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二、水处理行业基本情况
水资源是人类生存和社会发展必不可缺的重要资源。
随着我国经济快速发展、城镇化和工业化进程推进,我国用水需求量快速增加而水污染日益严重,加剧了我国水资源短缺的矛盾,解决水资源短缺及水污染问题成为迫在眉睫却又任重道远的任务。
近年来,我国政府出台了以“水十条”为纲领的各项环保产业政策,大力支持节能环保产业,加强环保督查及处罚力度。
节能环保产业已明确为我国战略性新兴产业及未来经济支柱产业之一。
作为环保产业的重要领域,以水污染防治及水资源综合利用为内容的水处理成为解决上述水资源问题的重要手段。
在上述现实背景下,水处理行业将成为未来我国经济发展中必不可缺的朝阳产业。
1、水处理定义及分类
水处理是为了使水质满足特定环境及回用的用途,通过物理、化学和生物手段,对水质进行治理、去除或增加水中某些对生产、生活及环境不需要或需要物质的全过程。
目前,按照污水来源和处理途径,我国水处理可以细分为原水处理、工业用水处理、工业废水处理、市政生活污水处理以及水环境的综合治理。
其中,工业企业废水治理出于成本考虑,其产生的大量污水经过不同的药剂、专业化设备及技术工艺净化处理后进行循环使用、部分外排,处理环节多在工业企业内部。
生活污水则由于排放源分散(排放主体多为办公及家庭环境),因此多在污水处理厂集中进行处理。
而针对污水聚集的河流、湖泊等受污染严重的水体则进行水环境综合治理,经过综合治理后达到环保景观要求,同时提升城市居住环境质量。
2、发达国家水处理行业发展概况
发达国家水处理行业已基本进入成熟阶段,供排水设施齐备,供应充足,覆盖面广。
北美、澳洲、欧洲、日本等发达地区的供水和污水处理设施覆盖率都接近100%。
目前,国外发达国家的城市污水处理系统已进化到第三代,开始向污水资源化转变,即把排水系统的最终物——处理后的出水和污泥变为可利用的资源,使污水处理及再生利用成为一种自然资源再生利用的新兴工业,与自然生态中水环境构成的一个系统。
3、我国水处理行业发展背景
目前我国水资源形势比较严峻,呈现水资源短缺、用水量攀升、水体污染严重等特征,政府也在不断加大水环境治理的力度。
水资源的现实矛盾、政府的积极主张为水处理行业提供了坚实的市场及政策需求,未来我国水处理行业将迎来发展黄金期。
①我国水资源短缺。
我国人均淡水资源仅为世界人均占有量的1/4,被联合国列为13个贫水国之一。
通过发展水处理行业,加强水资源的保护和有效利用,开拓再生水、增加水资源量,对我国经济社会发展具有重要的意义。
②我国用水量不断攀升。
随着工业化和城镇化进程的推进、居民生活水平提高,我国人均用水量总体呈现增长趋势。
2002-2015年,我国每年人均用水量由429.50立方米增至445.09立方米。
③我国水污染日益严重。
我国废水排放总量呈持续上升趋势,2001-2015年间我国废水排放量由433.00亿吨/年增至735.32亿吨/年,复合增长率达3.85%。
废水中包含大量污染物,给水环境造成严重影响,进一步加剧了水资源的紧缺,水环境治理的重要性和紧迫性不断提升。
④我国政府日益重视环境保护,水污染防治投资支出力度加大。
近年来,我国水资源形势严峻,国家陆续出台了多项环保政策以推进水环境质量的改善,不断加大在水污染防治方面的投入。
2010~2015年,我国水污染防治领域的财政支出金额由364.87亿元迅速增至534.61亿元,复合增长率达7.94%。
4、我国水处理行业发展概况
自改革开放以来,我国水处理行业开始蓬勃发展,20世纪80年代中期,国家推进城市综合环境整治,加大城市污水处理厂建设力度;
