瑞潔特:分離膜行業(yè)“十二五”發(fā)展指南(摘選)
來源: 閱讀:3997 更新時間:2012-01-11 15:25一、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
(一) 行業(yè)現(xiàn)狀
膜分離技術(shù)作為一種新型、高效的流體分離單元操作技術(shù),近年來取得了令人矚目的飛速發(fā)展,已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個部門。2009年包括膜制品、裝置和相關(guān)工程的世界分離膜市場規(guī)模在450億美元左右,其中膜制品約80億美元。國內(nèi),2009年分離膜制品市場約為60億元人民幣,加上相關(guān)工程,市場規(guī)模達(dá)250億元人民幣。
目前,全國從事分離膜研究的院所、大學(xué)超過100家,膜制品生產(chǎn)企業(yè)300余家,工程公司近1,000家,在分離膜幾乎所有的領(lǐng)域都開展了工作,產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī);,涉及反滲透、納濾、超濾、微濾、電滲析等單元操作或集成的膜法水處理系統(tǒng),氣體混合物的膜法分離,液體混合物分離的滲透汽化膜過程,以及醫(yī)用血液透析膜等。
水處理方面的應(yīng)用約占國內(nèi)分離膜市場的85%份額,單項(xiàng)處理能力已達(dá)到5萬~10萬立方米/日,單項(xiàng)工程合同金額越過億元人民幣大關(guān)。就分離膜研究、生產(chǎn)和應(yīng)用的總體規(guī)模而言,我國現(xiàn)已與北美、歐洲并駕齊驅(qū),并很快將躍居世界首位。從事分離膜制作和工程應(yīng)用的研究機(jī)構(gòu)數(shù)量、研究人員總數(shù)而言,已位居世界第一位。
——反滲透(RO)
反滲透膜分為高壓、中壓、低壓及超低壓膜幾類,近年又商品化了0.2MPa~0.3MPa下出水的極低壓膜。當(dāng)今流行的芳香聚酰胺復(fù)合膜,其功能性也在不斷擴(kuò)展,商品化了抗氧化、抗污染、高通量的膜。2005年世界RO膜產(chǎn)量4000萬平方米,銷售額近5億美元,2010年世界產(chǎn)量約為5500萬~6000萬平方米。
主要用于脫鹽和脫除水中有機(jī)物雜質(zhì)的反滲透膜,2009年國內(nèi)市場的規(guī)模約為20億人民幣。中、低壓及超低壓膜已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,性能優(yōu)良;用于海水淡化的國產(chǎn)高壓膜的性能已接近國際先進(jìn)水平。國產(chǎn)反滲透膜的年生產(chǎn)能力約為400萬平方米,市場占有率已由5年前的3%~5%提升到目前的10%左右,并有部分出口。目前國內(nèi)已建成的日產(chǎn)淡水100立方米以上的RO海水淡化裝置有近40套,總產(chǎn)水量為42.5萬立方米/日,擬建和在建的RO法海水淡化設(shè)施的總產(chǎn)水能力超過90萬立方米/日。RO法苦咸水淡化方面,2000年在黃驊建成了規(guī)模為1.8萬立方米/日的亞海水RO淡化系統(tǒng);2005年在東莞建成了10萬立方米/日的亞海水淡化系統(tǒng)。
近年來,我國在工業(yè)廢水、城市污水處理、再生水回收中廣泛采用了RO為核心的集成膜過程,在電力、鋼鐵、石化廢水及市政污水處理、再生水回用等方面都有1萬立方米/日以上規(guī)模的示范工程完成,成為膜法水資源再利用的技術(shù)發(fā)展趨勢。
——納濾(NF)
納濾膜最大的應(yīng)用領(lǐng)域是飲用水軟化和有機(jī)物的脫除,在工業(yè)下游產(chǎn)品脫鹽與濃縮方面,它正取代傳統(tǒng)的離心分離、真空蒸餾、加熱蒸發(fā)等工藝;它也被用于廢(污)水處理再生水回用。國內(nèi)納濾膜市場的規(guī)模大約是反滲透市場規(guī)模的1/10,內(nèi)資企業(yè)只有2~3家能夠生產(chǎn)納濾膜,產(chǎn)量和產(chǎn)品性能都顯不足,尚未批量生產(chǎn),應(yīng)用領(lǐng)域與規(guī)模也有待拓展。
——超濾(UF)和 微濾(MF)
超濾和微濾膜都是多孔膜,由于工作壓力較低,所以也統(tǒng)稱為低壓膜,用于水體除菌除濁,或流體中的固/液分離,有用物質(zhì)回收等。
UF和MF膜是我國分離膜的第一大產(chǎn)業(yè),制造廠商多達(dá)100多家,是我國膜產(chǎn)業(yè)中企業(yè)數(shù)、產(chǎn)品種類、型號最多,產(chǎn)量最大,是能與國外產(chǎn)品抗衡的領(lǐng)域。8家規(guī);髽I(yè)的微孔濾膜合計(jì)產(chǎn)能已超過3000萬平方米/年,5家代表性企業(yè)已售出的超濾、微濾膜的合計(jì)處理水量約為510萬平方米/日。近年來,微孔濾膜大量用于反滲透的前處理和膜生物反應(yīng)器(MBR),涉及海水淡化、高品質(zhì)飲用水制備以及污水處理再生水回用等。UF/MF市場中的高端領(lǐng)域(電子工業(yè)用超純水、電泳漆回收、制藥、酶制劑等用途)目前基本由國外企業(yè)控制,但在中、低端的水凈化市場,國產(chǎn)膜因性價比較高占有絕大優(yōu)勢。近年來,通過自主創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收,國內(nèi)企業(yè)推出了不少優(yōu)秀的新技術(shù)、新產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),UF/MF的應(yīng)用實(shí)施例多達(dá)1500余種。采用微孔濾膜MBR污水處理工程,單項(xiàng)處理規(guī)模已達(dá)到10萬~11萬噸/日,躍居國際一流水平。
