哈爾濱水處理公司邦潤水處理膜技術水處理行業深度調研報告

　　1.引言

　　該行業調研報告的主要目的，是用于環保投資團隊，在并購膜法水技術企業的前期行業知識儲備和項目篩選之用。通過全面的知識梳理和公司比較，可以避免調研單一公司而發生先入為主的偏好。提高并購成功的概率，并降低風險，節約大家的時間和精力。

　　2.重要概括

　　水處理技術上是膜技術對活性污泥的全面改造替代及推廣

　　膜法水處理出水水質明顯好于常規處理方法;

　　排放标準越來越高，利好膜行業;

　　膜技術逐漸成熟、膜材料成本逐漸下降;

　　膜元件的生産和研發是整個膜法水處理産業鍊技術核心，收入和利潤占據産業鍊的近50%;

　　反滲透膜的市場規模占比最高約45%，技術含量、壁壘、經濟價值最高;

　　膜元件高端市場被國外巨頭壟斷，利潤豐厚。低端市場暫無壟斷，競争非常激烈;

　　膜産值有望從2015年850億元，增長到2020年2000億元，年均20%。

　　膜元件生産向高端發展是大勢所趨;

　　純粹的膜制造企業向全産業鍊延伸是行業發展的趨勢，被國内環保巨頭并購也是一大趨勢;

　　國内環保巨頭并購膜制造企業，向上延伸産業鍊是一大趨勢，行業前幾名幾乎都參與對膜技術公司的并購。(例如2015年萬邦達、維爾利的兩宗并購)

　　觀察環保行業前幾名，全面進入拼爹時代。例如碧水源有國開行，萬邦達有神華和中石油。中小膜企業加入有大型國企背景的環保巨頭産生的協同效應會更高。

　　一、水處理行業的概況

　　我們先來普及一下污水處理市場概況、水處理過程及膜的應用情況。

　　1.水資源、污水水質的分布

　　中國大陸31個省級行政區的水資源供求狀況

　　全國地表水環境質量狀況人均水資源量(立方米)

　　2.污水處理市場的概況

　　2003-2014年，全國城鎮污水處理廠的年均增速達到25.16%，到2014年，數量達到6031座，不過增速已經放緩，2014年增速為12.43%。

　　同期，城鎮污水處理量年均增速達到18.35%，到2014年已經達到494.30億噸，但增速同樣下降到了8.38%。同時，據住建部數據，2010-2015年城市污水處理能力年均提高6.09%，至2015年已經達到14028萬立方米/日，再生水能力提高到2317萬立方米/日。在2010年，城鎮污水處理率已經達到72.90%，由于後續數據缺乏，但推測其比率已超過80%，因此未來城鎮污水處理走勢趨緩，增量空間有限，存量運營将成為關鍵。

　　另外，相比于城鎮污水處理，工業廢水治理市場已經處于減速區間，全國工業廢水治理投資完成額已經負增長，2014年增長-7.72%，為115.25億元。

　　中國污水排放量構成和年處理污水量(單位：億噸)

　　要點總結

　　截止2015年末，中國約有6500座污水處理廠，城鎮污水處理能力約2.17億噸/日，全球污水處理能力約10億噸/日

　　3.污水來源和處理流程

　　我們以市政污水處理為例，處理的對象是排放到市政管網中的污廢水。這些污廢水有三大來源：生活污水、工業污水、初期污染雨水，其中，工業污水一般要經過預處理，達到國家和地區的排放标準才能排放到市政管網中。當然，偷排、不達标排放是另外一個問題。

　　在對水處理流程中，廢水一般要經過初沉池、生化反應器、二沉池等環節，在生化反應器中，由于采用不同的固定微生物的方法，因而出現氧化溝、傳統活性污泥法、A2/O、SBR、A/O、MBR等水處理技術。通常所說的膜法水處理，指的就是MBR水處理技術，目前，其使用的主要是微濾膜和超濾膜。

