膜法水处理行业发展研究报告

（五）膜法水处理的技术类别

根据技术类别分类，主要包括膜生物反应器(MBR)、连续膜过滤(CMF)、浸没式膜过滤(SMF)和双向流膜过滤(TWF)。

膜生物反应器(MBR)，是高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型污水处理技术。其主要工艺原理是用超/微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的二沉池和常规过滤单元，实现高效的固液分离和生物菌群的截留，经其处理后的出水直接达到高品质再生回用水标准。

以MBR为核心的三级水处理系统是目前最好、具有一定成本效益的保护水环境和饮用水源的解决方案，多用于污水排放标准高的传统污水厂提标改造、扩建工程，或新建紧凑高效型的污水处理系统。出水水质远超未来几年的排放标准，出水可安全排放至敏感水环境中、在农业灌溉和工业生产中重复使用，以及地下水回灌。目前在中国市政污水处理领域MBR使用较为普遍。

连续膜过滤(CMF)，是以中空纤维超/微滤膜组件为中心处理单元，配以特殊设计的管路、阀门、自清洗单元、加药单元和自控单元等，形成闭路连续操作系统，原水在一定压力下透过微滤/超滤膜进行过滤，达到物理分离净化的目的。

浸没式膜过滤(SMF)，是超低压中空纤维膜技术与连续膜过滤技术相结合而派生出来的一种新型的膜过滤处理工艺。它使用开放式中空纤维膜组件，将膜直接置于充满待处理水的膜池之中，通过泵的负压抽吸和大气压力，使水透过膜表面，从中空纤维膜内侧抽出，达到过滤净化的目的。

CMF和SMF主要用来处理相对清洁的水，如地表水、地下水、污水处理厂或预处理后尾水、海水淡化和纯水制备过程中反渗透(RO)膜组件的前处理水等。供水深度净化处理中CMF、SMF应用相对较广。

双向流膜过滤(TWF)，是在膜分离过程中，通过对原水的进出方向进行周期性倒换，在分离过滤的同时，利用原水对污染较重的一端进行清洗，以保持膜的良好通透效果，达到持续稳定地进行原水分离净化的效果。

膜法水处理 - 工艺对比示意图

（六）膜法水处理应用范围

膜技术在水处理方面的应用约占国内分离膜市场的85%份额，是分离膜的主要应用领域。

膜法水处理技术目前主要应用于污水处理(包括市政污水处理和工业污水处理)、给水净化(包括市政给水净化和工业给水净化)、海水淡化(苦咸水淡化)和纯水制备等领域。

大规模水处理中，微滤膜、超滤膜更适用。在大规模的水处理工程中，包括市政污水处理和工业废水处理，采用膜法水处理工艺的情况下，使用的大部分是微滤膜和超滤膜，这主要与这部分的水处理的要求和该种膜的特性有关。在大规模污水处理过程中，由于处理量大，最后的出水的标准要求并不高，并不要求达到饮用水的标准。

反渗透膜更适用于生产性用水等领域。反渗透膜主要应用在生产性工业纯水领域，主要是制药、微电子、食品、化工等技术要求较高的领域，同时在海水淡化也是一个重要的应用领域。反渗透膜和纳滤膜成本较高，且由于其孔径较小，出水率较低。比如，对于反渗透膜而言，其进水和出水一般是2:1的关系，也就是说，至少有一半的水损失掉。不过，如居民自行饮用，亦或者对于食品、制药等工业生产过程中对水的品质要求较高的话，比如说纯水要求等，在这些生产性或消费性用水中，反渗透膜更加适用。

膜法水处理 – 应用领域示意图

注：其他领域 - 特种分离一般是指发酵、制药等如菌体分离、生物法生产丙烯酰胺、血液透析。

实际应用中需要应用多种膜技术。

（七）膜技术和核心优势

要点总结

膜法水处理的优势明显、出水水质高，市场空间广阔，但成本较高。

第四部分

一、膜行业产业链和利润分布

（一）水处理产业链示意图

（二）膜法水处理产业链示意图

（三）膜法水处理的产业链

上游：包含膜材料、膜组件制作。膜材料分为反渗透、纳滤、超滤、微滤四种。膜组件分为中空纤维式、平板式、卷式、管式四种。上游膜材料的性能和价格直接影响膜组件设备的性能、膜法水处理工艺的优化空间和水处理设施的投资成本与运营费用。膜材料/膜元件制作和研发在整条产业链中拥有更高的技术先进性和盈利性。

