膜分离技术在电镀、印染、造纸等工业废水处理中的应用与发展

工业废水的处理和排放一直处于国家重点监控之下。工业生产过程中，不仅需要大量的淡水，还将排放大量含有重金属、有毒化学品、酸碱、有机物、油类、悬浮物等有毒有害物质的废水。与城市污水相比，工业废水具有成分复杂、浓度高、环境毒性大、行业多等特点，处理难度大。据统计，2015年，我国工业废水排放量为195.5亿吨，占废水排放总量的27.1%；工业废水处理能力444.6亿吨，处理设施处理能力2.5亿吨/日，年运行成本685亿元。

近年来，特别是2010年以后，膜分离技术作为一种新的分离技术，不仅能有效去除废水的色度和异味，去除各种离子、有机物和微生物，还能回收部分物质。工业废水深度处理和中水回用方面得到了广泛而迅速的应用和发展。

据调查，膜技术电镀、印染、造纸、垃圾渗滤液和电力行业发展迅速。作者研究的基础上，本文将详细介绍膜上述五个工业废水子领域中的发展和应用。

电镀和PCB重金属废水处理膜的应用率约为70%

电镀行业是重金属废水排放的重点行业。我国电镀企业数量众多。据不完全统计，规模企业约1.5万家。近年来，随着地方政府对重污染企业的整治，电镀企业数量呈下降趋势，主要集中电镀园区。

电镀企业作为国有控股企业，其废水处理一直备受关注。调查发现，2000年至2010年间，已投入运行的电镀废水处理技术大多为化学沉淀法，膜的市场应用率约为20%-30%。2008年，环境保护部颁布了《电镀污染物排放标准》（gb21900-2008）（以下简称《标准》），建议敏感区域实施更严格的表3标准。与一些欧盟国家的表面处理废水排放浓度限值相比，该标准中金属污染物排放标准的严格程度处于中上游水平，而化学需氧量、磷等非金属污染物由于包含地表水体中，排放总量控制也较为严格。新标准实施后，cod、氨氮、全氮、总磷等生化指标是超标的主要因素，由于废水生化性能差，常规化学沉淀+Ao或A2O工艺无法处理，铜和镍也是超标的主要重金属因素。

同时，国家重金属废水处理重点监管的背景下，电镀企业必须采取清洁生产措施，增加中水回用。这种情况下，大多数企业都加大了中水排放和回用的深度，以达到达标的目的。到2013年，环保部发布了《电镀污染防治最佳可行技术指南（试行）》（hj-bat-11），大力推广膜处理工艺。此后，膜电镀废水处理中的应用开始迅速普及。根据对电镀废水处理企业新大宇、魏世邦、海拓的环境调查，膜电镀行业的市场应用率约为70%。

广东新大宇是中国第一家专注于电镀废水处理的公司（20世纪90年代）。虽然它不是一家膜制造商，但它的大多数工艺路线或项目都使用膜技术。目前，新大禹华南电镀废水处理运营市场占有第一份额，年营业收入2-3亿元。华南、华东、西南等地具有较强的竞争力。江西金达来以JDL重金属废水处理技术为核心，成为PCB重金属废水处理行业第一，2015年营业收入5亿元。伟世邦（厦门）环境科技有限公司是贯穿膜产业链的高科技企业。开拓了广东、福建、江苏等地电镀园区和企业的废水处理市场。海拓环境是目前中国最大的电镀园区废水处理运营服务提供商。承担了50多个大中型电镀园区的运营服务，2015年营业收入超过2亿元。目前，正逐步从运营转向工程布局。

膜处理印染废水的应用率为50%

2015年，全国规模以上印染企业近1900家，95%以上的产能主要集中东南沿海五省。中国工业中，纺织业的排放量排名第四。其中，印染业是纺织业的主体。其废水占纺织工业的80%，占工业废水排放总量的14%，但废水回收率仅为7%。