“九五”以来国家对污染严重的“三河三湖”(淮河、海河、辽河、太湖、巢湖、滇池)实施重点治理,污水处理投资增长不断加快。
“十二五”以来,我国明确将节能环保产业作为战略新兴产业,政府密集出台各项环保政策(如“水十条”),我国污水处理规模已具备一定规模,水污染治理能力效果显著。
我国污水处理能力不断增强。
截至2015年底,我国城镇污水日处理能力由2010年1.25亿吨增至1.82亿吨,成为全球污水处理能力最大的国家之一。
此外,我国污水处理基础设施建设也在快速推进。
近十年来,我国城镇污水处理厂数量实现快速增长,2005-2015年底我国城镇污水处理厂由764座增长至6,910座,增长了近8倍。
截至2015年,全国城镇污水处理能力已达到2.17亿立方米/日,城市污水处理率达到92%,县城污水处理率达到85%,全国城镇污水处理设施建设基本完成“十二五”规划目标。
三、水处理行业发展趋势
1、水处理市场需求由政策驱动逐渐转为“政策+市场”双驱动
环保监管趋严是近年来我国水处理行业发展的最主要动力。
近年来,我国政府陆续出台了新环保法、“水十条”等政策文件,环保标准大大提升,环保监管加码升级。
一方面迅速推动市政污水处理基础设施建设;
另一方面倒逼工业企业加大环保投入,降低污染物排放。
现阶段工业用水的价格普遍较低,工业企业开展污水处理的内在动力不足。
未来工业用水的价格持续上升(尤其是部分缺水地区)及水处理成本下降,将促使工业企业污水处理由“被动提标”转为“主动节水及水回用”。
政策、市场因素是驱动水处理行业发展的双轮,我国工业污水处理市场空间将大有可为。
2、水处理行业并购加速,综合服务商成为行业发展的重要趋势
随着市场需求快速增长,下游客户的水处理需求逐步升级,我国水处理行业涌现了一批并购潮。
一方面,大型环保企业通过兼并收购逐渐延伸水处理产业链,定位于水处理综合服务商;
另一方面,其他行业的企业通过跨界收购进入水处理行业。
四、水处理市场竞争状况
1、行业市场化程度
随着我国经济的快速发展,节能环保力度不断加大,水处理市场规模快速扩容,推动了我国水处理行业快速发展,发展了一批水处理化学品供应商、水处理设备供应商、水处理工程与运营服务商等企业,行业总体市场化程度较高。
2、行业竞争格局
(1)市场集中度不高
在行业快速发展的背景下,我国水处理行业的细分市场众多,造成参与竞争的企业数量众多,但普遍规模偏小、市场集中度不高。
大多数企业受技术和资金实力的制约,只能从事技术含量较低、投资规模较小的水处理工程与运营项目,竞争力较弱。
(2)大型国企等新进入者较多
在节能环保行业高速发展及传统产业升级转型的驱使下,大型基建国有工程公司、电力公司、钢铁企业等传统企业纷纷进入水处理工程与运营领域,大型国有企业凭借资本优势强势进入,加剧了水处理行业的竞争格局,加速了行业整合。
随着国家环保监管加强、环保技术水平提升、水价不断上升,水处理行业将进入黄金发展期,行业内企业规模不断扩张,具备市场竞争力的大型水处理工程与运营企业涌现,行业集中度将逐渐提升。
五、进入本行业的主要障碍
1、技术壁垒
水处理工程与运营项目环节多、技术难度大,对服务商的专业能力和技术应用水平要求高。
随着所应用环境趋于复杂,国家环保标准的不断提高,水处理难度逐渐加大,比如对工业废水的排污标准不断提高,部分地区要求排放水达到地表V类及更高等级要求,甚至是零排放,水处理行业的技术门槛越来越高。
2、资本壁垒
水处理工程与运营项目(尤其是市政类项目)体量通常较大,在规划设计、工程建设、设备购置、后续运营等各环节需要垫付大量的资金,对服务商的资金要求较高。
而随着市政污水建设规模不断加大,政府通常对管辖区域内多个项目进行统一招投标,对于服务商的资金实力提出了更高要求。
