水處理技術(shù)上是膜技術(shù)對(duì)活性污泥的全面改造替代及推廣
膜法水處理出水水質(zhì)明顯好于常規(guī)處理方法;
排放標(biāo)準(zhǔn)越來越高，利好膜行業(yè);
膜技術(shù)逐漸成熟、膜材料成本逐漸下降;
膜元件的生產(chǎn)和研發(fā)是整個(gè)膜法水處理產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)核心，收入和利潤(rùn)占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈的近50%;
反滲透膜的市場(chǎng)規(guī)模占比最高約45%，技術(shù)含量、壁壘、經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高;
膜元件高端市場(chǎng)被國(guó)外巨頭壟斷，利潤(rùn)豐厚。低端市場(chǎng)暫無壟斷，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈;
膜產(chǎn)值有望從2015年850億元，增長(zhǎng)到2020年2000億元，年均20%。
膜元件生產(chǎn)向高端發(fā)展是大勢(shì)所趨;
純粹的膜制造企業(yè)向全產(chǎn)業(yè)鏈延伸是行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，被國(guó)內(nèi)環(huán)保巨頭并購(gòu)也是一大趨勢(shì);
國(guó)內(nèi)環(huán)保巨頭并購(gòu)膜制造企業(yè)，向上延伸產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且淮筅厔?shì)，行業(yè)前幾名幾乎都參與對(duì)膜技術(shù)公司的并購(gòu)。(例如2015年萬邦達(dá)、維爾利的兩宗并購(gòu))
觀察環(huán)保行業(yè)前幾名，全面進(jìn)入拼爹時(shí)代。例如碧水源有國(guó)開行，萬邦達(dá)有神華和中石油。中小膜企業(yè)加入有大型國(guó)企背景的環(huán)保巨頭產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)會(huì)更高。
一、水處理行業(yè)的概況
我們先來普及一下污水處理市場(chǎng)概況、水處理過程及膜的應(yīng)用情況。
1.水資源、污水水質(zhì)的分布
中國(guó)大陸31個(gè)省級(jí)行政區(qū)的水資源供求狀況
全國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量狀況人均水資源量(立方米)
2.污水處理市場(chǎng)的概況
2003-2014年，全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠的年均增速達(dá)到25.16%，到2014年，數(shù)量達(dá)到6031座，不過增速已經(jīng)放緩，2014年增速為12.43%。
同期，城鎮(zhèn)污水處理量年均增速達(dá)到18.35%，到2014年已經(jīng)達(dá)到494.30億噸，但增速同樣下降到了8.38%。同時(shí)，據(jù)住建部數(shù)據(jù)，2010-2015年城市污水處理能力年均提高6.09%，至2015年已經(jīng)達(dá)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(zhèn)污水處理率已經(jīng)達(dá)到72.90%，由于后續(xù)數(shù)據(jù)缺乏，但推測(cè)其比率已超過80%，因此未來城鎮(zhèn)污水處理走勢(shì)趨緩，增量空間有限，存量運(yùn)營(yíng)將成為關(guān)鍵。
另外，相比于城鎮(zhèn)污水處理，工業(yè)廢水治理市場(chǎng)已經(jīng)處于減速區(qū)間，全國(guó)工業(yè)廢水治理投資完成額已經(jīng)負(fù)增長(zhǎng)，2014年增長(zhǎng)-7.72%，為115.25億元。
要點(diǎn)總結(jié)
截止2015年末，中國(guó)約有6500座污水處理廠，城鎮(zhèn)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(duì)象是排放到市政管網(wǎng)中的污廢水。這些污廢水有三大來源：生活污水、工業(yè)污水、初期污染雨水，其中，工業(yè)污水一般要經(jīng)過預(yù)處理，達(dá)到國(guó)家和地區(qū)的排放標(biāo)準(zhǔn)才能排放到市政管網(wǎng)中。當(dāng)然，偷排、不達(dá)標(biāo)排放是另外一個(gè)問題。
在對(duì)水處理流程中，廢水一般要經(jīng)過初沉池、生化反應(yīng)器、二沉池等環(huán)節(jié)，在生化反應(yīng)器中，由于采用不同的固定微生物的方法，因而出現(xiàn)氧化溝、傳統(tǒng)活性污泥法、A2/O、SBR、A/O、MBR等水處理技術(shù)。通常所說的膜法水處理，指的就是MBR水處理技術(shù)，目前，其使用的主要是微濾膜和超濾膜。
