張 偉 ，樊震坤 ，張 超

（1.上海硅苑膜科技有限公司，上海 200092；2.山東硅元膜材料科技有限公司，山東 淄博 25508）

目前，新冠肺炎疫情（COVID-19）爆發(fā)并在全球不斷蔓延，隨著防控形勢(shì)的不斷升級(jí)，對(duì)醫(yī)院廢水（HWW）處理同樣提出了更高的要求，醫(yī)院廢水處理用膜的品質(zhì)也相應(yīng)提高。由于醫(yī)院廢水成份復(fù)雜，對(duì)膜的通量、分離精度、耐腐蝕強(qiáng)度、耐微生物要求嚴(yán)格，而平板陶瓷膜膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝的優(yōu)點(diǎn)，恰好可以滿足其特殊要求。

1 平板陶瓷膜（FCM）

平板陶瓷膜（FCM）是近年來國(guó)際上開發(fā)的一種新型膜，兼具有機(jī)平板膜和管式陶瓷膜的優(yōu)點(diǎn)，不但具有很好的物理性能和化學(xué)性能［1］，而且制造和運(yùn)行成本低于管式陶瓷膜，能夠方便快捷地實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，被認(rèn)為是一種很有前途的膜材料。在全球范圍內(nèi)，目前平板陶瓷膜的應(yīng)用還遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期的程度，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)陶瓷膜生產(chǎn)企業(yè)的核心產(chǎn)品仍以管式陶瓷膜為主，其應(yīng)用領(lǐng)域多集中于發(fā)酵液、食品飲料、油水分離、氯堿化工等行業(yè)。平板陶瓷膜的出現(xiàn)讓陶瓷膜有了更加廣闊的施展天地，在醫(yī)院廢水、含油廢水、造紙廢水、皮革廢水、地表水處理、海水淡化等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多。

目前，從全球范圍看，已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用的平板陶瓷膜主要有氧化鋁、碳化硅等材質(zhì)，其中，氧化鋁平板陶瓷膜因性能優(yōu)異、原料成本低、制造過程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)更受用戶青睞。除了對(duì)管式陶瓷膜的要求之外，平板陶瓷膜還需要具備的條件有：足夠的熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度高、外表面光潔度高、外形尺寸均勻一致、翹曲率低等［1］。

2 醫(yī)院廢水（HWW）

醫(yī)院廢水（HWW）是指醫(yī)院（綜合醫(yī)院、專業(yè)病院及其它類型醫(yī)院）向自然環(huán)境或城市管道排放的廢水。其水質(zhì)隨不同的醫(yī)院性質(zhì)、規(guī)模和其所在地區(qū)而異。每張病床每天排放的廢水量約為200L-1200L。

醫(yī)院廢水是一種非常特殊的混合污染物，包含藥物活性化合物（PhACs）、重金屬、洗滌劑、x射線造影劑和消毒劑，以及致病微生物，如病毒、細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和蠕蟲等，其污染物具有高度傳染性、有毒有害性、放射性等特征。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，醫(yī)院廢水中微污染物的濃度是市政廢水的4～150倍［2］。因此，如果處理不當(dāng)，讓醫(yī)院廢水進(jìn)入天然水體可能會(huì)導(dǎo)致水源性疾病，對(duì)公眾健康造成威脅，其病原體傳播和抗生素耐藥性如果擴(kuò)散到環(huán)境中，會(huì)對(duì)生態(tài)造成破壞作用。

3 膜生物反應(yīng)器（MBR）

膜生物反應(yīng)器（Membrane Bioreactor,簡(jiǎn)稱MBR）是將膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)組合的廢水處理工藝，具有以下特點(diǎn)：1）固液分離效率高；2）生化反應(yīng)速度快；3）可有效去除氨氮及有機(jī)物；4）允許微生物更長(zhǎng)的停留時(shí)間，更適合去除微污染；5）污泥產(chǎn)量少；6）管理方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；7）占地面積小，易于改造等［3］。

MBR在形式上分為加壓分置式和一體浸沒式，其中一體浸沒式MBR因占地緊湊、過濾壓差小、運(yùn)行費(fèi)用低最為常用。浸沒式MBR膜組件用膜主要有平板膜和中空纖維膜兩種結(jié)構(gòu)形式，其中，平板膜具有組裝簡(jiǎn)單、污染慢、污泥濃度高、跨膜壓差低、易維護(hù)清洗、預(yù)處理要求相對(duì)低等優(yōu)點(diǎn)。平板膜從膜材質(zhì)角度可分為無機(jī)平板膜和有機(jī)平板膜，無機(jī)平板膜以陶瓷平板膜為主，有機(jī)平板膜以材質(zhì)為PVDF（聚偏氟乙烯）最為常見。

