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北京建筑大学郝晓地教授团队最新发表在《中国给水排水》杂志的论文“ MBR工艺可持续性能量化评价”，通过科学严谨的推理，得出结论：“MBR从本质上来说并不是一种可持续性工艺。究其原因，主要是过高的能耗与运行成本完全掩蔽了其在良好出水水质与紧凑占地方面的优势”。这一观点，无疑为当今火热的MBR工艺泼了一瓢降温的冷水。论文参照污水处理工艺选择一般性评价方法进行建模，考虑三方面内容：1）投资与运行费用，主要包括基本建设与运行管理费用；2）运行效果及其稳定性，涵盖工艺对涉及污染物的去除效果、工艺运行稳定性、工艺运行管理复杂性等指标；3）工艺资源回收与利用程度，主要考量工艺对资源的回收与利用能力。论文从以上三个维度进行建模，对MBR可持续性能评价指数（SI）进行了建模。基本数据及结论如下： 污水处理厂名称 | 采用工艺 | 基建费用 (元/m3·d) | 江苏无锡硕放污水处理厂 | A2/O MBR工艺 | 4 300 | 江苏无锡梅村污水处理厂 | A2/O MBR工艺 | 3 100 | 江苏无锡新城污水处理厂 | A2/O MBR工艺 | 3 300 | 北京石景山万达广场 | MBR工艺 | 4 100 | 湖南省某高速公路生活污水 | MBR工艺 | 3 067 | 平均基建投资 | - | 3 500 |
污水处理厂 | 规模 （万m3/d) | 出水水质 | 备注 | North Las Vegas,美国内华达州 | 11.4 | 0.1 mg P/L （TP）,0.3 mg N/L (NH4 –N，月最大值） | 生物脱氮除磷、化学强化，2011年运行 | 广州京溪污水处理厂 | 10 | 2 mg N/L（NH4 –N） | 生物脱氮除磷、化学强化，2010年运行 | Yellow River,Gwinnett Co.,美国乔治亚州 | 8.3 | 0.3 mg P/L （TP）,1 mg N/L (NH4 –N，月最大值） | 生物脱氮除磷、化学强化，2011年运行 | Ballenger,Frederick Co., 美国马里兰州 | 7.6 | 3 mg N/L（TN）,0.3 mg P/L （TP，年平均值） | 生物脱氮除磷、化学强化，2013年运行 | 无锡城北污水处理厂四期工程 | 5.0 | 0.5 mg N/L（NH4 –N） | 生物脱氮除磷、化学强化，2010年运行 | Cox Creek, AnnArundel Co.,美国马里兰州 | 4.5 | 3 mg N/L（TN）,0.3 mg P/L （TP，年平均值） | 生物脱氮除磷、化学强化，2013年运行 | Broad Run,Loudoun Co., 美国弗吉尼亚州 | 4.2 | 3 mg N/L（TN）, 0.1 mg P/L （TP，年平均值） | 生物脱氮除磷、化学强化，2008年运行 | Henderson, 美国内华达州 | 3.4 | 0.2 mg P/L（TP，未来0.1 mg P/L), 10 mg N/L （TN，最大值） | 生物脱氮除磷、化学强化，2012年运行 | Spokane Co., 美国华盛顿州 | 3.2 | 10 mg N/L（TN）, 0.05 mg P/L （TP）（四月至十月） | 生物脱氮、化学磷，2012年运行 | Redlands, 美国加州 | 2.5 | 0.1 mg N/L（NH4 –N） | 生物脱氮，2004年运行 | Traverse City, 美国密歇根州 | 3.2 | 1 mg N/L（NH4 –N）,0.5 mg P/L（TP，月最大值） | 生物脱氮除磷、化学强化，2004年运行 | Gippsland,Traralagon, VIC,澳大利亚 | 1.5 | 4 mg N/L （TN）, 1 mg P/L （TP，月最大值） | 生物脱氮除磷、化学强化，2011年运行 | Clovis, 美国加州 | 1.06 | 0.1 mg N/L（NH4 –N）, 8 mg N/L （TN） | 生物脱氮，2009年运行 |