中游：包含工程的技术设计、工艺设计、工程建设。技术和工艺设计主要分为膜生物反应器(MBR)、连续膜过滤系统(CMF)、浸没式膜过滤(SMF)和双向流膜过滤技术(TWF)。

下游：包含水处理设施的运营、维护。主要涉及给水处理、污水处理、海水淡化、超纯水制作以及膜的清洗、更换等。

（四）产业链的收入、利润分布

膜法水处理产业链50%以上的收入和利润，都在膜材料和组件的制造环节。

第五部分

一、国内膜技术水处理的发展历程

通过梳理行业产值变化规律，以及相关政策和标志性事件，中国膜法水处理行业的发展经历了以下几个阶段：

1. 实验室阶段(2001年之前)：我国早在1967年就开始了反渗透膜的研制工作，1986年CA非对称反渗透膜实现产业化，1991年MBR技术传入中国，1998年第一个采用MBR工艺的中水回用装置在大连建成，处理量为200吨/天。这一阶段膜技术主要集中在大学和科研机构的实验室小试、中试阶段装置。

2. 小型工程应用阶段(2001-2006年)：2001年国家推出膜产业化政策，膜法水处理工艺进入深入研究阶段，部分处理量为几百至几千吨/天的小型MBR污水处理工程开始建造，2004年慈溪杭州湾航丰水厂建成，成为第一个规模5万吨/天以上的膜法城镇供水项目。

3. 规模化工程应用阶段(2006-2011年)：2005年国家推出的节能减排和污水资源化政策促进膜产业加速发展。以采用MBR工艺的北京密云4.5万吨/天再生水项目为代表的万吨级以上膜法污水处理装置陆续投运。这一阶段由于2008年北京奥运会和2007年无锡太湖蓝藻事件的催化剂作用，公众对水安全的重视程度显著提升，为膜法技术规模化推广奠定了基础。

4. 全面推广阶段(2011年至今)：国产膜材技术逐渐成熟，价格下降，同时伴随着环保标准日趋严格和民众环保意识增强，膜法技术在全国多地开始商业化应用，目前全国投运或在建的万吨级MBR城镇污水处理系统已达上百个。

我们认为中国膜法水处理行业的发展遵循以下规律：环保指标日趋严格是促使产业发展的外因，而以碧水源、津膜科技为代表的一批国内膜企技术水平提升以及公众环保意识增强则是产业发展的内在动力，同时标志性事件在关键时间节点起到了催化剂作用。

第六部分

一、膜材料市场和未来趋势分析

（一）国外市场

全球膜及膜组件市场销售额，从1999年44亿美元上升到2014年186.80亿美元，复合增长率7-8%。

（二）国内市场

我国膜产业总产值(指膜制品、膜组件、膜附属设备及相关工程的总值)从1993年2亿元上升到2015年近850亿元，复合增长率超过20%，其中水处理领域占到85%以上。

工信部提出"十三五"我国膜工业发展目标是，年均增长率将达到或超过20%,故保守预测到2020年达到2000-2500亿元，膜产品出口产值每年超过100亿元。

（三）膜材料成本逐渐下降

在当前市场，膜技术在污水处理行业推广应用面临的最重要的制约因素是较高的成本。随着膜技术研发和应用的不断推进，加上国产替代趋势愈发明显，膜材料及膜技术应用成本都趋于下降。而膜材料价格不断下探，不仅拓宽了膜法水处理应用范围，膜产品在污水处理领域大规模应用将成为现实。

以MBR膜为例，过去的20多年间，受益于膜工艺设计的改进、运行维护方案的优化和膜寿命的延长，膜产品及其工艺以指数形式下降，整个生命周期成本从1992年400美元/㎡降低至2005年不足50美元/㎡。

