“十三五”規(guī)劃以來，國家對環(huán)境保護已經(jīng)到了一個高度重視的程度。全國各行各業(yè)都在開展環(huán)境保護工作。而作為生產(chǎn)制造業(yè)的企業(yè)來說，保護環(huán)境問題更是嚴峻。環(huán)境資源部門要求每一個生產(chǎn)企業(yè)都要針對其可能產(chǎn)生的污染進行處理，水污染處理尤甚。膜法是水處理行業(yè)主要工藝，那么膜法水處理的行業(yè)究竟是一個什么狀態(tài)。

第一部分

一、水處理行業(yè)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。

圖一：中國31個省級水資源供求狀況

圖二：水資源質(zhì)量狀況、污水水質(zhì)的分布

二、污水處理市場的概況

2003-2014 年，全國城鎮(zhèn)污水處理廠的年均增速達到25.16%，到2014 年，數(shù)量達到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到18.35%，到2014 年已經(jīng)達到494.30 億噸，但增速同樣下降到了8.38%。同時，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)達到72.90%，由于后續(xù)數(shù)據(jù)缺乏，但推測其比率已超過80%，因此未來城鎮(zhèn)污水處理走勢趨緩，增量空間有限，存量運營將成為關鍵。

另外，相比于城鎮(zhèn)污水處理，工業(yè)廢水治理市場已經(jīng)處于減速區(qū)間，全國工業(yè)廢水治理投資完成額已經(jīng)負增長， 2014 年增長-7.72%，為115.25 億元。

三、要點總結(jié)

截止2015年末，中國約有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。

四、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(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)過預處理，達到國家和地區(qū)的排放標準才能排放到市政管網(wǎng)中。當然，偷排、不達標排放是另外一個問題。

在對水處理流程中，廢水一般要經(jīng)過初沉池、生化反應器、二沉池等環(huán)節(jié)，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(xiàn)氧化溝、傳統(tǒng)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。

五、膜法水處理和傳統(tǒng)水處理的區(qū)別

使用膜法技術可以大幅度提高產(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態(tài)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。

可以說，水處理行業(yè)具有剛性需求屬性；水需求持續(xù)增長；污水處理市場快速發(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。

第二部分

一、政策向?qū)?/span>

近年來，膜技術水處理行業(yè)的相關政策。

二、水排放法規(guī)標準

2015年4月國務院發(fā)布“水十條”，其中明確：敏感區(qū)域(重點湖泊、重點水庫、近岸海域匯水區(qū)域)城鎮(zhèn)污水處理設施應于2017年底前全面達到一級a排放標準;建成區(qū)水體水質(zhì)達不到地表水ⅳ類標準的城市，新建城鎮(zhèn)污水處理設施要執(zhí)行一級a排放標準。“水十條”提標改造投資空間預計約400億。

三、要點總結(jié)

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產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。排放標準越來越高，利好膜行業(yè)。

第三部分

一、膜法水處理技術概況

(一)膜技術簡介

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(xiàn)不同介質(zhì)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(cè)施加一種或多種推動力，使原料中的組分選擇性地優(yōu)先透過膜，從而達到混合物分離，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。膜技術廣泛用于環(huán)境、能源、電子、醫(yī)藥等各個方面。由于膜技術可以去除常規(guī)處理工藝難以去除的水污染物，在水處理領域的應用越發(fā)受到重視。

不同種類的膜技術分別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(yè)水回用、海水淡化、家用凈水器等。

（二）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(zhì)，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(cè)分組選擇性的通過膜，以達到分離提出的目的。根據(jù)壓差驅(qū)動膜分類，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。

膜元件(element)制作：膜元件是將膜材料以某種形式組裝在一個基本單元設備內(nèi)，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(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。

膜組件(module)制作：由若干膜元件與自控系統(tǒng)組成的設備集合體為膜組件系統(tǒng);膜組件及其系統(tǒng)是實現(xiàn)膜分離作用的主要載體。

膜材料 - 孔徑大小、過濾效果示意圖1。

（三）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(yè)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(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。

（四）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用領域使用廣泛。平板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。