大型国有企业、上市公司在自有资金及资金筹措等方面都具备显著优势,而对新进入企业而言具有较高的资本壁垒。
3、经验壁垒
面对差异化的应用环境和客户需求,水处理工程与运营项目(尤其是工业污水处理项目)的设计、建设、实施及运营具有专业化、差异化的特点。
通常地,服务商在项目设计及建设阶段需“因地制宜”对各种水处理技术进行组合运用,在项目运营阶段需通过持续地开展监测分析、投放药品、设备保养及更换等操作以保障出水水质符合客户要求。
因此,水处理工程与运营项目的实施对于服务商的运营经验、技术人才、配套服务能力有较高的要求。
项目业主一般会在具备同等资质的服务商中优先选择项目经验更丰富、有可参考的历史业绩、市场口碑良好的企业进行合作。
新进入企业由于缺乏相应的项目实施经验和历史可考业绩,在竞标时一般不具备优势。
4、资质壁垒
对于大型项目(尤其是市政类项目),项目业主在招标时一般会根据自身项目特点,按照政府相关部门颁布的标准,设定一定的资质条件。
而服务商取得不同等级的资质需要在注册资本、项目经验、人员数量、技术装备等方面满足相应要求,新进入者往往需要经过较长时间的积累后才能获得较高资质。
六、市场供求状况
1、市场需求状况
在我国大力发展节能环保产业、加强环保监管的背景下,未来随着国内水价上升,市政污水处理、工业污水处理、海水淡化等下游市场需求持续快速增长,水处理行业存在巨大市场空间。
(1)市政污水处理市场
随着我国工业化和城镇化推进,我国城镇污水处理量急剧增长,由2004年101.44亿吨增加至2015年的535.20亿吨,复合增长率达16.32%;
农村污水处理量由5.2亿立方米增至78.95亿立方米,复合增长率达28.05%。
未来我国城镇污水处理率水平将大幅提升,大大拉动生活污水处理市场需求。
根据《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》,到2020年底,实现城镇污水处理设施全覆盖。
城市污水处理率达到95%,其中地级及以上城市建成区基本实现全收集、全处理;
县城不低于85%,其中东部地区力争达到90%;
建制镇达到70%,其中中西部地区力争达到50%;
京津冀、长三角、珠三角等区域提前一年完成。
到2020年底,城市和县城再生水利用率进一步提高。
京津冀地区不低于30%,缺水城市再生水利用率不低于20%,其他城市和县城力争达到15%。
“十三五”期间,新增污水处理设施规模5,022万立方米/日。
其中,设市城市2,856万立方米/日,县城1,071万立方米/日,建制镇1,095万立方米/日。
同时,近年来我国也在大力推广海绵城市建设。
海绵城市作为新一代城市雨洪管理概念,是在确保城市排水防涝安全的前提下,对雨水进行吸附,实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用,实现生态环境保护功能。
目前城市雨水资源化利用在解决城市水问题方面具有极其重要的作用,已经成为全球各国城市建设的首选。
2012年,海绵城市的概念在国内首次提出。
2015年10月国务院印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》提出“到2020年,城市建成区20%以上的面积达到目标要求,到2030年,城市建成区80%以上的面积达到目标要求”。
随后各地方政府出台海绵城市建设指导意见加速执行。
在政府及社会各界的大力推进下,我国海绵城市建设进入快速发展阶段,2015年,福建、海南、四川、台湾、南宁、昆明、广州、巢湖、南京、西安、秦皇岛、哈尔滨等城市均在不同程度地进行海绵城市规划、工程设计和建设运营方面全面启动。