印染行业是中国十大重污染行业之一。2008年，国家发改委发布了《印染行业准入条件》；2012年，环境保护部和国家质检总局联合修订发布了《纺织染整行业水污染物排放标准》（GB 4287-2012）；结合纺织工业污染物的实际排放需求，修订了《纺织工业污染物排放标准》（GB 4287-2015）；2015年，随着“十篇水文章”的发布，印染行业面临着巨大的节能减排压力。同时，国家不断提高企业用水定额和高用水量带来的高成本，为印染企业的升级改造产生了内动力。

同时，印染废水是国内外难处理的工业废水之一。采用传统的“物化+生化+物化”处理工艺，二级处理出水水质难以满足排放和回用标准的要求。膜处理技术以其工艺简单、处理过程无二次污染、出水水质优良等明显优势，逐渐成为印染企业废水处理新建改造项目必须考虑的标准技术，这极大地推动了膜技术该领域市场的发展。据了解，目前膜技术纺织印染行业的应用主要体现印染废水的处理和回用、退浆废水的PVA（聚乙烯醇）浆液回收、碱还原废水的PTA（精对苯二甲酸）回收、洗毛废水的油脂回收、，染料生产中的染料回收和脱盐，其中废水的深度处理和再利用应用最为广泛。

通过对浙江创创、杭州天创、厦门伟世邦、杭州尚拓等企业的调查发现，自2007年和2008年以来，膜技术纺织印染行业得到了推广和应用。目前，该行业的市场应用率已达到50%左右。未来，随着环境保护形势的日益严峻，“十三五”期间，这一比例有望进一步提高。其中，浙江创创是一家新兴的三板企业，凭借其完整的膜分离技术体系，以及膜材料研究、膜产品生产、废水处理和回用等一系列关键技术，印染、造纸、石化等行业废水处理和回用方面获得多项专利，膜设备制造膜工程中的应用。目前，印染行业的回用技术和市场占有率均居全国第一，公司的“双膜法”（超滤+反渗透）工艺已应用于多个印染废水处理建设或改造项目。

膜造纸废水处理中的应用率约为30%

造纸工业是一个高耗水、高污染的工业，其耗水量中国五大高耗水行业中排名第一。排水总量仅次于化学工业和钢铁工业，工业废水排放中排名第三，COD排放量占全国工业COD排放总量的三分之一。造纸废水污染治理已成为行业乃至全社会关注的焦点，也是制约造纸企业生存和发展的关键。

2008年6月，中华人民共和国环境保护部颁布了《制浆造纸工业废水污染物排放标准》（GB3544-2008），其中COD、BOD和SS的排放指标分别比原标准排放限值降低76%、90%和88%，提高了色度、氨氮、总氮、总磷、AOX等排放指标的要求。2015年，“十篇水上文章”发布。十大重点专项整治行业中，造纸行业排名第一。2016年12月，下发了《关于北京、天津和河北的火电、造纸工业和试点城市管理高架源排放许可证的通知》，要求各地2017年6月30日前完成企业排放许可证的申请和发放。严格的标准、政策的推动、废水的深度处理和回用，进而实现封闭循环和零排放，已成为造纸行业生存和发展的必然选择。

此背景下，以生化处理为主体的三级处理技术逐渐成为行业主流工艺。其中，膜处理已逐步应用于新处理工程建设和原工艺升级的三级深度处理中，其色度、SS和AOX的去除效果显著，多数情况下可达90%。根据厦门伟世邦、浙江创创、杭州天创等企业反馈，造纸废水处理膜的应用比例约为30%。根据杭州天创的分析，膜技术将是未来造纸行业废水处理技术发展的必然趋势。“双膜法”处理每吨造纸废水的水工程费用约为1000元。通过节约污水和自来水成本，企业可以2-3年内收回项目投资，并进一步产生效益。

垃圾渗滤液处理膜使用率超过90%

到2015年，我国县市生活垃圾无害化处理能力达到75.8万吨/天，其处理方式包括卫生填埋、焚烧和堆肥。目前，垃圾渗滤液处理的需求主要来自填埋场和垃圾焚烧厂。垃圾渗滤液是一种高浓度的有机废水，具有黑色气味，成分复杂。由于其COD和氨氮浓度高、难生化物质含量高、毒性大、水质和水量变化大，目前被公认为难处理废水。