（五）膜法水處理的技術類別

根據(jù)技術類別分類，主要包括膜生物反應器(mbr)、連續(xù)膜過濾(cmf)、浸沒式膜過濾(smf)和雙向流膜過濾(twf)。

膜生物反應器(mbr)，是高效膜分離技術與活性污泥法相結(jié)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(tǒng)活性污泥法的二沉池和常規(guī)過濾單元，實現(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到高品質(zhì)再生回用水標準。

以mbr為核心的三級水處理系統(tǒng)是目前最好、具有一定成本效益的保護水環(huán)境和飲用水源的解決方案，多用于污水排放標準高的傳統(tǒng)污水廠提標改造、擴建工程，或新建緊湊高效型的污水處理系統(tǒng)。出水水質(zhì)遠超未來幾年的排放標準，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(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(xù)操作系統(tǒng)，原水在一定壓力下透過微濾/超濾膜進行過濾，達到物理分離凈化的目的。

浸沒式膜過濾(smf)，是超低壓中空纖維膜技術與連續(xù)膜過濾技術相結(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，達到過濾凈化的目的。

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(xù)穩(wěn)定地進行原水分離凈化的效果。

膜法水處理 - 工藝對比示意圖

（六）膜法水處理應用范圍

膜技術在水處理方面的應用約占國內(nèi)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(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。在大規(guī)模污水處理過程中，由于處理量大，最后的出水的標準要求并不高，并不要求達到飲用水的標準。

反滲透膜更適用于生產(chǎn)性用水等領域。反滲透膜主要應用在生產(chǎn)性工業(yè)純水領域，主要是制藥、微電子、食品、化工等技術要求較高的領域，同時在海水淡化也是一個重要的應用領域。反滲透膜和納濾膜成本較高，且由于其孔徑較小，出水率較低。比如，對于反滲透膜而言，其進水和出水一般是2:1的關系，也就是說，至少有一半的水損失掉。不過，如居民自行飲用，亦或者對于食品、制藥等工業(yè)生產(chǎn)過程中對水的品質(zhì)要求較高的話，比如說純水要求等，在這些生產(chǎn)性或消費性用水中，反滲透膜更加適用。

膜法水處理 – 應用領域示意圖

注：其他領域 - 特種分離一般是指發(fā)酵、制藥等如菌體分離、生物法生產(chǎn)丙烯酰胺、血液透析。

實際應用中需要應用多種膜技術。

（七）膜技術和核心優(yōu)勢

要點總結(jié)

膜法水處理的優(yōu)勢明顯、出水水質(zhì)高，市場空間廣闊，但成本較高。

第四部分

一、膜行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈和利潤分布

（一）水處理產(chǎn)業(yè)鏈示意圖

（二）膜法水處理產(chǎn)業(yè)鏈示意圖

（三）膜法水處理的產(chǎn)業(yè)鏈

上游：包含膜材料、膜組件制作。膜材料分為反滲透、納濾、超濾、微濾四種。膜組件分為中空纖維式、平板式、卷式、管式四種。上游膜材料的性能和價格直接影響膜組件設備的性能、膜法水處理工藝的優(yōu)化空間和水處理設施的投資成本與運營費用。膜材料/膜元件制作和研發(fā)在整條產(chǎn)業(yè)鏈中擁有更高的技術先進性和盈利性。

中游：包含工程的技術設計、工藝設計、工程建設。技術和工藝設計主要分為膜生物反應器(mbr)、連續(xù)膜過濾系統(tǒng)(cmf)、浸沒式膜過濾(smf)和雙向流膜過濾技術(twf)。

下游：包含水處理設施的運營、維護。主要涉及給水處理、污水處理、海水淡化、超純水制作以及膜的清洗、更換等。

（四）產(chǎn)業(yè)鏈的收入、利潤分布

膜法水處理產(chǎn)業(yè)鏈50%以上的收入和利潤，都在膜材料和組件的制造環(huán)節(jié)。

第五部分

一、國內(nèi)膜技術水處理的發(fā)展歷程

通過梳理行業(yè)產(chǎn)值變化規(guī)律，以及相關政策和標志性事件，中國膜法水處理行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段：

1. 實驗室階段(2001年之前)：我國早在1967年就開始了反滲透膜的研制工作，1986年ca非對稱反滲透膜實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，1991年mbr技術傳入中國，1998年第一個采用mbr工藝的中水回用裝置在大連建成，處理量為200噸/天。這一階段膜技術主要集中在大學和科研機構(gòu)的實驗室小試、中試階段裝置。