2016年,陕西、江西、江苏、河南、安徽、河北、浙江等省份也加入了海绵城市建设的步伐,据统计,2016多省份海绵城市等重点项目投资累计超14万亿。
城镇化的快速推进、环保标准的提高和海绵城市的建设,将给市政污水市场需求提供良好的业务机会,一方面对新建供排水设施、再生水设施的需求将进一步增大;
另一方面,随着进入水质的越来越复杂以及国家对水环境健康标准进一步提高,市政水处理设施升级改造需求将进一步释放。
(2)工业污水处理市场
随着我国经济规模持续增长,工业用水总量较大,对我国的用水环境产生较大压力。
工业废水待处理量持续增加的同时,水质排放标准也将越来越严格,环保监管政策进一步加强。
根据环保部《全国环境统计公报(2015)年》,全国废水排放总量735.3亿吨。
其中,工业废水排放量199.5亿吨、城镇生活污水排放量535.2亿吨,其中工业废水排放量占比达27.12%。
同时,随着我国经济的快速发展,许多省市都相继建设了工业园区,将功能相似、排污特征相似的企业纳入同一个工业区。
我国工业园区发展经历了经济技术开发区——高新技术产业开发区——生态工业园区三个过程,工业园区内的企业组群有利于污染集中控制及治理,水处理服务也从为单一企业的点源治理向整个园区的系统施治发展。
随着各地工业园区的数量和规模不断扩大,工业园区的污水治理、再生回用水和水务投资运营将带来巨大的市场空间。
由此,基于我国水资源短缺的现状,工业污水处理的市场空间将持续加大。
一方面,工业给水和再生回用水项目随着政策法规的不断出台需求更加广泛;
另一方面,随着国家环保标准的不断趋严和提高,工业废水处理呈现出更高标准、更精细化运营管理、特别是园区集中整治的发展趋势。
(3)海水淡化市场
我国幅员辽阔,拥有绝对数量较大的淡水资源,但是人均淡水资源却相对匮乏且呈现地域不均匀分布状态,全国的人均淡水资源拥有量约相当于世界人均水平的1/4,居世界第109位,是世界上人均占有水资源最贫乏的13个国家之一。
经过50余年的发展,我国海水淡化产业在经历技术研发、产业化等阶段后,正进入产业发展与应用阶段。
《2015年全国海水利用报告》显示,截至2015年底,我国已建成海水淡化工程121个,产水规模为100.88万吨/日,最大海水淡化工程规模为20万吨/日。
目前海水淡化主要采用反渗透和低温多效蒸馏海水淡化技术,产水成本5元~8元/吨。
截至2015年年底,全国应用反渗透技术的工程106个,占比87.60%。
随着海水淡化目标的逐步达成,按照膜技术在海水淡化领域较大的应用比例,膜法水处理市场前景将十分广阔。
2、市场供给状况
目前我国水处理工程与运营企业众多,市场竞争激烈,多数企业市场竞争力偏低。
针对不同的细分市场领域,市场的供给情况有所不同。
①对于市政污水处理项目,由于具有政府驱动、体量大、技术易复制的特征,政府通常采用公开招投标,对服务商资本实力、资质、项目经验等要求高,目前参与市场竞争的企业主要是大型国有企业、上市公司(如碧水源、津膜科技、中电环保等),而中小企业较难进入该细分领域。
②对于工业园区及工业企业污水处理项目,项目规模中等,具有较强的行业特殊性,其污染程度、污染源多元化及复杂性都较市政类项目更高,加之排污标准日益提升,污水处理较难。
业主通常采用招标或议标的方式,对服务商的技术能力、行业运营经验等要求高,目前参与市场竞争的企业主要包括上市公司、部分专注细分行业领域的水处理企业。
③对于零散的小项目,项目规模小,主要参与市场竞争的企业包括大量中小型的水处理企业。
七、行业利润水平变动趋势及原因
水处理工程与运营通常是根据客户需要,结合项目具体情况定制而成,因此各个水处理项目都有差异,其利润水平也有所不同。
