水处理膜产业链分析报告2020年7月
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目录
1. 对标海外，我国膜工业技术差距几何 (3)
2. 膜法水处理：技术成熟与成本降低双重驱动时代 (7)
3. 膜企业的成长路径：系统-工程-运营，延伸运营市场突破市值天花板 (11)
4. 投资策略 (14)
5. 市场提示 (14)
表格目录
表1：膜过程及其特点 (3)
表2：全球UF/MF市场竞争主体 (6)
表3：MBR技术与活性污泥法的优劣势比较 (9)
表4：各地污水处理地方标准 (10)
表5：海外龙头膜企业基本信息 (12)
表6：国内膜主要上市公司比较 (13)
插图目录
图1：全球膜产业总产值增长情况（1999-2017） (4)
图2：国内膜产业总产值增长情况（2005-2020） (4)
图3：全球四种液体分离膜的市场份额（2005） (4)
图4：全球四种液体分离膜的市场份额（2013） (4)
图5：判断膜质量的性能指标 (5)
图6：NIPS 制备工艺 (5)
图7：全球UF/MF膜应用市场分布（2005） (6)
图8：全球UF/MF膜应用市场分布（2014） (6)
图9：我国8 英寸反渗透膜市场占有率（2017） (7)
图10：我国8 英寸反渗透膜使用量及应用规模 (7)
图11：2010 年以后我国市政领域MBR 大规模应用 (7)
图12：MBR 工艺与传统活性污泥法 (8)
图13：中国大型MBR 应用领域（2016） (8)
图14：城镇污水处理领域大型MBR 应用分布（2016） (8)
图15：不同深度处理工艺工程直接投资费用对比情况 (10)
图16：不同深度处理工艺项目运行成本对比情况 (10)
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1. 对标海外，我国膜工业技术差距几何
膜是一种具有选择性透过功能的薄层物质，可以特定的形式限制和促使两侧流体中各种物质的迁移。而膜分 离是以外界能量或化学势差作为推动力，利用分离膜的选择透过功能而实现对混合物中不同物质进行分离、 纯化和浓缩的过程。
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根据膜的材料进行分类，可分为有机膜（有机聚合物）和无机膜（金属膜、陶瓷膜、玻璃膜等）。有机 膜易于制备，成本较低，而无机膜耐热性和化学稳定性好、力学性能突出、抗微生物、使用寿命长，但 成型难度大，成本高。
根据分离机制对膜进行分类，可分为利用筛分机制（即根据污染物尺寸进行分离）的多孔膜，和利用扩 散原理（即根据溶液的渗透压进行分离）的无孔致密膜 ，无孔致密膜也称为扩散膜。多孔膜有固定的孔， 包括微滤膜、超滤膜和纳滤膜，根据膜的孔径可分为大孔（孔径>50nm ）、中孔（孔径范围 2-50nm ）、微 孔（孔径<2nm ）。无孔致密膜包括纳滤膜和反渗透膜。从膜形态看 ，目前超滤、微滤多使用中空纤维膜， 反渗透、纳滤多为卷式膜。
表 1：膜过程及其特点
膜过程 微滤 推动力 压力差 压力差 传质机理 筛分 透过物 水、溶液 截留物 常用膜类型 多孔膜 悬浮物颗粒 超滤 筛分 水、小分子 胶体、较大分子
多孔膜 水、极少数小分子、 部分一价离子
水、溶剂 纳滤 压力差 溶解扩散、筛分 多价离子 致密膜 反渗透 电渗析
渗析 压力差 电位差
浓度差 溶解扩散 离子的选择传递 溶解扩散、筛分
溶解扩散 溶质、盐
致密膜 离子交换膜 离子交换膜 致密膜 电解质离子 非电解质、大分子颗粒 胶体粒子、溶质 小分子或较小离子 气体或蒸气 气体分离 压力差 难渗透性气体或蒸气 易渗透性溶质或溶
剂 渗透汽化 压力差 溶解扩散 难渗透性溶质或溶剂
溶剂与气体
致密膜 乳状液膜、支 撑液膜
液膜分离 浓度差
溶解扩散、促进传递
溶质与气体
资 料 来 源 ： 《膜分 离材料 应用基 础》， 市场部
近 20年是我国膜产业的高速增长期。近 20年，全球膜产业（包括膜元件、膜组件、膜装备、膜工程等）总 产值稳健增长，至 2017 年底，全球膜产值已达 1050 亿美元，而我国膜产业的总产值约为 2000 亿人民币， 我国膜产业占全球膜产业产值比重从 99年的 1.7%提升到了 17年的 27%以上。从结构看，随着海水淡化、苦 咸水软化、超纯水制备以及对微量污染物去除需求的逐年增加，反渗透膜在膜市场中占比也随之增大，全球 RO 膜销售占比从 05年 48.4%提高到 2013年的 55.3%，与此同时，UF\MF 膜市场占比有所下降。未来随着膜 技术在工业污水、市政污水、市政饮用水、民用净水等领域的应用增加，膜产业仍将快速发展，而与 RO 膜 相比，NF 膜性质介于超滤和反渗透之间，具有低操作压力、低运行成本、高通量、极性小分子选择性截留等 优点，未来应用占比有望提升。
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图1：全球膜产业总产值增长情况（1999-2017）图2：国内膜产业总产值增长情况（2005-2020）
资料来源：《中国水处理行业可持续发展战略研究报告》，市场部资料来源：《中国水处理行业可持续发展战略研究报告》，市场部
图3：全球四种液体分离膜的市场份额（2005）图4：全球四种液体分离膜的市场份额（2013）
UF, 24.5%
UF, 29.4%
RO, 48.4%
RO, 55.3%
MF, 18.1%
MF, 20.2%
NF, 2.1%
NF, 2.1%
资料来源：《中国水处理行业可持续发展战略研究报告》，市场部资料来源：《中国水处理行业可持续发展战略研究报告》，市场部
分离膜的性能由膜材料和制膜工艺条件决定。膜产品的相关性能指标主要有分离透过性能、物理性能和化学性能三大类，其中分离透过性能包括:产水量、水通量、纯水透过率、截留分子质量、截留率、脱盐率、回收率、最大孔径、平均孔径、孔径分布、孔隙率、气密性及完整性等；膜物理性能有:结构性能(外观、膜面积、膜厚、膜丝内外径)、机械性能(拉伸强度、爆破强度、弯曲强度、柔润指数、断裂伸长率)、电性能(荷电性、Zeta电位)、亲水性及耐热性(最高操作温度)等；膜化学性能有:化学稳定性(化学相容性)、耐氧化性(短时余氯耐受限度、过氧化氢耐受限度)、耐酸碱性(运行及清洗pH 范围)及耐污染性能等。膜的不同性能相互制约，在实际应用中，应当综合考虑膜的经济性和环境项目具体要求，选择性能合适的分离膜。
P5 图5：判断膜质量的性能指标
分离透过性能物理性能
?结构性能
?机械性能
?电性能
?亲水性
?耐热性
?......
