環保行業研究之膜法水處理行業發展分析

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、城市給排水規劃、海綿城市等諸多概念。隨著國民經濟發展，居民環保意識增強，環保治理理念從“總量控制”向“質量控制”轉變，我國水處理行業正在經歷從“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，對行業現狀進行梳理。

由“狹義水處理”向“廣義水處理”演進

膜法水處理相對于傳統水處理方式具有能耗低、工藝簡單、運行穩定和出水水質高等諸多優勢，已經在很多領域獲得推廣應用。隨著環保指導思想向“質量化”轉變，污水排放指標趨嚴，預計膜法水處理行業仍將保持20%以上高速增長，年產值有望從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、液態或氣態，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%應用于工業生產及其他領域。與傳統技術相比，膜法水處理具有諸多優勢：膜分離過程中不發生相變，能耗較低;在常溫下進行，不消耗熱能;不需要投加其他物質，不帶入二次污染物，節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，運行穩定，易于實現自動化控制;可達到更優質的出水水質等。

從產業應用來看，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(ReverseOsmosis,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