4.膜法水處理和傳統(tǒng)水處理的區(qū)別
使用膜法技術(shù)可以大幅度提高產(chǎn)水水質(zhì)。按處理深度，可將污水處理分為一級(jí)處理、二級(jí)處理和深度處理。一級(jí)處理的主要目的是去除懸浮狀態(tài)固體，常采用物理法，對(duì)于BOD5的去除率一般在20%——30%;二級(jí)處理的目的是進(jìn)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(dá)到更高的處理與排放要求或污水回用為目的。
膜法技術(shù)通常用于處理二級(jí)處理活性污泥出水，或者將膜處理系統(tǒng)直接置于生化池，代替原有二沉池、絮凝沉淀池等環(huán)節(jié)。使用膜法技術(shù)改造之后，傳統(tǒng)污水處理工藝可以直接生產(chǎn)出高品質(zhì)再生水。
要點(diǎn)總結(jié)
水處理行業(yè)具有剛性需求屬性
水需求持續(xù)增長(zhǎng)
污水處理市場(chǎng)快速發(fā)展，但增速已放緩
以水處理為主要手段的水資源循環(huán)利用是解決上述矛盾最佳方案
二、政策向?qū)?/p>
近年來，膜技術(shù)水處理行業(yè)的相關(guān)政策。
膜技術(shù)水處理行業(yè)的相關(guān)政策
2015年4月國(guó)務(wù)院發(fā)布“水十條”，其中明確：敏感區(qū)域(重點(diǎn)湖泊、重點(diǎn)水庫(kù)、近岸海域匯水區(qū)域)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施應(yīng)于2017年底前全面達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn);建成區(qū)水體水質(zhì)達(dá)不到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的城市，新建城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施要執(zhí)行一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)?！八畻l”提標(biāo)改造投資空間預(yù)計(jì)約400億。
要點(diǎn)總結(jié)
水資源安全是國(guó)家安全的重要組成部分，近年來國(guó)家大力扶持水處理膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
排放標(biāo)準(zhǔn)越來越高，利好膜行業(yè)。
三、膜法水處理介紹
1.概要
膜技術(shù)是膜分離技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是仿生物學(xué)膜，通過人工材料(膜材料)實(shí)現(xiàn)不同介質(zhì)分離的技術(shù)。膜分離是以對(duì)組分具有選擇性透過功能的膜為分離載體，通過在膜兩側(cè)施加一種或多種推動(dòng)力，使原料中的組分選擇性地優(yōu)先透過膜，從而達(dá)到混合物分離，并使產(chǎn)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(shù)廣泛用于環(huán)境、能源、電子、醫(yī)藥等各個(gè)方面。由于膜技術(shù)可以去除常規(guī)處理工藝難以去除的水污染物，在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)受到重視。
不同種類的膜技術(shù)分別應(yīng)用于不同的細(xì)分領(lǐng)域，主要包括市政污水處理及再生、自來水處理、工業(yè)水回用、海水淡化、家用凈水器等。
2.技術(shù)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(zhì)，通過在膜兩邊施加一個(gè)推動(dòng)力(如濃度差、壓力差或電位差)時(shí)，使原料側(cè)分組選擇性的通過膜，以達(dá)到分離提出的目的。根據(jù)壓差驅(qū)動(dòng)膜分類，或根據(jù)孔徑大小及可通過溶質(zhì)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：膜元件是將膜材料以某種形式組裝在一個(gè)基本單元設(shè)備內(nèi)，通過較小體積擴(kuò)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(shí)現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮。膜元件制作分為平板式、卷式、管式、中空纖維式四種。
膜元件
膜組件(Module)制作：由若干膜元件與自控系統(tǒng)組成的設(shè)備集合體為膜組件系統(tǒng);膜組件及其系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)膜分離作用的主要載體。
3.膜材料的材質(zhì)分類