一般而言,技术复杂、系统运行条件要求较高的水处理项目,其利润水平较高;
技术较为通用、简单,系统运行要求较低的项目,其利润水平较低。
未来随着国家环保标准不断提高,企业污水排放的设施要求也随之提高,加之各行业朝着大功率、高能效的方向发展,未来客户对水处理系统的技术性、稳定性、可靠性会越来越高,使得一批低技术、低质量、低服务的企业淘汰出局,同时提高新型水处理系统的利润率。
八、影响行业发展的因素
1、有利因素
(1)产业政策大力支持
在水资源短缺及水污染问题日益严重、水价上升的背景下,我国大力支持节能环保行业,加强环保监管。
当前节能环保产业已明确为我国战略性新兴产业及未来经济支柱产业之一。
近年来,我国政府陆续出台了《环境保护法》、《水污染防治行动计划》、《城市黑臭水体整治工作指南》、《“十三五”节能环保产业发展规划》等法规政策,执行更加严格的环保制度,加大环保督查及处罚力度。
同时2015年11月,国务院办公厅出台了《关于推进海绵城市建设的指导意见》,提出“通过海绵城市建设,综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施,最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响,将70%的降雨就地消纳和利用”。
国家政策大力支持为水处理行业的蓬勃发展提供坚实的政策基础。
(2)下游市场需求快速增长
随着国家环保标准日益提高、产业结构转型升级,传统企业不得不加大环保投入以确保排放达标,给工业企业污水处理市场提供了巨大市场空间。
此外,随着用水量提升、水体污染日益严重,我国市政及生活污水排放量不断增加,加之社会各界环保意识加强,市政及生活污水处理市场前景广阔。
伴随着海水资源充分利用,海水淡化市场将迎来快速发展。
2、不利因素
(1)行业技术水平有待提升
目前我国大部分水处理工程与运营企业的技术创新体系仍不完善,部分关键设备的核心技术尚未完全掌握,仍需依赖进口,自主生产的水处理设备产品技术含量和附加值不高,有市场影响力的品牌较少。
(2)部分经济落后地区的政府财政资金保障能力较弱
较之于发达地区,经济落后地区的政府在污水处理及循环利用的基础设施投入存在不足,水污染程度较高,对市政污水处理及循环利用具有迫切需求。
而落后地区的财政资金较为紧张,因此在市政污水处理的资金投入比较依赖水处理服务商,一定程度上制约了市政污水的基础设施建设与运营发展。
(3)大部分地区水价偏低,工业污水处理需求未充分释放
过去多年,我国大部分地区的水价偏低,工业企业的用水成本较之水处理及回收利用的成本更低。
工业企业开展污水处理及循环利用主要源于政府监管压力,而内在动力不足,一定程度上不利于工业污水处理需求的充分释放。
(4)传统制造业总体不景气,部分经营较差的工业企业难以承担高额环保投入
近年来,随着国内宏观经济放缓,部分传统工业企业面临着需求疲软、产能过剩、利润率较低的现实问题,而环保投资主要依赖于工业企业的自主投入,盈利能力较差的工业企业较难承担高额环保投入,从而制约了其污水处理的投入。
九、行业技术水平
1、主要污水处理技术概况
目前我国运用较为广泛的污水处理技术包括传统物化分离技术、生物技术、膜技术、高级氧化技术、人工湿地技术和生物浮岛技术等,以上技术分别适用于污水处理的不同领域或阶段。
主要技术如下:
传统物化分离技术是以物理法和化学法为基础,污染物因其自身重力自然沉淀,投入相对较低,但占地面积较大、反应时间较长,净化效果相对有限,多适用污水处理的预处理环节。
作为基础的污水处理技术,该技术简单易行,未来作为多个领域污水处理的前段预处理技术或应用于无特定水质要求的一般污水处理流程,仍有较大的市场空间。