——電驅(qū)動膜
電驅(qū)動膜包括一般的離子交換膜、雙極性膜及用于新能源電池的隔膜和氯堿工業(yè)用全氟磺酸(羧酸)膜。我國的離子交換膜以異相膜為主,也有均相膜批量生產(chǎn),合計(jì)年產(chǎn)70萬平方米,居世界第一位,生產(chǎn)主要集中在3~4家企業(yè)。
國產(chǎn)異相離子交換膜價格低廉,在中、低端市場極具競爭力。近年來又成功推出了低滲透異相離子交換膜、電去離子(EDI)專用膜,并在研發(fā)耐酸、耐堿、抗氧化、抗污染膜,一價離子與多價離子分離膜,以及高濁度下使用、濃縮分離用、電泳涂裝用等專用膜,應(yīng)用目標(biāo)現(xiàn)在已從傳統(tǒng)的苦咸水脫鹽轉(zhuǎn)向化工分離,采油、天然氣回注水處理,糖類、蛋白、氨基酸的濃縮提純,酸、堿回收等方面。
全氟離子交換膜是氯堿工業(yè)和燃料電池的核心材料,我國歷經(jīng)30余年幾代人的艱苦努力,實(shí)現(xiàn)了20萬平方米/年產(chǎn)能的工程放大,使我國成為第三個掌握全氟離子膜制造技術(shù)的國家。國內(nèi)已經(jīng)布局研發(fā)鋰離子電池和儲能用釩電池用隔膜,大功率鋰離子電池用膜的研發(fā)已取得重大進(jìn)展。
電去離子(EDI)是一項(xiàng)嶄新的制取高純水的技術(shù)。它將電滲析-離子交換-電化學(xué)再生結(jié)合為一體,徹底革除了造成環(huán)境嚴(yán)重污染的酸堿再生工藝,避免了廢水排放。用EDI代替?zhèn)鹘y(tǒng)的離子交換樹脂,全國每年可節(jié)省酸、堿近1000萬噸和大量的沖洗用水。我國EDI裝置產(chǎn)超純水能力已逾萬噸,年增長率為20%。
——氣體膜分離過程
國內(nèi)已成功用于富氮、富氧、氫回收、天然氣中酸性氣體(H2S、CO2等)脫除、空氣和天然氣脫濕等方面。
世界氣體分離膜市場規(guī)模2010年將達(dá)到3.5億美元/年;2020年預(yù)計(jì)可升至7.6億美元/年,膜分離裝置單套規(guī)模將達(dá)到104~107標(biāo)準(zhǔn)立方米/日的水平。國內(nèi)氣體膜分離市場以每年30%的速率遞增,2010年膜及設(shè)備銷售額可望達(dá)到4.5億~5億元人民幣。國內(nèi)目前能生產(chǎn)富氧分離膜、氫分離膜、二氧化碳分離膜和有機(jī)蒸氣分離膜,除后二者與國外先進(jìn)水平相當(dāng)外,富氧和氫分離膜性能與國外尚有距離。
氣體膜分離裝置和工程近年來呈現(xiàn)大型化趨勢。膜法氫回收裝置主要用于合成氨生產(chǎn)中的氫回收,甲醇裝置氫回收和煉廠氣氫回收,市場需求相當(dāng)大,僅合成氨中的氫回收一項(xiàng),就有400多家企業(yè)應(yīng)用了膜技術(shù)。預(yù)期CO2膜分離技術(shù)將隨著減少溫室氣體排放等政策的深入實(shí)施,以及CO2氣源的解決而實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展,在今后幾年內(nèi)隨著四川氣田和海上氣田的開發(fā),氣體分離膜還將大量應(yīng)用于天然氣的凈化。
——滲透汽化(PV)和蒸汽滲透(VP)
滲透汽化膜分離技術(shù)特別適用于精餾難以實(shí)現(xiàn)的近沸點(diǎn)和恒沸點(diǎn)混合物的分離,用于從工業(yè)酒精生產(chǎn)無水乙醇節(jié)能75%,用于從85%的異丙醇生產(chǎn)無水異丙醇節(jié)能65%,用于酯化反應(yīng)生產(chǎn)乙酸乙酯節(jié)能58%。目前,全世界約有近400套PV工業(yè)裝置在運(yùn)行,其應(yīng)用主要集中在有機(jī)液脫水,少量用于水中脫除或回收有機(jī)物。有機(jī)液/有機(jī)液混合物分離,如醇/苯、醇/環(huán)己烷、苯(甲苯)/環(huán)己烷、二甲苯同分異構(gòu)體、丙醇同分異構(gòu)體、己烷同分異構(gòu)體、汽油脫有機(jī)硫等,尚處于實(shí)驗(yàn)室研究或中試階段。
國內(nèi),約有4~5家企業(yè)能生產(chǎn)滲透汽化膜、相關(guān)裝置和建設(shè)處理工程(處理規(guī)模約在1萬升/日以下)。值得注意的是,國內(nèi)已有兩家企業(yè)開始生產(chǎn)和應(yīng)用無機(jī)滲透汽化膜;中空纖維型滲透汽化膜和組器也已有實(shí)驗(yàn)室樣品問世。