根據(jù)制造材質(zhì)不同，膜可分為無機(jī)膜和有機(jī)膜。
無機(jī)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(jī)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(jī)膜過濾精度較高，選擇性大，廣泛應(yīng)用于水資源化領(lǐng)域與工業(yè)特種分離等領(lǐng)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(zhì)制作的微濾/超濾膜元件。反滲透膜的制造材質(zhì)多為醋酸纖維素(CA)等。
4.膜材料的形狀分類
根據(jù)不同形狀，膜可以分為中空纖維膜(PVDF)、平板膜(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(yīng)用領(lǐng)域使用廣泛。平板膜一般僅在水資源化領(lǐng)域中的部分工藝中使用，如部分膜生物反應(yīng)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(jù)不同形狀，膜可以分為中空纖維膜(PVDF)、平板膜(MBR)、管式膜和卷式膜
5.膜法水處理的技術(shù)類別
根據(jù)技術(shù)類別分類，主要包括膜生物反應(yīng)器(MBR)、連續(xù)膜過濾(CMF)、浸沒式膜過濾(SMF)和雙向流膜過濾(TWF)。
膜生物反應(yīng)器(MBR)，是高效膜分離技術(shù)與活性污泥法相結(jié)合的新型污水處理技術(shù)。其主要工藝原理是用超/微濾膜分離技術(shù)取代傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池和常規(guī)過濾單元，實(shí)現(xiàn)高效的固液分離和生物菌群的截留，經(jīng)其處理后的出水直接達(dá)到高品質(zhì)再生回用水標(biāo)準(zhǔn)。
以MBR為核心的三級(jí)水處理系統(tǒng)是目前最好、具有一定成本效益的保護(hù)水環(huán)境和飲用水源的解決方案，多用于污水排放標(biāo)準(zhǔn)高的傳統(tǒng)污水廠提標(biāo)改造、擴(kuò)建工程，或新建緊湊高效型的污水處理系統(tǒng)。出水水質(zhì)遠(yuǎn)超未來幾年的排放標(biāo)準(zhǔn)，出水可安全排放至敏感水環(huán)境中、在農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)生產(chǎn)中重復(fù)使用，以及地下水回灌。目前在中國(guó)市政污水處理領(lǐng)域MBR使用較為普遍。
連續(xù)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(shè)計(jì)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(xù)操作系統(tǒng)，原水在一定壓力下透過微濾/超濾膜進(jìn)行過濾，達(dá)到物理分離凈化的目的。
浸沒式膜過濾(SMF)，是超低壓中空纖維膜技術(shù)與連續(xù)膜過濾技術(shù)相結(jié)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，將膜直接置于充滿待處理水的膜池之中，通過泵的負(fù)壓抽吸和大氣壓力，使水透過膜表面，從中空纖維膜內(nèi)側(cè)抽出，達(dá)到過濾凈化的目的。
CMF和SMF主要用來處理相對(duì)清潔的水，如地表水、地下水、污水處理廠或預(yù)處理后尾水、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。供水深度凈化處理中CMF、SMF應(yīng)用相對(duì)較廣。
雙向流膜過濾(TWF)，是在膜分離過程中，通過對(duì)原水的進(jìn)出方向進(jìn)行周期性倒換，在分離過濾的同時(shí)，利用原水對(duì)污染較重的一端進(jìn)行清洗，以保持膜的良好通透效果，達(dá)到持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行原水分離凈化的效果。
6.膜法水處理應(yīng)用范圍
膜技術(shù)在水處理方面的應(yīng)用約占國(guó)內(nèi)分離膜市場(chǎng)的85%份額，是分離膜的主要應(yīng)用領(lǐng)域。
膜法水處理技術(shù)目前主要應(yīng)用于污水處理(包括市政污水處理和工業(yè)污水處理)、給水凈化(包括市政給水凈化和工業(yè)給水凈化)、海水淡化(苦咸水淡化)和純水制備等領(lǐng)域。
大規(guī)模水處理中，微濾膜、超濾膜更適用。在大規(guī)模的水處理工程中，包括市政污水處理和工業(yè)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(guān)。在大規(guī)模污水處理過程中，由于處理量大，最后的出水的標(biāo)準(zhǔn)要求并不高，并不要求達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。