4月，中国科学院大学资源与环境学院燕山站肖康副教授研究团队在环境科学领域综合性杂志FESE（T1期刊）上发表题为“Techno-economic characteristics of wastewater treatment plants retrofitted from the conventional activated sludge process to the membrane bioreactor process”的封面文章。该研究采用污水处理厂改造前后的运行数据，对传统活性污泥法和膜生物反应器（MBR）两种污水处理工艺进行技术经济上的严格配对比较研究，对比分析污水处理厂采用两种工艺时的成本能耗、净利润和技术效率，采用敏感性分析评价计算结果的可靠性，为污水处理工艺的选择和应用提供技术经济方面的理性参考。
FESE封面
膜生物反应器（MBR）与传统活性污泥法工艺的技术经济性优劣争论已久。为适应日趋严苛的出水标准，具有出水水质好、占地面积小、污泥产量低等优势的MBR受到广泛关注，越来越多的传统污水处理厂被改造或扩建为MBR。然而，工程应用中MBR暴露出的高能耗、膜污染等问题备受诟病、惹人争议。MBR的优势是否能掩盖其劣势？若综合经济成本和环境收益，MBR和传统工艺孰优孰劣？污水处理厂采用MBR工艺前后的技术经济性评估或能回答这一疑问。本研究中，国科大资环学院/燕山站肖康团队基于20座万吨/日以上级污水厂改造或扩建前后（主体工艺由传统工艺改为MBR）的运行数据，采用成本收益分析法和基于非径向距离函数的数据包络分析法，对污水处理厂采用传统工艺和MBR时的成本能耗、净利润和技术效率进行测算和对比。
污水处理厂由传统工艺改造为MBR后，污染物的平均去除率显著提高，如氨氮的去除率由89.0%提升至93.3%，同时能耗从0.40 kWh/m³显著增加至0.57 kWh/m³，总运行成本没有显著提高。成本收益的结果表明，工艺变为MBR后，去除污染物的平均边际收益变高，氨氮的边际环境效益贡献最大，净利润由19.4 CNY/m³显著提高至24.4 CNY/m³。技术效率估算的结果表明，升级改造前后，单位运行成本的技术效率（理论取值范围为0~1）由0.70提升至0.73，而单位能耗的技术效率没有显著差异。技术经济性还与所采用的出水标准密切相关，出水标准越严格（例如从国家一级A排放标准提升至地方标准DB11），MBR的净利润和技术效率优势越明显。
总体而言，MBR比传统工艺更具技术经济优势。在出水标准严格的情况下，MBR更有利可图。特别是在污水深度处理与资源化的背景下，MBR具有广阔的发展前景。然而从MBR技术本身而言，其能耗效率仍有较大的提升空间。
文章摘要图
本文发表于环境领域综合学术期刊Frontiers of Environmental Science & Engineering，第一作者为国科大资环学院2019级环境科学与工程专业硕士生高庭苇，通讯作者为国科大资环学院/燕山站肖康副教授。
论文链接：
https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-021-1483-6