蒸汽滲透,國際上約有420套工業(yè)裝置在運(yùn)行,主要用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯生產(chǎn)中的單體回收,天然氣生產(chǎn)中的C3及以上氣體和酸性氣體脫除,液化氣的回收,煉油廠裝車站臺和加油站的油氣回收等,國內(nèi)市場規(guī)模在5000萬元/年左右,年增長率30%~40%。
—— 醫(yī)用膜
醫(yī)用膜包括人工器官用膜(如:血液透析膜、膜肺氧合器、人工肝、人工胰、人工皮膚等),及膜生物醫(yī)學(xué)分離器用膜(如:胸腹水濃縮回輸器、血液濃縮器、血液成分分離器、血脂過濾及人工神經(jīng)導(dǎo)管電器等),目前,國內(nèi)應(yīng)用的最主要領(lǐng)域是治療慢性腎衰竭的血液透析器,它的核心部件是血液透析膜。
血液透析及血液過濾、血液灌流、血漿分離等醫(yī)學(xué)用途都基于滲析過程。全世界年消耗血液透析器約1.3億支,我國約在1000萬支左右,市值15億元人民幣。國內(nèi)目前有4~5家規(guī)模企業(yè)生產(chǎn)血液透析膜和組器,僅占國內(nèi)市場份額的10%左右。
—— 新膜和新膜過程
目前國內(nèi)都在開展研究,雖然尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,但具有很好的潛在應(yīng)用前景,如:膜接觸器(膜吸收、膜吸附、膜蒸餾、膜蒸發(fā)、膜結(jié)晶、膜脫氣);膜色譜;選擇性響應(yīng)功能膜(又稱智能型開關(guān)膜,閘膜);膜傳感器等。目前備受關(guān)注和研究較多的是膜蒸餾過程,涉及海水淡化及反滲透濃水的利用技術(shù),為此,作為膜蒸餾的關(guān)鍵材質(zhì)-超高疏水性膜的制備受到關(guān)注。
(二)主要問題和制約因素
——主要問題
膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域局限。我國用于脫鹽的反滲透膜與納濾膜約占分離膜市場份額的56.1%,大大高過超濾、微濾膜的總合,與國際上微孔濾膜占45%~60%相比,低壓膜的應(yīng)用有待大幅擴(kuò)展。我國超濾膜的用量大大超過微濾膜,也與國際趨勢不同,這除了一些歷史原因外,在于應(yīng)用觀念有誤所致。
膜材料、輔料及膜、膜元件大部分靠進(jìn)口
用于制作膜的原材料,像聚砜、聚偏氟乙烯、聚醚砜及食品級聚氯乙烯等雖然國內(nèi)有生產(chǎn),但因并非為制膜專用生產(chǎn),質(zhì)量又不穩(wěn)定,因而不得不大量進(jìn)口。據(jù)估計(jì)大約膜材料的50%~70%依賴進(jìn)口。
現(xiàn)在反滲透膜90%是進(jìn)口產(chǎn)品;超濾和微濾膜約40%進(jìn)口;氣體分離膜、血液透析膜、特種分離膜大部分依靠進(jìn)口;氯堿工業(yè)用的全氟磺(羧)酸膜目前幾乎全部依靠進(jìn)口。
內(nèi)資膜企業(yè)規(guī)模小,研發(fā)能力弱,資金短缺。年產(chǎn)值在500萬元左右的中小企業(yè)約占膜企業(yè)總數(shù)的85%,年產(chǎn)值1000萬元以上的廠家約占8%~10%,年億元產(chǎn)值以上的企業(yè)只占4%(他們還大都有外資投入的背景)。膜企業(yè)中,國有控股公司及事業(yè)單位約占50%,另外50%包括民營股份、外資、合資、個體等多種形式。規(guī)模小、無力進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā),產(chǎn)品在低檔次上徘徊是一大弱點(diǎn)。
外資企業(yè)強(qiáng)勢入場。國際著名的膜元件制造商和水務(wù)公司已悉數(shù)進(jìn)入中國市場,有的還在我國設(shè)立了研發(fā)機(jī)構(gòu)或制造廠。外資企業(yè)依靠產(chǎn)品性能和資本運(yùn)作的優(yōu)勢占據(jù)了國內(nèi)膜產(chǎn)品和膜處理工程市場的絕大部分份額。
市場規(guī)范化程度不夠。膜、膜元件,特別是超濾、微濾膜和膜元件,品種多、型號亂,缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場準(zhǔn)入制度,市場處于無序競爭狀態(tài),缺乏第三方技術(shù)評價。
與國際先進(jìn)水平差距明顯。雖然部分國產(chǎn)品已處于國際領(lǐng)先或先進(jìn)水平,但就總體而言,膜產(chǎn)品的制作技術(shù)和產(chǎn)品性能與國外先進(jìn)水平相比尚存較大差距,產(chǎn)品的性能不高,不穩(wěn)定;集成創(chuàng)新成果在應(yīng)用領(lǐng)域解決了一些國內(nèi)、外尚未解決的應(yīng)用難題;技術(shù)配套差,膜組件制作大都還是靠人工或半人工操作。
工程領(lǐng)域國產(chǎn)膜應(yīng)用率較低。近年來,隨著我國水務(wù)行業(yè)的發(fā)展,國外大型膜產(chǎn)品公司強(qiáng)勢進(jìn)入我國水務(wù)市場。盡管國產(chǎn)膜的的性能在某些方面已于進(jìn)口膜相當(dāng),但是國產(chǎn)膜的社會認(rèn)可度仍稍顯不足,這導(dǎo)致在大型工程領(lǐng)域國產(chǎn)膜應(yīng)用率較低,國內(nèi)膜產(chǎn)品市場受到比較大的沖擊。
——制約因素
