在水資源短缺、水質(zhì)污染嚴(yán)重、污水排放量逐年增加的大背景下，用水需求的持續(xù)增長使水資源供給面臨嚴(yán)重供需矛盾。綜合來看，以水處理為主要手段的水資源循環(huán)利用是解決這一矛盾的唯一途徑。因此，在未來較長時間內(nèi)，水處理行業(yè)將保持剛性需要屬性，同時維持高關(guān)注度和高景氣度。
  從狹義上來講，水處理一般指污水處理；從廣義上看，水處理可以外延至給水處理、水務(wù)運(yùn)營、污泥處理、中水回用、膜法水處理、海水淡化、黑臭水體治理、城市給排水規(guī)劃、海綿城市等諸多概念。隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，居民環(huán)保意識增強(qiáng)，環(huán)保治理理念從“總量控制”向“質(zhì)量控制”轉(zhuǎn)變，我國水處理行業(yè)正在經(jīng)歷從“狹義水處理”向“廣義水處理”的演進(jìn)過程。
  由于這種轉(zhuǎn)變，市場的熱點(diǎn)聚焦在“膜法水處理”、“海綿城市”、“污泥處理”和“黑臭水體治理”等專業(yè)化程度更高，更講求治理效果的細(xì)分領(lǐng)域。本篇報告選取“膜法水處理”和“海綿城市”兩個熱點(diǎn)領(lǐng)域作為研究對象，對行業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行梳理。

由“狹義水處理”向“廣義水處理”演進(jìn)

  膜法水處理相對于傳統(tǒng)水處理方式具有能耗低、工藝簡單、運(yùn)行穩(wěn)定和出水水質(zhì)高等諸多優(yōu)勢，已經(jīng)在很多領(lǐng)域獲得推廣應(yīng)用。隨著環(huán)保指導(dǎo)思想向“質(zhì)量化”轉(zhuǎn)變，污水排放指標(biāo)趨嚴(yán)，預(yù)計膜法水處理行業(yè)仍將保持20%以上高速增長，年產(chǎn)值有望從2015年的850億元，增長至“十三五”末的約2000億元。
  膜法水處理技術(shù)優(yōu)勢明顯，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊
  膜是一種具有選擇性分離功能的材料，形式可以是固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)，存在于兩流體之間或附著于支撐體或載體的微孔隙之上。膜分離技術(shù)是指以膜為分離介質(zhì)，通過在膜兩側(cè)施加推動力（如濃度差，壓力差或電位差），使原料側(cè)組成成分選擇性地通過，達(dá)到分離提純作用的一種方法。

膜分離技術(shù)原理

膜法水資源化是膜分離技術(shù)的主要應(yīng)用；膜法水資源化技術(shù)應(yīng)用廣泛

  目前水處理是膜分離技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，約占其市場份額的85%，另外15%應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及其他領(lǐng)域。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，膜法水處理具有諸多優(yōu)勢：膜分離過程中不發(fā)生相變，能耗較低；在常溫下進(jìn)行，不消耗熱能；不需要投加其它物質(zhì)，不帶入二次污染物，節(jié)省原材料和化學(xué)藥品；分離和濃縮同時進(jìn)行，可回收有價值的物質(zhì)；分離裝臵簡單，操作容易，運(yùn)行穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制；可達(dá)到更優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)等。
  從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用來看，一般可以從制造材質(zhì)、膜形狀和孔徑尺寸等維度對膜進(jìn)行分類：
  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??；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。

按照制造材質(zhì)，對膜進(jìn)行分類

  根據(jù)不同形狀，膜可以分為中空纖維膜、平板膜、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。

中空纖維膜在水處理中應(yīng)用廣泛；平板膜常用于膜生物反應(yīng)器

  按照孔徑尺寸由大到小，可把膜分為微濾(Microfiltration，MF)膜，超濾(Ultrafiltration，UF)膜，納濾膜(Nanofiltration，NF)和反滲透(Reverse Osmosis，RO)膜。過濾效果隨孔徑尺寸縮小層層遞進(jìn)，微濾膜可用來去除懸浮顆粒物，細(xì)菌，部分病毒和大尺寸膠體；超濾膜能夠去除膠體，蛋白質(zhì)，微生物和大分子有機(jī)物；而如果要去除溶解性鹽和分子量大于100的有機(jī)物則需要使用反滲透膜。目前在水處理領(lǐng)域，應(yīng)用較多的是超濾膜、微濾膜和反滲透膜。