　　市政水處理中原水來源及污水處理流程

　　4.膜法水處理和傳統水處理的區别

　　使用膜法技術可以大幅度提高産水水質。按處理深度，可将污水處理分為一級處理、二級處理和深度處理。一級處理的主要目的是去除懸浮狀态固體，常采用物理法，對于BOD5的去除率一般在20%——30%;二級處理的目的是進一步去除污水中膠體和溶解性污染物，常使用生物法，BOD5的去除率在90%以上;深度處理以達到更高的處理與排放要求或污水回用為目的。

　　膜法技術通常用于處理二級處理活性污泥出水，或者将膜處理系統直接置于生化池，代替原有二沉池、絮凝沉澱池等環節。使用膜法技術改造之後，傳統污水處理工藝可以直接生産出高品質再生水。

　　傳統水處理工藝

　　要點總結

　　水處理行業具有剛性需求屬性

　　水需求持續增長

　　污水處理市場快速發展，但增速已放緩

　　以水處理為主要手段的水資源循環利用是解決上述矛盾最佳方案

　　二、政策向導

　　近年來，膜技術水處理行業的相關政策。

　　膜技術水處理行業的相關政策

　　2015年4月國務院發布“水十條”，其中明确：敏感區域(重點湖泊、重點水庫、近岸海域彙水區域)城鎮污水處理設施應于2017年底前全面達到一級A排放标準;建成區水體水質達不到地表水Ⅳ類标準的城市，新建城鎮污水處理設施要執行一級A排放标準。“水十條”提标改造投資空間預計約400億。

　　要點總結

　　水資源安全是國家安全的重要組成部分，近年來國家大力扶持水處理膜産業的發展。

　　排放标準越來越高，利好膜行業。

　　三、膜法水處理介紹

　　1.概要

　　膜技術是膜分離技術的簡稱，是仿生物學膜，通過人工材料(膜材料)實現不同介質分離的技術。膜分離是以對組分具有選擇性透過功能的膜為分離載體，通過在膜兩側施加一種或多種推動力，使原料中的組分選擇性地優先透過膜，從而達到混合物分離，并使産物提取、濃縮、純化等的一種新型分離過程。

　　膜的分離精度主要取決于其過濾孔徑大小，可分為微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)膜。膜技術廣泛用于環境、能源、電子、醫藥等各個方面。由于膜技術可以去除常規處理工藝難以去除的水污染物，在水處理領域的應用越發受到重視。

　　不同種類的膜技術分别應用于不同的細分領域，主要包括市政污水處理及再生、自來水處理、工業水回用、海水淡化、家用淨水器等。

　　2.技術原理

　　膜材料(Membrane)制作：膜是具有選擇性分離功能的材料，以膜為分離介質，通過在膜兩邊施加一個推動力(如濃度差、壓力差或電位差)時，使原料側分組選擇性的通過膜，以達到分離提出的目的。根據壓差驅動膜分類，或根據孔徑大小及可通過溶質大小的不同，膜材料制作可分為微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)膜四種。

　　膜材料

　　膜元件(Element)制作：膜元件是将膜材料以某種形式組裝在一個基本單元設備内，通過較小體積擴大膜面積和提高膜的工作效率的裝置。膜元件的作用是用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮。膜元件制作分為平闆式、卷式、管式、中空纖維式四種。

　　膜元件

　　膜組件(Module)制作：由若幹膜元件與自控系統組成的設備集合體為膜組件系統;膜組件及其系統是實現膜分離作用的主要載體。

　　膜組件

　　膜材料-孔徑大小、過濾效果示意圖1

　　膜材料-孔徑大小、過濾效果示意圖

　　膜材料-孔徑大小、過濾效果示意圖

　　3.膜材料的材質分類

　　根據制造材質不同，膜可分為無機膜和有機膜。

　　無機膜主要是陶瓷膜，玻璃膜，金屬膜，其過濾精度較低，選擇性較小。有機膜由高分子材料加工而成，如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚醚砜(PES)、聚砜(PS)、醋酸纖維素(CA)等，由于有機膜過濾精度較高，選擇性大，廣泛應用于水資源化領域與工業特種分離等領域。