规模 分区 | 特大城市 | 大城市 | 中、小城市 | 一区 | 1.00 ~ 1.40 | 1.40 ~ 1.80 | 1.80 ~ 2.10 | 二区 | 1.40 ~ 1.70 | 1.70 ~ 2.10 | 2.10 ~ 2.40 | 三区 | 1.60 ~ 2.00 | 2.00 ~ 2.30 | 2.30 ~ 2.67 | 注：1. 城市大小界定范围参考国内关于城市人口数量区分城市大小标准；2. 分区界定参考国内对全国省份划分布局分区标准；3. 某些特定城市，因其长期发展规划，可相应调整适合的ξ值大小。 |
国家 | 德国 | 英国 | 西班牙 | 美国 | 澳大 利亚 | 荷兰 | 中国 | 平均能耗 (kWh/m3) | 0.67 | 0.64 | 0.53 | 0.45 | 0.39 | 0.36 | 0.29 |
污水处理厂名称 | 规模 （万m3/d) | 能耗 (kWh/m3) | 备注 | 北京航天城污水处理厂 | 0.72 | 0.283 | 无污泥消化 | 上海西区污水处理厂 | 1.2 | 0.218 | 上海曹杨污水处理厂 | 2.0 | 0.232 | 上海东区水质净化厂 | 3.4 | 0.395 | 西安北石桥污水处理厂 | 15 | 0.280 | 北京高碑店污水处理厂 | 50 | 0.150 | 有污泥消化 | 天津纪庄子污水处理厂 | 26 | 0.162 | 太原北郊污水处理厂 | 1.4 | 0.255 |
污水处理厂名称 | 规模 （万m3/d) | 能耗(kWh/m3) | 能源消耗指标 （ECI） （2）/（1） | 改造前（1） | 改造后（2） | 江苏无锡硕放污水处理厂 | 2 | 0.30 | 0.70 | 2.33 | 江苏无锡梅村污水处理厂 | 3 | 0.35 | 0.60 | 1.71 | 江苏无锡新城污水处理厂 | 3 | 0.21 | 0.65 | 3.10 |
工艺所处地域 | 参数 | 选取依据 | 数值 | 一区 特大城市 | ξ | 城市发展紧凑，用地紧张，占地优势效益明显 | 1.00 | ECI | 污水处理厂采用新型节能MBR技术 | 3.00 | α | 建设污水处理厂资金流较为充足 | 0.20 | β | 污水处理厂出水执行较高标准 | 0.40 | γ | 污水处理厂建设提倡“节能减排、资源回用”理念 | 0.40 | 三区 中小城市 | ξ | 城市土地资源充裕，用地充足，占地优势效益甚微 | 2.67 | ECI | 污水处理厂采用新型节能MBR技术 | 3.00 | α | 建设污水处理厂资金流稍有不足 | 0.40 | β | 污水处理处理厂出水执行较低标准 | 0.20 | γ | 污水处理厂建设提倡“节能减排、资源回用”理念 | 0.40 |
不同区域/城市MBR工艺可持续性能评价指数（SI）计算结果对MBR工艺产生的可持续性能评价指数（SI）模型计算结果显示，MBR工艺较传统工艺来说在可持续性方面表现不佳，或者说，MBR从本质上来说并不是一种可持续性工艺。究其原因，主要是过高的能耗与运行成本完全掩蔽了其在良好出水水质与紧凑占地方面的优势。着眼于可持续角度，MBR工艺要想取得持久性发展，对无污染、不堵塞膜材料的突破性研发无疑将是根本性命题。否则，MBR工艺迟早会被与它有着相同优势而能耗又低的好氧颗粒污泥技术所取代
郝晓地教授简介： 专业职称：北京建筑大学市政工程系主任、学科带头人，2007年起任《中国给水排水》杂志编委，2010年起被选拔为北京
市属高等学校人才强教计划“高层次人才资助计划”资助对象；2009年9月被北京市教工委授予“首都教育先锋科技创新个人”称号。学科方向：市政/环境工程；研究方向：污水生物脱氮除磷技术；污水处理数学模拟技术；可持续环境生物技术。国际联系：国际水协(IWA)会员，2010年7月起任国际水协（IWA）学术期刊——《Water Research》编辑（Editor）。 先后承担国家高技术研究发展（863）计划、国家自然科学基金、“十一五”国家科技支撑计划重点项目等国家和地方科研项目。
部分内容转载自中国给水排水杂志，并得到郝晓地教授授权。
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