膜應(yīng)用基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品開發(fā)的投入少、力度小。如我國頗受重視的反滲透膜開發(fā),近25年來的研究經(jīng)費(fèi)總投入只相當(dāng)美國在該方面初期研究投入的1/500。因此初始研發(fā)和后續(xù)開發(fā)工作往往無法把工作做深做完整,開發(fā)出一個經(jīng)得住產(chǎn)業(yè)化考驗(yàn)的產(chǎn)品。
國家工業(yè)配套的能力雖有很大進(jìn)步,但仍顯不足。如國內(nèi)反滲透水處理工程中常用的高壓泵、能量回收裝置現(xiàn)在基本都得靠進(jìn)口;無紡布生產(chǎn)企業(yè)國內(nèi)很多,大、中型企業(yè)也有數(shù)家,但因制膜用無紡布用量少,企業(yè)不愿試制與生產(chǎn)。制膜用原料、輔料性能不過關(guān)是各種膜生產(chǎn)中存在的共性問題,其直接后果就是造成制出的膜組件性能不高、不穩(wěn)定。
內(nèi)資企業(yè)資本運(yùn)作困難,影響市場運(yùn)營。在當(dāng)今國內(nèi)水處理市場青睞BOT、BOO形式的情況下,多數(shù)內(nèi)資企業(yè)因資金不足,難有機(jī)會參與大、中型工程的招標(biāo); 膜制品和處理工程因招標(biāo)中的暗箱操作,惡性競爭,造成膜企業(yè)的正當(dāng)商業(yè)利益得不到保證。此外,業(yè)主方應(yīng)付貨款遲遲不到位或長期拖欠,造成膜生產(chǎn)企業(yè)和工程公司運(yùn)轉(zhuǎn)困難,無力投入研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化、改進(jìn)生產(chǎn)工藝等提升企業(yè)水平的工作。
水價未調(diào)整到位,使水處理工程的市場運(yùn)作困難,也影響了企業(yè)的開發(fā)力度和技術(shù)投入。
二、指導(dǎo)思想、基本原則和目標(biāo)
(一)總體思路
深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,以國際視野和戰(zhàn)略思維,把握好當(dāng)前和長遠(yuǎn)的關(guān)系,大力推進(jìn)分離膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級,替代進(jìn)口,提高自給率,走上新型可持續(xù)發(fā)展道路。
(二)基本原則
一是堅(jiān)持科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)振興相結(jié)合。發(fā)揮科技引領(lǐng)和支撐作用,加快轉(zhuǎn)變增長方式,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級,提高中高檔產(chǎn)品比重,促進(jìn)產(chǎn)品升級換代。
二是堅(jiān)持解決當(dāng)前問題與著眼長遠(yuǎn)發(fā)展相結(jié)合。標(biāo)本兼治,按照重點(diǎn)跨越、引領(lǐng)未來的要求,增強(qiáng)發(fā)展后勁。
三是堅(jiān)持技術(shù)改造與自主創(chuàng)新相結(jié)合。加大引進(jìn)技術(shù)的消化吸收力度,推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步;強(qiáng)化技術(shù)改造;促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的系統(tǒng)化和集成化;加強(qiáng)關(guān)鍵和前沿技術(shù)研發(fā),增強(qiáng)自主創(chuàng)新對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐能力。
四是堅(jiān)持企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合,發(fā)揮市場配置資源的基礎(chǔ)性作用。引導(dǎo)各類創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚,使企業(yè)真正成為研究開發(fā)投入的主體、技術(shù)創(chuàng)新活動實(shí)施的主體和創(chuàng)新成果應(yīng)用的主體。
(三)總體發(fā)展目標(biāo)
——在分離膜全領(lǐng)域形成完備的、規(guī);哪づc膜組器的生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)能力,膜性能達(dá)到國際先進(jìn)水平
1.超低壓、抗污染、抗氧化RO膜及海水淡化用高壓RO膜實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化(生產(chǎn)8英寸及8英寸以上膜組件為主),產(chǎn)能達(dá)到1000萬平方米/年,性能達(dá)到國際先進(jìn)水平,國產(chǎn)RO膜應(yīng)用進(jìn)入水處理高端領(lǐng)域,國內(nèi)市場占有率上升至25%~30%,并有出口;能自主設(shè)計(jì)、集成具有國際第三代、第四代水平的RO膜生產(chǎn)線。
