用水，包括間接飲用水和直接飲用水回用及在工業(yè)生產(chǎn)過程中利用，如電子產(chǎn)業(yè)工藝過程、鍋爐補水應用等等。其中，大家更多集中在對于直接飲用和非直接飲用技術的探討。然而，隨著技術的不斷發(fā)展，以目前幾乎是最嚴格標準的飲用水回用為目標的新生水處理為例，其價格可能并沒有人們想象中的那么高。本文向大家分享新技術的發(fā)展，尤其是膜技術的應用，希望可以推動大規(guī)模、低成本的高品質(zhì)再生水回用。

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傳統(tǒng)處理工藝與傳統(tǒng)再生水利用

從針對一級A的提標改造、到準IV類水達標，再到飲水級別的高品質(zhì)回用，隨著污水處理及回用標準的提高，水處理工藝的性能要求不斷上升。令人望而卻步的是，同步上漲的處理費用和系統(tǒng)的復雜性。傳統(tǒng)再生水處理（如IV類水提標改造）的目標往往是通過水質(zhì)提升進一步削減污染物排放，從而提升區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量。近年來有研究認為，在當前我國水環(huán)境治理階段，在污染物削減層面考慮到污水工藝不斷升級的邊際削弱效應，加強管網(wǎng)系統(tǒng)的建設維護、實現(xiàn)雨污分流及更高水平的污水收集，比進一步提升污水再生水標準具有更高的投資回報率和更顯著的環(huán)境效應。

再生水回用的標準非常寬泛，本處的“高品質(zhì)”指的是從水質(zhì)上超越常規(guī)IV/III類地表水標準，其范疇主要是針對飲用（間接或直接）以及工業(yè)生產(chǎn)特殊需求（如電子元件加工、鍋爐補水等）等方面。非直接飲用過程是指在處理完成后混合到水庫里，再經(jīng)由水庫運送到飲用水廠處理后飲用；直接飲用過程是通過直接與飲用水池相混合而實現(xiàn)的直接飲用的工藝過程。相比之下，高品質(zhì)再生水在資源屬性上與傳統(tǒng)污水處理和再生水存在顯著差異，其在目標上同時滿足拓寬飲用水水源來源、實現(xiàn)工業(yè)用水高附加值利用等用途，即在環(huán)境效益上削減污染物，并具有環(huán)境功能實現(xiàn)手段上的唯一性。

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高品質(zhì)再生水利用與雙膜處理工藝的進步

在如何利用高品質(zhì)再生水解決水資源問題上，新加坡給了我國非常正面的啟示。由于新加坡水資源長期受制于馬來西亞，新加坡決定通過增加非傳統(tǒng)水資源如海水淡化及污水回用、雨水利用等措施徹底解決水資源問題。他們的目標是到2060年水資源完全不依賴外部供給，其中新生水用量可以達到55%，從而徹底解決新加坡水資源的危機問題。新加坡的經(jīng)驗告訴我們，人類在水資源利用上是可以有所作為的，關鍵是怎么來做。

在傳統(tǒng)二級處理的基礎上，”臭氧+活性炭過濾“工藝和”超濾+反滲透“雙膜工藝是最常用的兩條高品質(zhì)再生水處理技術路線。反滲透工藝的概念最早起源于美國21世紀水廠，之后在新加坡發(fā)揚光大，成為解決區(qū)域水資源問題的“利器”。新加坡第一座NEWater（新生水）處理廠在2002年建成，樟宜二期水廠被認為是第二代NEWater主力工藝，二級處理未來計劃采用MBR工藝，這也是解決系統(tǒng)復雜性的一次嘗試。

雙膜法——大規(guī)模、低成本的高品質(zhì)再生水回用的技術解決方案

基于規(guī)模效應，低成本往往是與大規(guī)模聯(lián)系在一起的。從海水中大規(guī)模制取可飲用淡水一直是人類的夢想。《MIT科技評論》2015年度選出的年度十大黑科技之一即為基于世界最大海水淡化廠Sorek的大規(guī)模雙膜技術。相對于海水，污水回用是更方便、也更容易的非常規(guī)水資源再生利用途徑。近二十年以來，無論是海水淡化還是高品質(zhì)再生水，基于RO膜法工藝的規(guī)模大型化既是市場的需求，也是技術的趨勢。目前，十萬噸規(guī)模以上的大型工程層出不窮，甚至在近期有望得到百萬噸級別。清華北控研究院在2012年在市科委支持下開展了重大科技項目，為北京市膜法百萬噸海水淡化項目進行前期技術準備。雙膜法的發(fā)展不但和海淡的發(fā)展有關系，同時與高品質(zhì)再生水的發(fā)展也是密切相關的。

