项目背景

中国污水排放量逐年增长，污水处理量不断上升。2020年我国水处理行业项目投资9428亿元，其中水处理设备市场规模2357亿元，占全年项目投资规模的25%左右。随着中央财政资金对污水资源化利用的投入力度进一步扩大，十四五期间水处理行业将面临巨大的市场机遇，预计2022年，水处理行业项目投资将突破万亿，并继续保持快速增长。

目前，国内外有关“新兴污染物”等难降解有机物的深度处理方法存在各种各样的问题，突出表现在无法安全、高效、低耗地去除水中以新兴污染物为主的难降解有机物，还使水处理工艺流程更加复杂，操作管理难度剧增，极大地增加了水处理过程的建设成本和运行成本。且由于ECs种类和性质多样，单一的去除技术可能无法控制所有类型的ECs，每种技术仍存在需要解决的问题，采用多种技术的联合工艺是值得研究的课题。

图1  中国水处理政策分析

项目简介

本项目首创三维石墨烯复合微滤膜与电催化氧化耦合技术，通过自主设计的穿透式电催化低压膜反应器，在一个反应器中，实现对水中各种难降解有机污染物、耐药菌及其抗性基因的安全、高效、低耗同步去除，可应对饮用水深度处理、污水深度处理、再生水处理以及医院污水消毒处理等不同应用场景。在简化水处理工艺流程、降低水处理成本、提高水处理过程的效率、缩短水处理时间、减少水处理设施占地、降低水处理管理运行难度和二次污染风险具有积极意义。

图2  石墨烯微滤膜联合工艺图

技术优势

1.水处理工艺流程更简单。本项目的水处理设备在一个反应器中同时实现石墨烯炭基材料高效吸附、微滤膜截留和电催化高级氧化反应三种污染物去除机制，不需要调节pH值即可实现高效降解。相对于其他工艺而言，此工艺不需要更换膜组件，不需要单独处理浓水，极大地简化了饮用水或污水深度处理工艺流程。

2.水处理成本更低。本项目的水处理设备占地面积小，无二次污染，并且经分析相比于其他传统工艺，本产品水处理耗能低，水处理成本更低。本产品吨水建设成本为500元，运行成本为0.2元，相较现阶段水厂广泛采用的臭氧-生物活性炭、活性炭滤池等工艺成本可节省至少100元。

3.水处理运营管理难度和风险低。水处理设备使用非金属材料石墨烯为核心电催化材料，可以通过AOPs技术对污染物进行原位降解，受外界干扰很小，不存在污染物转移，没有浓水；膜截留的污染物被降解，所以膜也不需要更换和清洗；通过在线控制系统调节臭氧的产率控制消毒副产物和中间毒性产物的生成，降低了管理难度和二次污染风险。不同膜工艺运行48h后膜通量仍能保持95%。

4.同步高效消毒灭菌。污水经过二级处理之后出水含有大量抗生素抗性细菌。相对于传统工艺，本水处理设备具有接触时间段内几乎无副产物、无选择性高效灭菌的优点。

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