生物技术主要利用微生物的代谢作用实现对污水中有机污染物的转化去除,目前主要应用于市政污水处理、其它可生化降解的有机废水处理等领域,是对城市生活污水最有效的生物处理法之一。
但是,该技术存在剩余污泥含水量较高、后续处理工作量较大、出水水质不够稳定等问题。
膜技术主要包括以物理法为基础的膜分离技术以及物理法与生化法相结合的膜生物反应器(MBR)技术,该技术可实现对污水的深度净化处理,出水水质较高,现阶段在市政供水、中水回用、海水淡化等领域应用较为广泛。
由于膜组件、膜丝易被污染物堵塞或割损,其前端通常需整合其他预处理技术。
现阶段膜技术及其配套工艺的整体运行成本相对较高,在处理水量大、对出水水质要求不太高的工业循环污水处理、河流湖泊景观水环境治理等领域应用较少。
未来膜技术在市政污水处理厂升级改造、城市再生水厂等新建领域,河流湖泊水环境治理及工业废水处理领域具有广阔市场空间。
高级氧化技术是以产生具有强氧化能力的羟基自由基为特点,在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下,使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。
该技术能够使绝大部分有机物完全矿化或分解,具有很好的应用前景。
2、膜技术发展概况
膜分离技术(又称“膜技术”)主要是指利用不同孔径的膜实现对不同料液的分离,获得截留物质或过滤液,可以实现物理分离提纯与过滤净化的目的,是目前水处理(尤其是循环利用)的主流技术。
半个多世纪以来,膜技术完成了从实验到大规模工业应用的转变。
自1925年以来,每隔10年左右就有一项新的膜技术在工业上得以应用。
其中微滤膜、反渗透膜、超滤膜及纳滤膜先后应用于膜技术水处理领域。
目前我国膜技术已进入大规模工业应用阶段,应用前景广阔。
(1)膜的主要分类
膜的孔径一般为微米级以下,依据孔径的不同(或称为截留分子量的大小),可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。
在水处理领域,超、微滤膜与反渗透膜应用较为广泛,其中,超、微滤膜主要应用于污水处理及回用、给水净化以及海水淡化预处理领域,而反渗透膜则主要应用于脱盐,超纯水制造、海水淡化等领域。
在特种分离领域,膜技术已广泛应用于发酵、制药行业,如菌体分离、生物法生产丙烯酰胺、血液透析等领域。
(2)膜应用技术
膜应用技术是膜技术中最为重要的一环。
膜应用技术主要是指膜法水资源化解决方案提供商根据客户的实际需求,选择适宜的膜组件产品,集成装备适宜的膜单元,集成适宜的膜处理系统的系列化技术工艺。
随着应用的广泛化和大型化,膜应用技术也呈现多元化工艺发展的特点,具体到水处理领域,膜法水资源化解决方案提供商需根据客户的水质特点、处理要求、基础条件等项目具体情况进行合理的工艺选择以达到最佳的运行效果和经济效益。
目前,超、微滤膜技术概括起来可分为三种工艺:
连续膜过滤(CMF)、浸没式膜过滤(SMF)和膜生物反应器(MBR)。
连续膜过滤(CMF):
是目前应用最广泛的一种膜过滤工艺,工艺成熟,运行维护简单,适用于不同处理规模,模块化设计使得大型工程设备成套化水平较高。
CMF(连续膜过滤)工作原理示意图:
浸没式膜过滤(SMF):
被称为第四代膜过滤,是目前最节能的一种膜过滤工艺,尤其适用于砂滤池改造;
该工艺利用原有砂滤池可实现水质提标、设备利旧、扩容等目标,在超大型工程中,更有投资成本优势,因此在污水深度处理和饮用水净化方面应用前景广阔,但由于其过滤压力受到限制,若在低温地区使
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