自20世纪80年代以来，垃圾渗滤液的处理主要采用a/O生化法。20世纪90年代末，随着《垃圾渗滤液国家排放标准》（gb16889-1997）的出台，出现了生化法、物化法和高级氧化法并存的局面。2008年7月，环境保护部颁布的《生活垃圾填埋场污染控制标准》（gb16889-2008）开始实施。传统的物化+生化处理工艺不能完全满足标准要求，生化出水必须深度处理。深度处理工艺主要包括膜分离工艺和高级氧化技术，以及一些非常规的处理工艺，如活性炭吸附、离子交换等。对于焚烧厂渗滤液，根据《垃圾焚烧污染控制标准》（gb18485-2014）的要求，废水处理系统处理后的渗滤液优先回收利用。必须排放的，按照《污水综合排放标准》（gb8978）的要求执行污染物排放限值。

此外，环境影响评价也提出了更严格的要求。填埋场附近修建的焚烧场渗滤液与填埋场渗滤液结合时，应按照填埋场渗滤液排放限值的要求进行处理。更严格的垃圾渗滤液排放标准有效地促进了现有技术和现有企业的升级改造以及新技术的研发和产业化应用，膜渗滤液处理领域的应用得到迅速推广。

从我国垃圾渗滤液处理现状出发，结合工艺路线，我国垃圾渗滤液处理的主流工艺方法是MBR+NF/RO工艺。该工艺适应性强，操作灵活，出水完全达到设计排放标准。通过对垃圾渗滤液处理主流企业威利和新奇环保的调查，发现膜垃圾渗滤液处理项目中的应用率90%以上。

威利是垃圾渗滤液处理行业首家上市公司，也是国内首家采用“MBR+膜深度处理”的企业，大中型垃圾渗滤液处理项目（处理规模）中的市场份额约为40%，整体市场份额约为10%-15%≥ 500吨/天）。威利也是第一家根据新标准《生活垃圾填埋场污染控制标准》（gb16889-2008）完成1000吨/天以上渗滤液处理项目的企业。威利开发的生化膜联合处理技术及成套设备已国内得到应用。

膜法已成为电力工业水处理的必要技术

电力行业是中国工业用水的大户。其用水量和排水量非常巨大，分别占全国工业用水量和排水量的40%和10%。电力行业的水处理系统主要包括火电厂和核电站各种水源的预处理和脱盐、锅炉补给水处理、凝结水精处理、循环冷却水处理、，以及火力发电厂的各种污水和废水处理（包括工业废水、脱硫废水、含煤废水、含油废水和生活污水）。

随着国家和公众对环境保护的日益重视和节能减排政策的实施，新建的大型火电机组锅炉对水质提出了更高的要求。因此，膜技术出水水质稳定可靠，操作简单快捷，可广泛应用于电厂化学水处理过程中，已成为锅炉水预脱盐处理的必要环节之一。同时，由于中国水资源短缺，海水和再生水经常被用作发电厂生产的原水。为了获得高质量的水质，通常采用膜水处理技术；同时，电厂循环冷却水也采用了膜水处理。

随着工业废水零排放的实施，电厂通常采用膜浓缩+蒸发结晶法实现脱硫废水零排放。此外，膜水处理技术也已成为电厂水岛（燃煤电厂从水源净化、工艺水处理到废水处理回用的全过程统筹规划，独立形成一个“岛”）关键技术之一。

调查发现，由于膜水处理电力行业的大量应用，一些电力行业领先的水处理企业也成立了专门的膜技术公司。例如，华电水务于2013年成立了华电水膜分离技术（天津）有限公司，每年可生产100万平方米中空纤维超滤膜，北京朗新明环保科技有限公司。，公司还自主研发了PVDF超滤膜（微型）中空纤维超滤膜，用于水处理领域。