2. 小型工程應用階段(2001-2006年)：2001年國家推出膜產(chǎn)業(yè)化政策，膜法水處理工藝進入深入研究階段，部分處理量為幾百至幾千噸/天的小型mbr污水處理工程開始建造，2004年慈溪杭州灣航豐水廠建成，成為第一個規(guī)模5萬噸/天以上的膜法城鎮(zhèn)供水項目。

3. 規(guī)?；こ虘秒A段(2006-2011年)：2005年國家推出的節(jié)能減排和污水資源化政策促進膜產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。以采用mbr工藝的北京密云4.5萬噸/天再生水項目為代表的萬噸級以上膜法污水處理裝置陸續(xù)投運。這一階段由于2008年北京奧運會和2007年無錫太湖藍藻事件的催化劑作用，公眾對水安全的重視程度顯著提升，為膜法技術規(guī)?；茝V奠定了基礎。

4. 全面推廣階段(2011年至今)：國產(chǎn)膜材技術逐漸成熟，價格下降，同時伴隨著環(huán)保標準日趨嚴格和民眾環(huán)保意識增強，膜法技術在全國多地開始商業(yè)化應用，目前全國投運或在建的萬噸級mbr城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)已達上百個。

我們認為中國膜法水處理行業(yè)的發(fā)展遵循以下規(guī)律：環(huán)保指標日趨嚴格是促使產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外因，而以碧水源、津膜科技為代表的一批國內(nèi)膜企技術水平提升以及公眾環(huán)保意識增強則是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在動力，同時標志性事件在關鍵時間節(jié)點起到了催化劑作用。

第六部分

一、膜材料市場和未來趨勢分析

（一）國外市場

全球膜及膜組件市場銷售額，從1999年44億美元上升到2014年186.80億美元，復合增長率7-8%。

（二）國內(nèi)市場

我國膜產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值(指膜制品、膜組件、膜附屬設備及相關工程的總值)從1993年2億元上升到2015年近850億元，復合增長率超過20%，其中水處理領域占到85%以上。

工信部提出"十三五"我國膜工業(yè)發(fā)展目標是，年均增長率將達到或超過20%,故保守預測到2020年達到2000-2500億元，膜產(chǎn)品出口產(chǎn)值每年超過100億元。

（三）膜材料成本逐漸下降

在當前市場，膜技術在污水處理行業(yè)推廣應用面臨的最重要的制約因素是較高的成本。隨著膜技術研發(fā)和應用的不斷推進，加上國產(chǎn)替代趨勢愈發(fā)明顯，膜材料及膜技術應用成本都趨于下降。而膜材料價格不斷下探，不僅拓寬了膜法水處理應用范圍，膜產(chǎn)品在污水處理領域大規(guī)模應用將成為現(xiàn)實。

以mbr膜為例，過去的20多年間，受益于膜工藝設計的改進、運行維護方案的優(yōu)化和膜壽命的延長，膜產(chǎn)品及其工藝以指數(shù)形式下降，整個生命周期成本從1992年400美元/㎡降低至2005年不足50美元/㎡。

實際應用中，傳統(tǒng)工藝污水廠的單噸造價為1000–1200元，而采用mbr工藝的污水廠單噸造價一般都在1500元左右。考慮到財政部有望出臺的補貼政策，可抹平膜技術與傳統(tǒng)工藝的造價差距。運行費用方面，以mbr為例，在考慮技術進步帶來的能耗下降和污泥處置要求的情況下，膜處理的運營費用與傳統(tǒng)工藝差距僅有20%。

下圖以碧水源膜組件投資成本為例。

（四）膜法水處理廠的變化

市政大規(guī)模mbr應用和膜法市政水廠的規(guī)模變化，與整個膜法水處理行業(yè)產(chǎn)值的變化趨勢高度一致。因此可以認為，以上兩類膜技術的應用在膜法水處理產(chǎn)值的快速增長中起到了主導作用。

