2022年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
