【深度好文】一文详解国外水处理技术工艺(上)

1.引言

    该行业调研报告的主要目的，是用于环保投资团队，在并购膜法水技术企业的前期行业知识储备和项目筛选之用。通过全面的知识梳理和公司比较，可以避免调研单一公司而发生先入为主的偏好。提高并购成功的概率，并降低风险，节约大家的时间和精力。

    2.重要概括

    水处理技术上是膜技术对活性污泥的全面改造替代及推广

    膜法水处理出水水质明显好于常规处理方法；

    排放标准越来越高，利好膜行业；

    膜技术逐渐成熟、膜材料成本逐渐下降；

    膜元件的生产和研发是整个膜法水处理产业链技术核心，收入和利润占据产业链的近50%；

    反渗透膜的市场规模占比最高约45%，技术含量、壁垒、经济价值最高；

    膜元件高端市场被国外巨头垄断，利润丰厚。低端市场暂无垄断，竞争非常激烈；

    膜产值有望从2015年850亿元，增长到2020年2000亿元，年均20%。

    膜元件生产向高端发展是大势所趋；

    纯粹的膜制造企业向全产业链延伸是行业发展的趋势，被国内环保巨头并购也是一大趋势；

    国内环保巨头并购膜制造企业，向上延伸产业链是一大趋势，行业前几名几乎都参与对膜技术公司的并购。(例如2015年万邦达、维尔利的两宗并购)

    观察环保行业前几名，全面进入拼爹时代。例如碧水源有国开行，万邦达有神华和中石油。中小膜企业加入有大型国企背景的环保巨头产生的协同效应会更高。

    一、水处理行业的概况

    我们先来普及一下污水处理市场概况、水处理过程及膜的应用情况。

    1.水资源、污水水质的分布

中国大陆31个省级行政区的水资源供求状况

全国地表水环境质量状况人均水资源量（立方米）

    2.污水处理市场的概况

    2003-2014年，全国城镇污水处理厂的年均增速达到25.16%，到2014年，数量达到6031座，不过增速已经放缓，2014年增速为12.43%。

    同期，城镇污水处理量年均增速达到18.35%，到2014年已经达到494.30亿吨，但增速同样下降到了8.38%。同时，据住建部数据，2010-2015年城市污水处理能力年均提高6.09%，至2015年已经达到14028万立方米/日，再生水能力提高到2317万立方米/日。在2010年，城镇污水处理率已经达到72.90%，由于后续数据缺乏，但推测其比率已超过80%，因此未来城镇污水处理走势趋缓，增量空间有限，存量运营将成为关键。

    另外，相比于城镇污水处理，工业废水治理市场已经处于减速区间，全国工业废水治理投资完成额已经负增长，2014年增长-7.72%，为115.25亿元。

中国污水排放量构成和年处理污水量（单位：亿吨）

    要点总结

    截止2015年末，中国约有6500座污水处理厂，城镇污水处理能力约2.17亿吨/日，全球污水处理能力约10亿吨/日

    3.污水来源和处理流程

    我们以市政污水处理为例，处理的对象是排放到市政管网中的污废水。这些污废水有三大来源：生活污水、工业污水、初期污染雨水，其中，工业污水一般要经过预处理，达到国家和地区的排放标准才能排放到市政管网中。当然，偷排、不达标排放是另外一个问题。

    在对水处理流程中，废水一般要经过初沉池、生化反应器、二沉池等环节，在生化反应器中，由于采用不同的固定微生物的方法，因而出现氧化沟、传统活性污泥法、A2/O、SBR、A/O、MBR等水处理技术。通常所说的膜法水处理，指的就是MBR水处理技术，目前，其使用的主要是微滤膜和超滤膜。

市政水处理中原水来源及污水处理流程

    4.膜法水处理和传统水处理的区别

    使用膜法技术可以大幅度提高产水水质。按处理深度，可将污水处理分为一级处理、二级处理和深度处理。一级处理的主要目的是去除悬浮状态固体，常采用物理法，对于BOD5的去除率一般在20%——30%；二级处理的目的是进一步去除污水中胶体和溶解性污染物，常使用生物法，BOD5的去除率在90%以上；深度处理以达到更高的处理与排放要求或污水回用为目的。

    膜法技术通常用于处理二级处理活性污泥出水，或者将膜处理系统直接置于生化池，代替原有二沉池、絮凝沉淀池等环节。使用膜法技术改造之后，传统污水处理工艺可以直接生产出高品质再生水。

传统水处理工艺

    

    要点总结

    水处理行业具有刚性需求属性

    水需求持续增长

    污水处理市场快速发展，但增速已放缓

    以水处理为主要手段的水资源循环利用是解决上述矛盾最佳方案

    二、政策向导

    近年来，膜技术水处理行业的相关政策。

膜技术水处理行业的相关政策

，其中明确：敏感区域(重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域)城镇污水处理设施应于2017年底前全面达到一级A排放标准；建成区水体水质达不到地表水Ⅳ类标准的城市，新建城镇污水处理设施要执行一级A排放标准。“水十条”提标改造投资空间预计约400亿。

    要点总结

，近年来国家大力扶持水处理膜产业的发展。

    排放标准越来越高，利好膜行业。

    三、膜法水处理介绍

    1.概要

    膜技术是膜分离技术的简称，是仿生物学膜，通过人工材料(膜材料)实现不同介质分离的技术。膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离载体，通过在膜两侧施加一种或多种推动力，使原料中的组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物分离，并使产物提取、浓缩、纯化等的一种新型分离过程。

    膜的分离精度主要取决于其过滤孔径大小，可分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)膜。膜技术广泛用于环境、能源、电子、医药等各个方面。由于膜技术可以去除常规处理工艺难以去除的水污染物，在水处理领域的应用越发受到重视。

    不同种类的膜技术分别应用于不同的细分领域，主要包括市政污水处理及再生、自来水处理、工业水回用、海水淡化、家用净水器等。

    2.技术原理

    膜材料(Membrane)制作：膜是具有选择性分离功能的材料，以膜为分离介质，通过在膜两边施加一个推动力(如浓度差、压力差或电位差)时，使原料侧分组选择性的通过膜，以达到分离提出的目的。根据压差驱动膜分类，或根据孔径大小及可通过溶质大小的不同，膜材料制作可分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)膜四种。

膜材料

    膜元件(Element)制作：膜元件是将膜材料以某种形式组装在一个基本单元设备内，通过较小体积扩大膜面积和提高膜的工作效率的装置。膜元件的作用是用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩。膜元件制作分为平板式、卷式、管式、中空纤维式四种。

膜元件

    膜组件(Module)制作：由若干膜元件与自控系统组成的设备集合体为膜组件系统；膜组件及其系统是实现膜分离作用的主要载体。

膜组件

    膜材料-孔径大小、过滤效果示意图1

膜材料-孔径大小、过滤效果示意图

膜材料-孔径大小、过滤效果示意图

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