膜過濾效果隨孔徑尺寸縮小層層遞進(jìn)

  膜法水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢
  膜的種類和功能繁多，其中納濾膜、反滲透膜和無機(jī)膜將成為未來膜法水處理技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向，具備較大的發(fā)展?jié)摿蜕虡I(yè)價值：
  納濾膜：納濾膜是目前關(guān)注度很高的一項(xiàng)凈水技術(shù)，由于其孔徑尺寸介于反滲透膜和微濾膜之間，因此在去除水中有害物質(zhì)的同時，還可以保留對人體有益的礦物質(zhì)，同時在水源水質(zhì)波動的條件下保證最終供水水質(zhì)的穩(wěn)定。目前水處理領(lǐng)域?qū)τ诩{濾膜的使用仍處于起步階段，國內(nèi)市場份額幾乎全部被外資品牌占領(lǐng)。
  反滲透膜：海水淡化和再生水回用作為緩解水資源供需矛盾的重要手段，產(chǎn)能規(guī)模將有大幅提升。作為這兩類技術(shù)的重要組成部分，反滲透膜也將因此迎來市場空間的進(jìn)一步釋放。
  無機(jī)膜：以陶瓷膜為代表的無機(jī)膜具備耐高溫，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等諸多高分子膜材料所不具備的性能，將在生物與醫(yī)藥、化工、食品飲料等制造過程，以及鋼鐵廢水、造紙廢水、印染廢水等特種水處理領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。
  法律法規(guī)、產(chǎn)業(yè)政策、排放標(biāo)準(zhǔn)利好膜法水處理技術(shù)
  2014年“新環(huán)保法”修訂實(shí)施，2015年《水污染防治行動計劃》（“水十條”）頒布，以及《水污染防治法（修訂草案）》（征求意見稿）的發(fā)布，表明了國家持續(xù)推進(jìn)水污染防治工作的決心，在頂層制度設(shè)計層面為水污染治理提供了方向性指導(dǎo)。“十三五”期間，水處理將由滿足“總量”向追求“質(zhì)量”邁進(jìn)，這為以出水質(zhì)量高，治水效果穩(wěn)定為較大優(yōu)勢的膜法水處理技術(shù)發(fā)展提供了巨大想象空間。
  國務(wù)院印發(fā)的“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中指出“作為先進(jìn)環(huán)保技術(shù)，要推進(jìn)高效膜材料及組件的創(chuàng)新發(fā)展”，“作為重大環(huán)保技術(shù)裝備及產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化示范工程，加快高性能膜材料的產(chǎn)業(yè)化”。膜分離技術(shù)以及膜法水處理行業(yè)是我國重點(diǎn)發(fā)展的行業(yè)，代表未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，同時對經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很大的帶動和引領(lǐng)作用，是政府重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的行業(yè)。
  2015年11月，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）發(fā)布，計劃對2002年發(fā)布的“舊版標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行修訂。此次征求意見稿提出“設(shè)置特別排放限值”“增加污染物控制項(xiàng)目”“收嚴(yán)部分污染物排放項(xiàng)目排放限值”等內(nèi)容，從實(shí)施層面為污水處理設(shè)施進(jìn)一步“提標(biāo)改造”給予指導(dǎo)。由于傳統(tǒng)水處理技術(shù)很難滿足“新版標(biāo)準(zhǔn)”（征求意見稿）中“特別排放限值”的嚴(yán)苛要求，因而未來將有大量污水處理設(shè)施采用膜法技術(shù)進(jìn)行升級改造，這為膜法水處理帶來利好。
  我國膜法水處理產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
  經(jīng)過50年的發(fā)展，中國分離膜產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐漸從稚嫩走向成熟。最近15年是整個行業(yè)的高速增長期，行業(yè)總產(chǎn)值（指膜制品、膜組件、膜附屬設(shè)備及相關(guān)工程的總值）從1993年2億元上升至2015年的1000億元，按占比85%計算，2015年膜法水處理行業(yè)產(chǎn)值為850億。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(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，1991年MBR技術(shù)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(shù)主要集中在大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室小試、中試階段裝置。
  2）小型工程應(yīng)用階段（2001年至2006年）：2001年國家推出膜產(chǎn)業(yè)化政策，膜法水處理工藝進(jìn)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(xiàng)目。
  3）規(guī)?；こ虘?yīng)用階段（2006年至2011年）：2005年國家推出的節(jié)能減排和污水資源化政策促進(jìn)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(xiàng)目為代表的萬噸級以上膜法污水處理裝置陸續(xù)投運(yùn)。這一階段由于2008年北京奧運(yùn)會和2007年無錫太湖藍(lán)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(shù)規(guī)?；茝V奠定了基礎(chǔ)。
  4）全面推廣階段（2011年至今）：國產(chǎn)膜材技術(shù)逐漸成熟，價格下降，同時伴隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格和民眾環(huán)保意識增強(qiáng)，膜法技術(shù)在全國多地開始商業(yè)化應(yīng)用，目前全國投運(yùn)或在建的萬噸級MBR城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)已達(dá)上百個。