進(jìn)行有機(jī)廢水處理時(shí)，幾乎所有的有機(jī)物都是通過微生物處理分解的。膜組件被浸泡在活性污泥中，通過膜過濾來阻止SS（懸浮固體物），可在污泥不溢出的狀況下，獲得清澈的出水?；钚晕勰嘤捎谕ㄟ^膜進(jìn)行過濾分離，因此無需沉淀，節(jié)省了二沉池。還可以通過提高膜池中的MLSS（污泥濃度），同樣容積的膜池能夠處理更多的BOD成分。由于MBR可以完全實(shí)現(xiàn)泥水分離，從而保證了優(yōu)良的出水水質(zhì)和較高的污泥濃度。此外，膜還可以對(duì)廢水進(jìn)行消毒，保留致病微生物，減少抗生素耐藥基因的釋放，醫(yī)院廢水經(jīng)過MBR工藝處理后，80%以上的病毒和90%以上的寄生蟲卵被截留在污泥中［2］，所以，MBR是非常適合醫(yī)院廢水的處理方法。

4 SWOT分析

4.1 優(yōu)勢(shì)（Strengths）

（1）與有機(jī)膜不同，平板陶瓷膜對(duì)臭氧和紫外線不敏感，可以與臭氧、紫外線等工藝同時(shí)使用。臭氧作為強(qiáng)氧化劑，可以用來消毒，同時(shí)還能夠消除膜污染，提高通量，減少清洗頻率，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。另外，由于平板陶瓷膜的出水具有無顆粒、低濁度、低SAC254吸附值等優(yōu)點(diǎn)，可以提高紫外線法的可靠性和有效性；

（2）不論是中空纖維膜還是平板膜，只要是有機(jī)膜材料，在成分復(fù)雜醫(yī)院廢水中的應(yīng)用中存在著壽命短、維護(hù)頻率高、難再生、出水水質(zhì)欠佳等不足，平板陶瓷膜恰好可以彌補(bǔ)上述不足；

（3）與平板有機(jī)膜比較，平板陶瓷膜可以在高溫有化學(xué)腐蝕條件下運(yùn)行，并且能夠直接采用滲透液反向清洗，節(jié)約膜的再生時(shí)間，減少洗膜藥劑量，并因?yàn)樘沾刹牧系奶烊挥H水性，實(shí)際通量是有機(jī)平板膜的2～5倍；

（4）平板陶瓷膜MBR能夠有效地節(jié)省消毒劑的消耗（加氯量可降低至1.0mg/L），縮短反應(yīng)時(shí)間（約1.5min），為傳統(tǒng)污水處理工藝的2.5～5%，并使微生物失活。還能夠在低劑量的消毒劑和較少的消毒副產(chǎn)物（DBPs）的情況下提高廢水的消毒效果。另外，當(dāng)處理量超過1000m3/d時(shí)，系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本將會(huì)急劇下降［2］。

4.2 劣勢(shì)（Weaknesses）

（1）平板陶瓷膜燒結(jié)成本和原材料的成本的居高不下，導(dǎo)致市場(chǎng)銷售價(jià)格高，這是平板陶瓷膜最大的缺點(diǎn)；

（2）平板陶瓷膜采用板框式結(jié)構(gòu)，膜元件間距可任意調(diào)整，其裝填密度盡管比管式膜高，但仍低于中空纖維膜；

（3）MBR在COD、營(yíng)養(yǎng)物和除菌方面提供了良好的出水水質(zhì)，在藥物去除方面，MBR對(duì)生物可降解性高的化合物（如撲熱息痛、抗生素）的去除效率也最高，但對(duì)難降解的其它化合物的去除效率偏低；

（4）平板陶瓷膜作為較新的膜品種，工程公司技術(shù)人對(duì)膜的特點(diǎn)缺乏足夠的了解，增大了市場(chǎng)推廣阻力。

4.3 機(jī)會(huì)（Opportunities）

（1）發(fā)達(dá)國(guó)家醫(yī)院的水的消耗量從每天每床400L至1200L不等，而發(fā)展中國(guó)家的消耗量為每天每床200L至400L，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，醫(yī)院廢水的處理量也會(huì)相應(yīng)增加；