2.微孔濾膜(超濾和微濾膜),開發(fā)并實(shí)現(xiàn)多種方法和多種膜材料的制膜技術(shù),研制高強(qiáng)度、高水通量、耐污染的UF、MF膜,產(chǎn)能達(dá)到4500萬~5000萬平方米/年。既要突出具有高性能、高性價比的產(chǎn)品的生產(chǎn),也要注重低價超濾、微濾膜的產(chǎn)業(yè)化,以推動膜技術(shù)在更大范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用。
3.電驅(qū)動膜形成100萬~130萬平方米/年的生產(chǎn)能力,開發(fā)生產(chǎn)多種離子交換膜和用于工業(yè)滲析工藝的均相膜,開發(fā)組器新技術(shù):多隔室、多形式、模塊化。
氯堿工業(yè)用全氟離子膜實(shí)現(xiàn)規(guī);a(chǎn)(20萬平方米/年),并在10~15家氯堿廠進(jìn)行可信度電解示范與推廣,“十二五”后期替代進(jìn)口膜率達(dá)60%;加快高性能新能源電池隔膜的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)(包括質(zhì)子燃料電池、鋰離子電池及釩電池等),實(shí)現(xiàn)批量規(guī);a(chǎn),性能接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平。
4.進(jìn)一步提高氣體分離膜(含滲透汽化膜和有機(jī)蒸汽透過膜)和組器的產(chǎn)能和產(chǎn)品性能,將國產(chǎn)膜器的市場占有率提高到50%以上,實(shí)現(xiàn)二氧化碳分離膜的規(guī);a(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用。
5.積極推進(jìn)醫(yī)用膜的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,重點(diǎn)提高血液透析膜的性能,爭取國產(chǎn)膜的產(chǎn)量達(dá)到360萬~420萬平方米/年,市場占有率提高至30%~35%。
6.開發(fā)與膜過程配套的專用裝備(如玻璃鋼膜殼設(shè)備、機(jī)、泵、閥門、儀表等),促進(jìn)膜產(chǎn)業(yè)鏈的形成。
經(jīng)過以上努力,到“十二五”末期,膜產(chǎn)業(yè)這個新興的產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)千億元的行業(yè)規(guī)模。
——大力推進(jìn)膜技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的應(yīng)用推廣,建設(shè)示范性膜法處理工程
1.積極推廣反滲透法海水和苦咸水淡化技術(shù)
海水淡化工程逐步實(shí)現(xiàn)大型化,建立10萬立方米/日的RO膜示范工程及與之相匹配的膜法(超濾、微濾)預(yù)處理工藝、系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化;單機(jī)產(chǎn)水規(guī)模達(dá)到1萬~3萬立方米/日,設(shè)備造價比目前降低30%;研發(fā)和優(yōu)化國產(chǎn)壓力容器、能量回收裝置和高壓泵等關(guān)鍵配套設(shè)備,使造水成本比目前降低20%左右。設(shè)計(jì)與建造20萬~30萬立方米/日的RO法海水淡化系統(tǒng);新增RO法海水淡化能力100萬~150萬立方米/日,使我國成為國際上膜法海水淡化大國。重點(diǎn)支持膜材料和輔料的國產(chǎn)化;新制膜工藝的自主開發(fā);膜組器工藝的優(yōu)化;高性能配套機(jī)電產(chǎn)品的研制與產(chǎn)業(yè)化;以及示范性工程的建設(shè)。形成3~4個RO膜和膜元件產(chǎn)業(yè)基地;在全國建成3~5個RO技術(shù)(結(jié)合熱法海水淡化技術(shù))示范城市和示范區(qū),建成1~2個RO法工程研究中心和研究試驗(yàn)現(xiàn)場。
建設(shè)20萬~25萬立方米/日規(guī)模的RO法苦咸水淡化系統(tǒng)和10萬立方米/日規(guī)模的離子交換膜電滲析苦咸水淡化系統(tǒng)。
2.在市政供水領(lǐng)域加快推進(jìn)膜法處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)飲用水的高品質(zhì)化,確保飲水安全
自來水生產(chǎn),在傳統(tǒng)工藝后加入超濾(UF)或微濾(MF)終端處理工藝(必要時還須添加反滲透或納濾),以獲得高品質(zhì)飲用水,保證2012年強(qiáng)制執(zhí)行的飲用水衛(wèi)生新標(biāo)準(zhǔn)106條的執(zhí)行,保障人民身體健康。建立處理規(guī)模為50萬~75萬立方米/日的自來水膜法凈化工程(包括NF、UF、MF法等);面向中小城鎮(zhèn)的應(yīng)用,建立10萬~15萬立方米/日的微污染水處理示范工程(包括RO、NF、MF、UF法等或其集成膜技術(shù));關(guān)注UF法用于農(nóng)村改水工程的可操作性,實(shí)現(xiàn)一定程度的推廣(爭取達(dá)到應(yīng)推廣量的10%~15%左右)。