城鎮(zhèn)污水處理和城鎮(zhèn)供水是膜法水處理技術的主要應用場所，絕大多數(shù)膜法城鎮(zhèn)污水處理廠使用mbr技術，大部分膜法城鎮(zhèn)水廠采用微濾膜，部分出水指標較高的水廠同時使用反滲透膜。另外，未來在工業(yè)污水處理以及再生水領域，膜法技術也將有較大發(fā)展空間。

（五）膜行業(yè)技術發(fā)展趨勢

膜元件生產(chǎn)高端化。

膜元件生產(chǎn)和研發(fā)一直是整個膜法水處理產(chǎn)業(yè)鏈技術核心，占據(jù)利潤金字塔頂端位置。目前低端膜市場國產(chǎn)化程度逐步升高，但由于技術壁壘下降，競爭趨于激烈，導致利潤率逐步下降。反觀高端膜市場，由于技術差距，大部分市場份額仍然被國際品牌占領，利潤率維持在較高水平。高利潤必將吸引更多企業(yè)進入，膜元件生產(chǎn)向高端發(fā)展是大勢所趨。

向全產(chǎn)業(yè)鏈延伸

膜法水處理產(chǎn)業(yè)鏈由膜元件研發(fā)和制作、膜組件制作、成套解決方案提供、運營和維護等幾部分組成。由其中一點切入，向全產(chǎn)業(yè)鏈延伸，可以迅速擴大公司營業(yè)收入和利潤總額，帶來公司的高速成長，同時塑造品牌形象，提高抗風險能力，降低平均成本。因此，向全產(chǎn)業(yè)鏈延伸是行業(yè)發(fā)展的另一大趨勢。

第七部分

一、國內(nèi)膜技術行業(yè)的競爭格局

（一）競爭格局

國內(nèi)膜企規(guī)模兩極分化趨勢明顯

目前，中國膜工業(yè)規(guī)模以上企業(yè)約400家，企業(yè)規(guī)模呈現(xiàn)兩極分化趨勢。大多數(shù)國內(nèi)膜企業(yè)有規(guī)模較小，研發(fā)實力較弱，資金實力較差的特點。

年產(chǎn)值500萬左右的小規(guī)模企業(yè)占膜企總數(shù)的約85%；年產(chǎn)值1000萬以上一億以下的中等規(guī)模企業(yè)約占10%；年億元產(chǎn)值以上企業(yè)僅占企業(yè)總數(shù)的5%，但這一類企業(yè)集中了行業(yè)約90%的營業(yè)收入。如圖所示，2015年碧水源年營業(yè)收入為52.1億，超過所有年產(chǎn)值一億元以下膜企業(yè)的營業(yè)收入總和。

國內(nèi)膜企中一批規(guī)模較大，競爭力較強的企業(yè)已登錄資本市場。目前在主板上市的膜法水處理相關標的有碧水源、津膜科技、南方匯通、維爾利和萬邦達。其中，津膜科技和南方匯通主要以膜制造商的角色出現(xiàn);碧水源和維爾利是主流的膜工程商;萬邦達在2015年與日本東麗成立合資公司，開始生產(chǎn)mbr膜元件和膜組件，并借此機會切入膜法水處理市場。另外，在新三板市場有大概35家膜法水處理相關標的。

（二）反滲透(ro)膜產(chǎn)品市場

反滲透膜主要用于脫鹽、超純水制造、海水淡化領域。反滲透膜技術壁壘遠高于微濾和超濾膜。在ro膜元件制作所使用的50余種原材料和輔料中，聚酯無紡布、濃水隔網(wǎng)等至今尚未實現(xiàn)國產(chǎn)化。

反滲透膜市場份額占比最大。1)技術含量最高的的是膜元件環(huán)節(jié)(反滲透、超濾和微濾)。2)在各種膜組件中，反滲透膜的市場規(guī)模占比最高，達到45%左右，微濾膜膜組件其次，占比30%左右，納濾和超濾膜占比在20%左右。

反滲透膜屬于寡頭競爭格局，國產(chǎn)化率低。1)全球反滲透膜屬于寡頭競爭格局，主要有7大生產(chǎn)廠商，包括陶氏化學、日東電工、日本東麗、美國 ge、美國科氏、韓國世韓和時代沃頓。2)國內(nèi)市場陶氏反滲透膜領域市場占有率第一，國產(chǎn)膜僅時代沃頓占比10%左右。