（2）具有高度傳染性的新冠肺炎（COVID-19）疫情在全世界的快速蔓延，需要大量的傳染病醫(yī)院提供治療場(chǎng)所。疫情期間，中國(guó)國(guó)家住建部水專項(xiàng)的權(quán)威專家們建議從國(guó)家層面加強(qiáng)病毒等病原微生物的防控，對(duì)醫(yī)院廢水的處理提出了更高的要求，為平板陶瓷膜的應(yīng)用提供了契機(jī)；

（3）近十年來，中國(guó)的醫(yī)院總數(shù)增加了近一倍，醫(yī)院產(chǎn)生的廢水約占城市污水總量的1%。國(guó)家仍在不斷加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的執(zhí)法力度，嚴(yán)格執(zhí)行《醫(yī)療機(jī)構(gòu)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18466-2005），大量醫(yī)院特別是傳染病醫(yī)院的污水處理系統(tǒng)需要升級(jí)改造；

（4）隨著平板陶瓷膜的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，市場(chǎng)的用量也在大幅增長(zhǎng)，生產(chǎn)企業(yè)通過擴(kuò)大產(chǎn)能，規(guī)模效應(yīng)使制造成本下降，促進(jìn)銷售增長(zhǎng)，形成良性循環(huán)。

4.4 威脅（Threats）

（1）原來只生產(chǎn)管式陶瓷膜企業(yè)和原材料的供應(yīng)商也加入生產(chǎn)平板陶瓷膜的隊(duì)伍，新的同行數(shù)量不斷增加，為客戶提供了更多的選擇，增強(qiáng)了客戶的議價(jià)能力；

（2）盡管使用平板陶瓷膜有更高的通量，更低的能耗和更長(zhǎng)的使用壽命，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，平板陶瓷膜的總擁有成本更低，但是，很多用戶的決策者雖然認(rèn)可平板陶瓷膜的優(yōu)點(diǎn)，但從減少一次性投資的角度著想，而選擇相對(duì)廉價(jià)的有機(jī)膜；

（3）市場(chǎng)中對(duì)平板陶瓷膜熟悉的工程設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、運(yùn)營(yíng)維護(hù)的技術(shù)人員總體數(shù)量不足，減緩了市場(chǎng)推廣的進(jìn)程；

（4）少數(shù)供應(yīng)商初期生產(chǎn)的平板陶瓷膜抗折強(qiáng)度低，導(dǎo)致膜元件易損，以及膜的涂層不完整，導(dǎo)致膜再生能力差等，影響了部分用戶的使用信心。

5 結(jié)論

綜上分析，結(jié)合平板陶瓷膜的特點(diǎn)及外部競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，一方面，可以通過調(diào)整價(jià)格來促進(jìn)需求，從而拉動(dòng)進(jìn)一步的自動(dòng)化、規(guī)模化生產(chǎn)。另一方面，可以先通過自動(dòng)化的使用，帶動(dòng)產(chǎn)能增加，利用規(guī)模效應(yīng)降低單位生產(chǎn)成本，保證供應(yīng)商的合理利潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

因?yàn)槭袌?chǎng)上存在大量廉價(jià)的有機(jī)膜，平板陶瓷膜的單位平方米的價(jià)格相對(duì)較高，在有機(jī)膜能夠很好應(yīng)用的領(lǐng)域，平板陶瓷膜應(yīng)盡量不與有機(jī)膜正面競(jìng)爭(zhēng)。目前階段，可以充分把握新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情在全球蔓延提供的窗口期，利用比較優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)加大在醫(yī)院廢水處理的市場(chǎng)推廣力度，見圖1。

圖1 SWOT分析

隨著環(huán)境污染的加劇，社會(huì)各界的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，政府的環(huán)保管理要求不斷提高，在包括醫(yī)院廢水、含油的工業(yè)廢水在內(nèi)的成份復(fù)雜、條件苛刻、對(duì)穩(wěn)定性要求高的水處理領(lǐng)域中，平板陶瓷膜具有更高的通量、更低的能耗、更長(zhǎng)的使用壽命、更低的長(zhǎng)期總擁有成本等明顯優(yōu)勢(shì)。市場(chǎng)應(yīng)用可以逐步拓展，未來平板陶瓷膜必將會(huì)具有更加廣闊的市場(chǎng)空間。