中國膜法水處理發(fā)展歷程

  市政大規(guī)模MBR應(yīng)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(rèn)為以上兩類膜技術(shù)的應(yīng)用在膜法水處理產(chǎn)值的快速增長中起到了主導(dǎo)作用。城鎮(zhèn)污水處理和城鎮(zhèn)供水是膜法水處理技術(shù)的主要應(yīng)用場所，絕大多數(shù)膜法城鎮(zhèn)污水處理廠使用MBR技術(shù)，大部分膜法城鎮(zhèn)水廠采用微濾膜，部分出水指標(biāo)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(lǐng)域，膜法技術(shù)也將有較大發(fā)展空間。

市政大規(guī)模MBR應(yīng)用和膜法市政水廠規(guī)模變化與膜法水處理行業(yè)產(chǎn)值變化趨勢高度一致

  膜材料/膜組件制作研發(fā)居產(chǎn)業(yè)鏈核心位置，多種商業(yè)模式并駕齊驅(qū)
  膜法水處理產(chǎn)業(yè)鏈由膜材料研發(fā)和制作、膜組件制作、膜法水資源化成套解決方案、運(yùn)營和維護(hù)組成。其中膜法水資源化整體解決方案又涵蓋了工藝方案、投標(biāo)、詳細(xì)設(shè)計、系統(tǒng)集成、施工安裝、系統(tǒng)試車、技術(shù)支持和售后服務(wù)等流程。其中，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(shù)先進(jìn)性和盈利性。

膜法水資源化產(chǎn)業(yè)鏈

  膜法水處理行業(yè)具有商業(yè)模式多樣化的特點(diǎn)。由于較高的系統(tǒng)性和復(fù)雜性，水處理工程實(shí)施過程中，業(yè)主通常會委托綜合實(shí)力較強(qiáng)的總承包方對整個工程中的全部或幾個單元進(jìn)行承包。對于其中技術(shù)性較強(qiáng)的膜法水處理單元，有時會采取單獨(dú)分包的形式，以達(dá)到選擇技術(shù)較為領(lǐng)先的提供商來保證工程質(zhì)量的目的。
  目前國內(nèi)膜法水處理領(lǐng)域呈現(xiàn)出膜元件銷售、膜組件銷售、EP、EPC、BT、BOT、PPP、BOO等多種商業(yè)模式并存的局面。部分有實(shí)力的企業(yè)往往會從單純的膜元件或膜組件生產(chǎn)銷售模式向EPC、BOT以及PPP等綜合性更強(qiáng)的商業(yè)模式發(fā)展，這樣不但可以提高膜法水處理解決方案的整體性能，還可以加快企業(yè)成長速度，增加企業(yè)營收和利潤。