3.廢水資源化(包括工業(yè)廢水、市政污水的處理、再生水回用,也涉及產(chǎn)業(yè)廢水的零排放、清潔生產(chǎn))
對多種工業(yè)廢水,分別建立廢水處理、再生水回用的5萬~10萬立方米/日級的示范工程;提高大規(guī)模應(yīng)用中的工藝設(shè)計(jì)、系統(tǒng)配套和膜組器的水平,并促進(jìn)基礎(chǔ)材料、相關(guān)機(jī)電產(chǎn)品性能的進(jìn)一步提高;增加膜品種和大幅度提高膜產(chǎn)量(高性能RO、NF、MF、UF膜和特種離子交換膜、均相離子交換膜、滲透汽化膜等);加強(qiáng)對工業(yè)廢水處理直接回用的無機(jī)膜技術(shù)的推廣;MBR等膜處理技術(shù)逐步推向市政污水的資源化。
4.工業(yè)節(jié)能、節(jié)水與循環(huán)經(jīng)濟(jì)
通過膜法處理技術(shù),推動所有膜過程在生物制藥、染料、化工與石化、鋼鐵、有機(jī)產(chǎn)品分離與濃縮、提純,有用物質(zhì)回收,及農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域的應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化,促進(jìn)生產(chǎn)工藝的革新,實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水和節(jié)約資源,促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。積極開發(fā)各工業(yè)部門節(jié)能減排和工藝改造所需的專用膜;開發(fā)20~30項(xiàng)利用膜技術(shù)的、具有行業(yè)帶動性的節(jié)能、節(jié)水和節(jié)約資源的新生產(chǎn)工藝。
5.配套國家級大型工業(yè)裝置的研發(fā)生產(chǎn),大型工程的建設(shè)及新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。
——加快建立膜產(chǎn)品與工程的標(biāo)準(zhǔn)體系和評價中心
目前我國膜行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)亟待完善,各種膜產(chǎn)品、膜組件質(zhì)量參差不齊,使用戶無所適從。在十二五期間,應(yīng)加快建立膜產(chǎn)品與工程的標(biāo)注體系和評價中心,盡快規(guī)范我國膜市場,從而推動我國膜產(chǎn)品的進(jìn)一步應(yīng)用。
三、發(fā)展方向與任務(wù)
(一)發(fā)展重點(diǎn)方向
——重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域
(1)海水淡化和苦咸水淡化
世界海水淡化工程合同金額,10年內(nèi)預(yù)計(jì)將達(dá)800億美元,國際上RO海水淡化的比率已遠(yuǎn)超過熱法。僅沿海地區(qū)的一些城市近5~10年淡水需求量預(yù)計(jì)就將達(dá)到5億~8億立方米/年,到2020年可能達(dá)到250萬~300萬立方米/日(8.3億~9.9億立方米/年)。
苦咸水淡化在解決淡水資源不足方面也占有重要地位。我國沿海地區(qū)和西部地區(qū)有大量灘涂和鹽堿地,地下水、地表水含鹽量高于1000毫克/升,成為苦咸水或亞海水。我國苦咸水淡化需求量2015、2020年有可能分別達(dá)到230萬~250萬立方米/日和280萬~300萬立方米/日。
(2)微污染水處理,保證飲水安全
我國有3億人每天喝的是不達(dá)標(biāo)的地下水和地表水,即使城市自來水,由于使用已有一百多年歷史的傳統(tǒng)工藝生產(chǎn),加上市政供水管路已幾十年沒有更換,所以,城市自來水的濁度、污染物、消毒副產(chǎn)物的去除有限,特別是無法處理抗氯性病原微生物。
2012年我國將強(qiáng)制執(zhí)行新的飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)106條,靠傳統(tǒng)工藝是不可能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的,必須大力發(fā)展以超濾(或微濾)膜技術(shù)為終端處理技術(shù)的高品質(zhì)飲用水生產(chǎn)工藝,不僅大中城市需要,小城鎮(zhèn)也同樣需要。
(3)廢水資源化
包括工業(yè)廢水和市政污水的處理、再生水回用,是膜技術(shù)今后的重要應(yīng)用領(lǐng)域。我國石油化工工業(yè)年耗水18億噸,每年約有9億噸污水排放,而且都含有毒有害的污染物。而采油生產(chǎn)每年需回注水約10多億噸,回注水的水質(zhì)要求較高,很難用常規(guī)方法分離處理,超濾和微濾被認(rèn)為是處理油田污水最有效的辦法,年處理需求約在6億立方米左右。