化学性能?化学稳定性?耐氧化性?耐酸碱性?耐污染性能?......
?产水量
?水通量
?平均孔径
?孔隙率
?截留分子质量
?截留率
?脱盐率
?回收率
?......
资料来源：《现代膜技术与制膜工艺实例》，市场部
因此膜材料的技术难点主要在于膜材料的研发与膜制备工艺的选择与过程控制。尤其膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要，同样的材料，由于不同的制作工艺和控制条件，其性能会有很大差异。以非溶剂相转化法（NIPS）制备工艺为例，膜制造流程大体可分为六个阶段：1)高分子材料溶于溶剂中，加入添加剂，制成铸膜液；2）铸膜液通过流延或纺丝制成平板、管状或中空纤维；3）使膜中溶剂部分蒸发；4）将膜浸在对高分子是非溶剂的液体中，液相的膜变凝胶固化；5）进行热处理；6）膜的预压处理。
图6：NIPS 制备工艺
聚合物溶剂添加剂
均质制膜液
流涎法制成平板型、圆管型；纺
丝法制成中空纤维
蒸出部分溶剂
凝固液浸渍
水洗
后处理
非对称膜产品
资料来源：《现代膜技术与制膜工艺实例》，市场部
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超滤(UF)和微滤(MF)膜技术较为成熟，整体看国内外产品性能差距较小，已基本实现国产化。UF/MF膜广泛用于水处理行业、生物医药制备过程和食品饮料行业等。国内现有UF/MF膜制造厂商数百家，龙头企业都拥有自己独特的制膜材料配方和成套装备知识产权，如津膜科技的PVDF毛细管式MF/UF膜及同质增强型PVDF 中空纤维MF/UF膜，海南立昇的聚氯乙烯MF/UF膜、招金膜天的热致相分离法聚丙烯微滤膜。与国外水平相比，我国相转化法生产的高分子MF/UF膜性能与国外同类产品性能基本一致，控制拉伸生产的聚乙烯、聚丙烯等MF/UF膜，虽然生产工艺和质量还有待提高，但以其价廉、耐溶剂等优点在不断拓展市场，陶瓷膜等无机微滤膜技术水平与国外的差距逐渐缩小，部分产品达到国际先进水平，在超滤膜市场的高端领域，电子工
业用超纯水、电泳漆回收、制药、酶制剂等目前仍有国外产品占据主导地位，国产膜因价格低廉占据中、低
端的水净化市场。
表2：全球UF/MF 市场竞争主体
市场中国
主流生产商
碧水源、津膜科技、立昇、坎普尔、赛诺膜、膜华通用、滨特尔、科氏、陶氏化学、颇尔
旭化成、三菱、东丽、久保田
凯发、美能
美国
日本
新加坡
欧洲西门子、滢格、诺芮特
资料来源：《中国水处理行业可持续发展战略研究报告》，市场部
图7：全球UF/MF 膜应用市场分布（2005）图8：全球UF/MF 膜应用市场分布（2014）生物医药
过程, 3.0% 食品饮料
,
15.7%
食品饮料,
20.0%
生物医药
过程, 3.0%
水行业, 水行业, 81.3% 77.0%
资料来源：《中国水处理行业可持续发展战略研究报告》，市场部资料来源：《中国水处理行业可持续发展战略研究报告》，市场部
中国已成RO膜最大市场，进口替代正当时。目前，中国市场RO膜产品的销售总额约为全球销售额的30%-35%，市场规模跃居世界首位。国外RO 膜产品占据市场主导地位，其中美国陶氏化学、日本东丽、海德能公司占
据了70%左右市场份额，国内RO膜生产厂家正迎头赶上，产能性能与稳定性与国外头部企业的差距正逐渐缩小，如贵阳时代沃顿的耐酸耐碱、抗污系列等部分产品已处于国际领先水平，此外蓝星（杭州）、湖南沁森、
山东九章、湖南澳维、碧水源、中化国际、万华化学等国内膜企业开始陆续建成投产，进军RO 市场，预期
未来3-5年内，国内RO膜的国产化率将有明显改善。