在水資源短缺、水質污染嚴重、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，水處理行業(yè)將保持剛性需要屬性，同時維持高關注度和高景氣度。
  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、水務運營、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)濟發(fā)展，居民環(huán)保意識增強，環(huán)保治理理念從“總量控制”向“質量控制”轉變，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”的演進過程。
  由于這種轉變，市場的熱點聚焦在“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分領域。本篇報告選取“膜法水處理”和“海綿城市”兩個熱點領域作為研究對象，對行業(yè)現(xiàn)狀進行梳理。

由“狹義水處理”向“廣義水處理”演進

  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、運行穩(wěn)定和出水水質高等諸多優(yōu)勢，已經(jīng)在很多領域獲得推廣應用。隨著環(huán)保指導思想向“質量化”轉變，污水排放指標趨嚴，預計膜法水處理行業(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。
  膜法水處理技術優(yōu)勢明顯，應用領域廣闊
  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。膜分離技術是指以膜為分離介質，通過在膜兩側施加推動力（如濃度差，壓力差或電位差），使原料側組成成分選擇性地通過，達到分離提純作用的一種方法。

膜分離技術原理

膜法水資源化是膜分離技術的主要應用；膜法水資源化技術應用廣泛

  目前水處理是膜分離技術的主要應用領域，約占其市場份額的85%，另外15%應用于工業(yè)生產(chǎn)及其他領域。與傳統(tǒng)技術相比，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；在常溫下進行，不消耗熱能；不需要投加其它物質，不帶入二次污染物，節(jié)省原材料和化學藥品；分離和濃縮同時進行，可回收有價值的物質；分離裝臵簡單，操作容易，運行穩(wěn)定，易于實現(xiàn)自動化控制；可達到更優(yōu)質的出水水質等。
  從產(chǎn)業(yè)應用來看，一般可以從制造材質、膜形狀和孔徑尺寸等維度對膜進行分類：
  根據(jù)制造材質不同，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??；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)材質制作的微濾/超濾膜元件，反滲透膜的制造材質多為醋酸纖維素(CA)等。

按照制造材質，對膜進行分類

  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。

中空纖維膜在水處理中應用廣泛；平板膜常用于膜生物反應器

  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，微濾膜可用來去除懸浮顆粒物，細菌，部分病毒和大尺寸膠體；超濾膜能夠去除膠體，蛋白質，微生物和大分子有機物；而如果要去除溶解性鹽和分子量大于100的有機物則需要使用反滲透膜。目前在水處理領域，應用較多的是超濾膜、微濾膜和反滲透膜。

膜過濾效果隨孔徑尺寸縮小層層遞進

  膜法水處理技術的發(fā)展趨勢
  膜的種類和功能繁多，其中納濾膜、反滲透膜和無機膜將成為未來膜法水處理技術的重點發(fā)展方向，具備較大的發(fā)展?jié)摿蜕虡I(yè)價值：
  納濾膜：納濾膜是目前關注度很高的一項凈水技術，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的同時，還可以保留對人體有益的礦物質，同時在水源水質波動的條件下保證最終供水水質的穩(wěn)定。目前水處理領域對于納濾膜的使用仍處于起步階段，國內市場份額幾乎全部被外資品牌占領。
  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。作為這兩類技術的重要組成部分，反滲透膜也將因此迎來市場空間的進一步釋放。
  無機膜：以陶瓷膜為代表的無機膜具備耐高溫，化學性質穩(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域擁有廣闊應用前景。
  法律法規(guī)、產(chǎn)業(yè)政策、排放標準利好膜法水處理技術
  2014年“新環(huán)保法”修訂實施，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)推進水污染防治工作的決心，在頂層制度設計層面為水污染治理提供了方向性指導?！笆濉逼陂g，水處理將由滿足“總量”向追求“質量”邁進，這為以出水質量高，治水效果穩(wěn)定為較大優(yōu)勢的膜法水處理技術發(fā)展提供了巨大想象空間。
  國務院印發(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“作為先進環(huán)保技術，要推進高效膜材料及組件的創(chuàng)新發(fā)展”，“作為重大環(huán)保技術裝備及產(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”。膜分離技術以及膜法水處理行業(yè)是我國重點發(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)濟發(fā)展有很大的帶動和引領作用，是政府重點鼓勵發(fā)展的行業(yè)。
  2015年11月，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（征求意見稿）發(fā)布，計劃對2002年發(fā)布的“舊版標準”進行修訂。此次征求意見稿提出“設置特別排放限值”“增加污染物控制項目”“收嚴部分污染物排放項目排放限值”等內容，從實施層面為污水處理設施進一步“提標改造”給予指導。由于傳統(tǒng)水處理技術很難滿足“新版標準”（征求意見稿）中“特別排放限值”的嚴苛要求，因而未來將有大量污水處理設施采用膜法技術進行升級改造，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、膜附屬設備及相關工程的總值）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的實驗室小試、中試階段裝置。
  2）小型工程應用階段（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。

中國膜法水處理發(fā)展歷程

  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。

市政大規(guī)模MBR應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
  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、運營和維護組成。其中膜法水資源化整體解決方案又涵蓋了工藝方案、投標、詳細設計、系統(tǒng)集成、施工安裝、系統(tǒng)試車、技術支持和售后服務等流程。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先進性和盈利性。

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。由于較高的系統(tǒng)性和復雜性，水處理工程實施過程中，業(yè)主通常會委托綜合實力較強的總承包方對整個工程中的全部或幾個單元進行承包。對于其中技術性較強的膜法水處理單元，有時會采取單獨分包的形式，以達到選擇技術較為領先的提供商來保證工程質量的目的。
  目前國內膜法水處理領域呈現(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。