实际应用中，传统工艺污水厂的单吨造价为1000–1200元，而采用MBR工艺的污水厂单吨造价一般都在1500元左右。考虑到财政部有望出台的补贴政策，可抹平膜技术与传统工艺的造价差距。运行费用方面，以MBR为例，在考虑技术进步带来的能耗下降和污泥处置要求的情况下，膜处理的运营费用与传统工艺差距仅有20%。

下图以碧水源膜组件投资成本为例。

（四）膜法水处理厂的变化

市政大规模MBR应用和膜法市政水厂的规模变化，与整个膜法水处理行业产值的变化趋势高度一致。因此可以认为，以上两类膜技术的应用在膜法水处理产值的快速增长中起到了主导作用。

城镇污水处理和城镇供水是膜法水处理技术的主要应用场所，绝大多数膜法城镇污水处理厂使用MBR技术，大部分膜法城镇水厂采用微滤膜，部分出水指标较高的水厂同时使用反渗透膜。另外，未来在工业污水处理以及再生水领域，膜法技术也将有较大发展空间。

（五）膜行业技术发展趋势

膜元件生产高端化。

膜元件生产和研发一直是整个膜法水处理产业链技术核心，占据利润金字塔顶端位置。目前低端膜市场国产化程度逐步升高，但由于技术壁垒下降，竞争趋于激烈，导致利润率逐步下降。反观高端膜市场，由于技术差距，大部分市场份额仍然被国际品牌占领，利润率维持在较高水平。高利润必将吸引更多企业进入，膜元件生产向高端发展是大势所趋。

向全产业链延伸

膜法水处理产业链由膜元件研发和制作、膜组件制作、成套解决方案提供、运营和维护等几部分组成。由其中一点切入，向全产业链延伸，可以迅速扩大公司营业收入和利润总额，带来公司的高速成长，同时塑造品牌形象，提高抗风险能力，降低平均成本。因此，向全产业链延伸是行业发展的另一大趋势。

第七部分

一、国内膜技术行业的竞争格局

（一）竞争格局

国内膜企规模两极分化趋势明显

目前，中国膜工业规模以上企业约400家，企业规模呈现两极分化趋势。大多数国内膜企业有规模较小，研发实力较弱，资金实力较差的特点。

年产值500万左右的小规模企业占膜企总数的约85%；年产值1000万以上一亿以下的中等规模企业约占10%；年亿元产值以上企业仅占企业总数的5%，但这一类企业集中了行业约90%的营业收入。如图所示，2015年碧水源年营业收入为52.1亿，超过所有年产值一亿元以下膜企业的营业收入总和。

国内膜企中一批规模较大，竞争力较强的企业已登录资本市场。目前在主板上市的膜法水处理相关标的有碧水源、津膜科技、南方汇通、维尔利和万邦达。其中，津膜科技和南方汇通主要以膜制造商的角色出现;碧水源和维尔利是主流的膜工程商;万邦达在2015年与日本东丽成立合资公司，开始生产MBR膜元件和膜组件，并借此机会切入膜法水处理市场。另外，在新三板市场有大概35家膜法水处理相关标的。

（二）反渗透(RO)膜产品市场

反渗透膜主要用于脱盐、超纯水制造、海水淡化领域。反渗透膜技术壁垒远高于微滤和超滤膜。在RO膜元件制作所使用的50余种原材料和辅料中，聚酯无纺布、浓水隔网等至今尚未实现国产化。

反渗透膜市场份额占比最大。1)技术含量最高的的是膜元件环节(反渗透、超滤和微滤)。2)在各种膜组件中，反渗透膜的市场规模占比最高，达到45%左右，微滤膜膜组件其次，占比30%左右，纳滤和超滤膜占比在20%左右。

反渗透膜属于寡头竞争格局，国产化率低。1)全球反渗透膜属于寡头竞争格局，主要有7大生产厂商，包括陶氏化学、日东电工、日本东丽、美国 GE、美国科氏、韩国世韩和时代沃顿。2)国内市场陶氏反渗透膜领域市场占有率第一，国产膜仅时代沃顿占比10%左右。