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北控的新加坡樟宜二期項目的技術亮點

為應對大規(guī)模海水淡化的需求，以色列IDE公司曾在工程設計中提出“三個中心”的理念，即膜中心、泵中心、能量回收中心。北控水務在樟宜二期項目中自覺和不自覺地踐行了“三個中心”的設計理念。樟宜二期NEWater部分的電耗在產(chǎn)能為70%時僅僅只有0.75度電/m3，反映到RO部分的電耗只有0.3度電/m3�？紤]到新加坡獨特的氣候和水質(zhì)條件，這也意味著一旦中國應用這個工藝，新生水的價格可以大幅度的降低到一個非常有競爭力的水平。因此，雙膜工藝的能耗能降到這個水平，非常值得我們關注。

1、膜中心的核心在于反滲透膜堆（train）和膜元件兩個層面實現(xiàn)大型化

北控水務最初在曹妃甸建了一個5萬噸的海水淡化廠，當時我去參觀后一個非常深的感觸。我想，5萬噸就需要上長達百多米的廠房，百萬噸不得20個這樣的廠子，占地面積太大。所以在做北京市科委的課題時，我們就在想怎么減少占地降低一個Train能否做到5萬噸。前幾年我到韓國的普漢參觀，10萬噸新生水規(guī)模，膜堆是5000噸。我非常高興地看到在新加坡樟宜二期里，膜堆達到了的兩萬噸的規(guī)模，新加坡一期工程的時候嘗試過16英寸，16英寸大型膜元件已經(jīng)取代傳統(tǒng)8英寸組件在全球最大海水淡化廠（sorek）得到應用。這是我介紹的膜中心理念的應用。膜中心不光是占地，而且是節(jié)省投資，同時管線大量減少、控制元件大量減少，這是膜中心的概念。

2、泵中心的核心在于大型泵的高效和優(yōu)化運行，從而控制泵耗，降低系統(tǒng)運行成本

大泵效率可達到88%以上到90%，而小泵只有80%左右，這個差異在長期運行中電費是非常顯著的。提出泵中心的概念以后，設計上利用大型泵實現(xiàn)更高的能耗利用效率（88%以上），實現(xiàn)穩(wěn)定的流量和壓力供給，同時再通過小型泵以及能量回收裝置來應對不同工況下的流量與壓力的變化。新加坡樟宜二期實際處理原水30萬噸/d，采用了4臺大的泵 (其中一臺備用) 供水，一臺泵的功率是2兆瓦，供給10萬噸的水，充分在設計上體現(xiàn)了泵中心的理念。處理水以后能夠0.3度電/m3，我們國內(nèi)還是在1度到1.5度電/m3的范疇。

3、能量回收中心：能量回收裝置

能量回收中心依據(jù)聯(lián)機渦輪、水力渦輪、壓力交換等不同原理存在不同產(chǎn)家提供的專業(yè)化產(chǎn)品，其在海水淡化高壓反滲透領域起到了革命性影響，在污水低壓反滲透領域效果較弱。然而，樟宜二期首次在大型工程中采用渦輪增壓機模式的能量回收裝置，優(yōu)化設計以后也能實現(xiàn)約10%的節(jié)能效果。

雙膜法提供了大規(guī)模、低成本的高品質(zhì)再生水回用技術解決方案。北控水務新生水AQENT™工藝在新加坡樟宜二期處理Newater量為30萬噸�；�于優(yōu)化工藝設計與運維，在RO段的噸水電耗可以控制在約0.3度，遠低于我國同等條件下在每噸1-1.5度的能耗水平。目前國內(nèi)MBR工藝直接運行費用約0.45-0.6元/噸，考慮到在優(yōu)化MBR基礎上可以直接耦合RO形成緊湊型雙膜工藝，計算增加的RO電耗，噸水直接運行成本有望低于1塊錢。相比目前國內(nèi)的水處理費用水平，當然，實際的價格畢竟還需要綜合考慮具體工程的設備折舊及膜材料更換等綜合成本。與我國（尤其低于我國北方地區(qū)）比，新加坡污水水溫常年30°C左右，高于我國（10°C~30°C），且水質(zhì)硬度低，這些條件都利用維持反滲透系統(tǒng)處于更高的性能水平。即便如此，新技術的發(fā)展尤其是膜技術的應用，有望推動大規(guī)模、低成本的高品質(zhì)再生水回用在我國實現(xiàn)廣泛應用，緩解我國水資源緊張、水環(huán)境惡化的困局。

AQENT是北控水務集團憑借多年在海水淡化領域、工業(yè)領域和新加坡NEWater 新生水的科技和項目經(jīng)驗，提出的新生水系統(tǒng)解決方案，以解決水資源高效開發(fā)和循環(huán)利用等問題，為國內(nèi)外客戶提供投融資、設計、建設直至運營的項目全生命周期的專業(yè)化服務。

來源：中國給水排水