我國鋼鐵行業(yè)噸鋼外排水量為6立方米,2005年總量達(dá)18億立方米/年(包括冶煉廢水,軋鋼廢水,煤氣、焦化廢水及生活用水等);我國有一萬多家制藥企業(yè),2000余家染料企業(yè),產(chǎn)生大量廢水。全國工業(yè)用水的80%~90%用于冷卻循環(huán)水,它們的處理回用是工業(yè)節(jié)水和廢水資源化的重要內(nèi)容和目標(biāo),廢水資源化勢在必行。我國近年來在煉油和發(fā)電行業(yè)也以市政污水為水源,采用雙膜法成功獲得了鍋爐用水和生產(chǎn)、生活用水;采用膜生物反應(yīng)器工藝將工業(yè)廢水處理實(shí)現(xiàn)了再生水回用。
(4)促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排
包括提高工業(yè)用水、用氣的循環(huán)利用率及通過引進(jìn)膜分離技術(shù)改變產(chǎn)品的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、有用資源回收。我國在賴氨酸生產(chǎn)、味精生產(chǎn)和Al2O3生產(chǎn)中均采用了膜處理技術(shù),節(jié)約了用水,保護(hù)了環(huán)境;氣體分離膜從合成氨尾氣中回收了63%的氫氣。另外膜分離技術(shù)在垃圾滲瀝液的處理方面也有應(yīng)用。
(5)新能源電池
燃料電池、鋰離子電池及釩電池是新能源的重要組成部分。燃料電池汽車是未來主要新能源汽車之一,全氟磺酸質(zhì)子交換膜是車用燃料電池的核心部件;鋰離子電池具有廣泛用途,大功率鋰離子電池也是未來電動汽車的候選動力之一;釩電池是目前發(fā)展勢頭強(qiáng)勁的優(yōu)秀綠色環(huán)保蓄電池之一,可作為太陽能、風(fēng)能儲能電源和各種備用電源及電網(wǎng)調(diào)峰電站,它可深度大電流密度放電,充電迅速,比能量高。
(6)醫(yī)用膜
包括醫(yī)療用膜和醫(yī)用檢測膜。目前國內(nèi)的透析器市場基本為進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù),內(nèi)資的4~5家生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)設(shè)備、工藝技術(shù)等方面與進(jìn)口產(chǎn)品還有較大差距,必須盡快提升水準(zhǔn)。此外,血漿分離器、肝腹水處理器等以分離膜為關(guān)鍵部件的醫(yī)用器具也有迫切的需求。
(7)作為重大技術(shù)設(shè)備核心的膜的開發(fā)
氯堿工業(yè)是我國化學(xué)工業(yè)兩大支柱產(chǎn)業(yè)之一,全氟離子膜是氯堿工業(yè)的核心。我國目前氯堿工業(yè)產(chǎn)值為1000億元/年,離子膜燒堿占70%,每年離子膜消耗約50萬平方米,價值20億元,直接與間接效益巨大。東岳集團(tuán)全氟膜的開發(fā)成功是膜技術(shù)配套國家重大裝備制造的重大成功例之一。
——適用于重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域的高性能膜(海水淡化反滲透膜、高性能微孔濾膜、電驅(qū)動膜、無機(jī)膜、新能源電池隔膜、醫(yī)用血液透析膜等)的規(guī);圃旒夹g(shù);膜組器的優(yōu)化和革新;膜產(chǎn)業(yè)應(yīng)用工藝開發(fā)及建設(shè)膜技術(shù)為核心的處理工程。
(二)主要任務(wù)
——產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目
海水淡化用反滲透膜的規(guī)模化生產(chǎn);高性能納濾膜的產(chǎn)業(yè)化;氯堿工業(yè)用全氟離子膜的規(guī);a(chǎn);高強(qiáng)度、高通量微孔濾膜的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化;無機(jī)微濾、超濾膜和分子篩滲透汽化膜的規(guī)模化生產(chǎn);低成本膜,特別是低成本微孔濾膜的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化;高性能特種電驅(qū)動膜的規(guī);a(chǎn);醫(yī)用膜的規(guī);a(chǎn)。
——工程建設(shè)項(xiàng)目
1.5萬立方米/日(單機(jī))反滲透海水淡化工程示范;沿海工業(yè)園區(qū)水資源綜合利用示范工程;膜法生產(chǎn)高品質(zhì)自來水的示范工程(10萬立方米/日);納濾膜生產(chǎn)高品質(zhì)飲用水的示范工程(5萬立方米/日);膜法水處理集成工藝處理冶金、焦化、印染、化工及采油廢水的示范工程;大型低耗能MBR污水處理示范工程 (10萬噸/日);滲透汽化膜有機(jī)溶劑脫水的大型示范工程 (1萬噸/年);氣體分離膜(CO2)規(guī)模應(yīng)用示范工程;膜催化反應(yīng)器大型工程化示范;集成膜技術(shù)用于生物工程的示范;垃圾滲瀝液膜法處理示范工程。
——研發(fā)項(xiàng)目(包括研發(fā)和中試項(xiàng)目)
