清华大学王凯军教授：高品质再生水的成本没那么高

　　当前，在水资源制约经济发展的条件下，只有进行水资源“开源节流”，才能保证经济的可持续发展。在挖掘“开源”的潜力方面，清华大学环境学院王凯军教授在《我国发展高品质再生水战略与处理技术展望》主题报告中指出，双膜法提供了大规模、低成本的高品质再生水回用技术解决方案，随着技术的不断发展，以目前几乎是最严格标准的饮用水回用为目标的新生水处理为例，其价格可能并没有人们想象中的那么高。

　　污水的再生回用已经非常广泛，主要指处理后的城市生活污水为城市绿化、河道景观补水等水质要求不高的功能提供水源。传统再生水处理（如IV类水提标改造）的目标往往是通过水质提升进一步削减污染物排放，从而提升区域水环境质量。在这些增加水资源供给的措施中，污水的再生回用在产水成本上具有显著优势，且已经在世界上得到广泛应用。

　　本文中的高品质再生水回用，指的是从水质上超越常规IV/III类地表水标准，其范畴主要是针对饮用（间接或直接）以及工业生产特殊需求（如电子元件加工、锅炉补水等）等方面。在水资源矛盾进一步加剧的情况下，污水回用作为饮用水源的重要性正在被重新审视。

　　相比之下，高品质再生水在资源属性上与传统污水处理和再生水存在显著差异，其在目标上同时满足拓宽饮用水水源来源、实现工业用水高附加值利用等用途，即在环境效益上削减污染物，并具有环境功能实现手段上的唯一性。

　　从针对一级A的提标改造、到准IV类水达标，再到饮水级别的高品质再生水回用，随着污水处理及回用标准的提高，水处理工艺的性能要求不 断上升。曾令人望而却步的是，同步上涨的处理费用和系统的复杂性。然而，随着膜技术的不断发展，双膜法工艺的出现，无疑提供了一种大规模、低成本的高品质再生水回用技术解决方案。

　　在如何利用高品质再生水解决水资源问题上，新加坡给了我国非常正面的启示。由于新加坡水资源长期受制于马来西亚，新加坡决定通过增加非传统水资源如海水淡化及污水回用、雨水利用等措施彻底解决水资源问题。他们的目标是到2060年水资源完全不依赖外部供给，其中新生水用量可以达到55%，从而彻底解决新加坡水资源的危机问题。

　　新加坡现在主要采用双膜法工艺，实现高品质再生水回用（非直接饮用），将新生水处理完了以后混合到水库里，由水库里再到饮用水厂处理以后再饮用，其中以新加坡的樟宜二期水厂项目最为典型，该项目采用超滤加反渗透的双膜法处理工艺，设计进水规模约30万立方米/天，产水规模为22.8万立方米/天。

　　实践证明，基于规模效应，低成本的实现，往往是与大规模联系在一起。从海水中大规模制取可饮用淡水一直是人类的梦想。《MIT科技评论》2015年度选出的年度十大黑科技之一即为基于世界最大海水淡化厂Sorek的大规模双膜技术。相对于海水，污水回用是更方便、也更容易的非常规水资源再生利用途径。近二十年以来，无论是海水淡化还是高品质再生水，基于RO膜法工艺的规模大型化既是市场的需求，也是技术的趋势。目前，十万吨规模以上的大型工程层出不穷，甚至在近期有望得到百万吨级别。

　　为应对大规模海水淡化的需求，以色列IDE公司曾在工程设计中提出“三个中心”的理念，即膜中心、泵中心、能量回收中心。新加坡的樟宜二期水厂项目中自觉和不自觉地践行了“三个中心”的设计理念。樟宜二期NEWater部分的电耗在产能为70%时仅仅只有0.75度电/m3，反映到RO部分的电耗只有0.3度/m3，远低于我国同等条件下为1-1.5度/m3的能耗水平。此外，目前国内MBR工艺直接运行费用约0.45-0.6元/吨，考虑到在优化MBR基础上可以直接耦合RO形成紧凑型双膜工艺，计算增加的RO电耗，吨水直接运行成本有望低于1块钱，双膜工艺的能耗能降到这个水平，非常值得业界关注。

　　与我国（尤其低于我国北方地区）比，新加坡污水水温常年30°C左右，高于我国（10°C~30°C），且水质硬度低，这些条件都利用维持反渗透系统处于更高的性能水平。即便如此，新技术的发展尤其是膜技术的应用，有望推动大规模、低成本的高品质再生水回用在我国实现广泛应用，缓解我国水资源紧张、水环境恶化的困局。