　　目前大型水處理方案中使用較多的為偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)材質制作的微濾/超濾膜元件。反滲透膜的制造材質多為醋酸纖維素(CA)等。

　　4.膜材料的形狀分類

　　根據不同形狀，膜可以分為中空纖維膜(PVDF)、平闆膜(MBR)、管式膜和卷式膜。

　　膜的形狀是由制作和裝配工藝決定的，中空纖維膜在水處理應用領域使用廣泛。平闆膜一般僅在水資源化領域中的部分工藝中使用，如部分膜生物反應器(MBR)中，管式膜則主要用于垃圾滲濾液處理和高固含量液體分離。

　　根據不同形狀，膜可以分為中空纖維膜(PVDF)、平闆膜(MBR)、管式膜和卷式膜

　　5.膜法水處理的技術類别

　　根據技術類别分類，主要包括膜生物反應器(MBR)、連續膜過濾(CMF)、浸沒式膜過濾(SMF)和雙向流膜過濾(TWF)。

　　膜生物反應器(MBR)，是高效膜分離技術與活性污泥法相結合的新型污水處理技術。其主要工藝原理是用超/微濾膜分離技術取代傳統活性污泥法的二沉池和常規過濾單元，實現高效的固液分離和生物菌群的截留，經其處理後的出水直接達到高品質再生回用水标準。

　　以MBR為核心的三級水處理系統是目前最好、具有一定成本效益的保護水環境和飲用水源的解決方案，多用于污水排放标準高的傳統污水廠提标改造、擴建工程，或新建緊湊高效型的污水處理系統。出水水質遠超未來幾年的排放标準，出水可安全排放至敏感水環境中、在農業灌溉和工業生産中重複使用，以及地下水回灌。目前在中國市政污水處理領域MBR使用較為普遍。

　　連續膜過濾(CMF)，是以中空纖維超/微濾膜組件為中心處理單元，配以特殊設計的管路、閥門、自清洗單元、加藥單元和自控單元等，形成閉路連續操作系統，原水在一定壓力下透過微濾/超濾膜進行過濾，達到物理分離淨化的目的。

　　浸沒式膜過濾(SMF)，是超低壓中空纖維膜技術與連續膜過濾技術相結合而派生出來的一種新型的膜過濾處理工藝。它使用開放式中空纖維膜組件，将膜直接置于充滿待處理水的膜池之中，通過泵的負壓抽吸和大氣壓力，使水透過膜表面，從中空纖維膜内側抽出，達到過濾淨化的目的。

　　CMF和SMF主要用來處理相對清潔的水，如地表水、地下水、污水處理廠或預處理後尾水、海水淡化和純水制備過程中反滲透(RO)膜組件的前處理水等。供水深度淨化處理中CMF、SMF應用相對較廣。

　　雙向流膜過濾(TWF)，是在膜分離過程中，通過對原水的進出方向進行周期性倒換，在分離過濾的同時，利用原水對污染較重的一端進行清洗，以保持膜的良好通透效果，達到持續穩定地進行原水分離淨化的效果。

　　膜法水處理-工藝對比示意圖

　　膜法水處理-工藝對比示意圖

　　6.膜法水處理應用範圍

　　膜技術在水處理方面的應用約占國内分離膜市場的85%份額，是分離膜的主要應用領域。

　　膜法水處理技術目前主要應用于污水處理(包括市政污水處理和工業污水處理)、給水淨化(包括市政給水淨化和工業給水淨化)、海水淡化(苦鹹水淡化)和純水制備等領域。

　　大規模水處理中，微濾膜、超濾膜更适用。在大規模的水處理工程中，包括市政污水處理和工業廢水處理，采用膜法水處理工藝的情況下，使用的大部分是微濾膜和超濾膜，這主要與這部分的水處理的要求和該種膜的特性有關。在大規模污水處理過程中，由于處理量大，最後的出水的标準要求并不高，并不要求達到飲用水的标準。