反滲透海水淡化關(guān)鍵材料、組器及其應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)、優(yōu)化;新型淡化技術(shù)研究;高耐氯含氟納濾膜、低壓納濾膜(操作壓力小于0.3 MPa)的制造與應(yīng)用技術(shù);高性能納米孔道卷式炭膜的開發(fā);臭氧生物活性碳、氣浮技術(shù)等與微孔濾膜集成,用于大規(guī)模高品質(zhì)自來水生產(chǎn)的技術(shù);智能膜與膜色譜材料的規(guī);苽浼捌鋺(yīng)用技術(shù);高性能微孔濾膜膜材料和制膜方法的綜合研究;高性能新能源電池隔膜的產(chǎn)業(yè)化開發(fā);中空纖維式滲透汽化膜和膜組件的開發(fā),及其相關(guān)耦合技術(shù)的建立;高性能氣體分離膜制備;高性能高分子醫(yī)用膜和人工臟器的產(chǎn)業(yè)化;開發(fā)除磷、除氮、低能耗的膜生物反應(yīng)器新工藝;與膜過程配套的專用裝備的開發(fā)。
四、政策措施建議
(一)制定積極鼓勵產(chǎn)業(yè)政策
采取“政府引導(dǎo)、市場培育”,逐步向“市場化運(yùn)作、企業(yè)化管理”過渡的發(fā)展模式,通過國家、地方、企業(yè)、社會聯(lián)合籌集,通過國家撥款、貼息貸款、發(fā)行債券、社會融資、利用外資等多種方式,建立多元化、多渠道、多層次、穩(wěn)定可靠的海水淡化、苦咸水淡化,市政供水升級改造,污水處理再生水回用開發(fā)的保障體系。
鼓勵組建海水淡化和污水深度處理綜合利用的大型企業(yè)集團(tuán),對其在項(xiàng)目審批、項(xiàng)目貸款、生產(chǎn)用地批租方面給予優(yōu)惠;鼓勵沿海電廠規(guī)劃建設(shè)海水淡化裝置,向水電聯(lián)供企業(yè)發(fā)展,并給予電價優(yōu)惠;鼓勵組建項(xiàng)目公司或企業(yè)集團(tuán)參與國際海水淡化項(xiàng)目承包;鼓勵利用新型可再生能源發(fā)展海水淡化和其它水處理產(chǎn)業(yè)。
(二)實(shí)行優(yōu)惠的財稅政策
將淡化水納入市政自來水管網(wǎng),城市海水淡化設(shè)施及運(yùn)營享受國家對公益性水利工程建設(shè)的優(yōu)惠政策,對海水淡化水價給予適當(dāng)補(bǔ)貼;海水淡化產(chǎn)業(yè)和污水處理再生水回用產(chǎn)業(yè)享受關(guān)于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策,產(chǎn)品的增值稅和固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅,減免營業(yè)稅;相關(guān)產(chǎn)品和設(shè)備出口享有退稅待遇,引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備給予減免關(guān)稅待遇。
(三)強(qiáng)化技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)
依靠科技進(jìn)步,加強(qiáng)自主新技術(shù)、新工藝、新裝備和新器具等核心技術(shù)開發(fā),增強(qiáng)持續(xù)創(chuàng)新能力,形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專有技術(shù)。
(四)促進(jìn)企業(yè)重組和大型化
希望國家對國內(nèi)的重點(diǎn)企業(yè)予以資金支持和政策傾斜,促進(jìn)膜企業(yè)之間、膜企業(yè)與水處理工程公司之間,以及膜企業(yè)同其他產(chǎn)業(yè)的大型集團(tuán)間實(shí)行重組,創(chuàng)建中國和國際知名品牌,參與國內(nèi)和國際競爭。
(五)激勵國產(chǎn)膜制品應(yīng)用和出口
建議在政府采購的大、中型膜處理工程和國有大型企業(yè)的膜處理項(xiàng)目中,在技術(shù)水平相近的情況下,通過政策支持,給予國產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備優(yōu)先應(yīng)用機(jī)會。對膜制品的出口希望列入中國高新技術(shù)產(chǎn)品目錄,提高退稅率,促進(jìn)其發(fā)展。
(六)加快建立標(biāo)準(zhǔn)體系和評價中心
應(yīng)加快推進(jìn)膜產(chǎn)品(包括膜、膜組件和膜裝置)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)的建立;建立嚴(yán)格、統(tǒng)一的膜產(chǎn)品性能檢測方法和標(biāo)準(zhǔn),以及膜產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入制度。此外,還要研究建立膜工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。“十二五”期間,不同種類膜分別在全國授權(quán)建立2~3個膜產(chǎn)品及相關(guān)裝置的行業(yè)檢測評價中心。