本
文
摘
要
膜法水处理技术是当前世界最先进的水处理技术之一，已被广泛应用于工业污水处理、工业污水回用、生活污水深度处理、纯水超纯水制备、海水淡化等领域。近年来，凭借政策支持力度加大、污水排放标准提高、污水资源化需求提升和膜成本降低等有利因素，水处理膜市场持续扩容，膜法水处理已逐渐成为水处理技术最主流的发展方向之一，未来市场占有率有望进一步提升。
2020年，全球水处理膜材料市场规模达到了297亿美元，预计2027年将达到390亿美元。中国市场在过去几年变化较快，2020年市场规模为85亿美元，约占全球的28.53％，预计2027年将达到128亿美元，届时全球占比将达到32.78％。而扩大到水处理膜工业的总产值，截至2019年底，中国水处理膜工业总产值已达约1641亿元，已形成千亿级别的庞大市场。
一、水处理膜简介
1.水处理膜的作用机理
水处理膜通常是指可以起到分子级分离过滤作用的一种介质。污水处理过程中，当含有杂质的污水(溶液)与膜接触，若膜两侧的压力、溶液浓度、电荷或温度存在差异，一些物质分子便会选择性地透过膜，另一些物质则会被截留，从而使污水中不同组分分离，并最终使污水净化。
2.水处理膜的分类
水处理膜被广泛应用于水处理行业的不同门类中，其种类繁多，依据不同的标准可进行不同的分类。
按照分离原理和驱动力分类这也是目前业界最为常见的分类方式之一。可分为微滤膜(MY)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等，不同种膜的特性如表1所示。
根据材料分类可分为无机膜(如陶瓷膜)、有机膜、有机无机复合膜等。
按照材料结构分类可分为均相或非均相、对称或非对称、中性或荷电等。
按照几何形状分类可分为板式、卷式、管式、中空纤维式等。
二、中国水处理膜产业分析
1.与水处理膜相关的研 *** 况分析
与水处理膜相关的发明专利数量过去20年，中国水处理膜相关发明专利公开量的发展趋势如图1所示。
如中国水处理膜专利公开数量(图1)可见，过去20年间，水处理膜相关的技术研发整体呈逐年上升趋势。2011年之前，每年公开的水处理膜专利数量基本都是个位数，而在2012年之后，发明专利数量出现明显提升。这与中国膜生物反应器(MBR)等膜法水处理市场在2012年前后进入快速增长期的进程是基本一致的。
过去20年，中国公开的水处理膜相关发明专利共计344项，与韩国(580项)相关专利在数量上存在一定差距，与美国和日本相当。这说明近年来，中国相关科研机构和企业加快了对水处理膜的研发步伐，并取得较大进展。
水处理膜相关专利申请方情况由中国专利申请人类型(图2)可见，从总数而言，水处理膜的专利申请方以企业为主，由此可见水处理膜技术研发主要是市场和应用驱动型。
但从中国专利申请人排行榜(图3)可见，位列前10名专利申请人的企业中，有3家外国企业(株式会社吴羽、LG化学株式会社、日东电工)。上榜的中国企业仅有一家(碧水源)，且专利数量相对较少，尚未实现单个企业在技术方面的绝对优势。这表明我国膜材料企业在水处理膜行业原始创新方面与世界先进水平仍存在一定差距，在膜材料产品性能突破和提升方面还存在着瓶颈。
从单个主体的申请数量可见，研发仍以高等院校科研院所(天津师范大学、东华大学、浙江大学、常州大学、中科院化学所等)为核心，企业为主体，产品开发为重点。但不可否认的现状是，高校和研究机构在科技成果转化和联系生产实际加以运用方面的能力相比一线企业较弱。这说明在水处理膜市场中，仍存在着产学研相结合的成果转化体系建设不足、转化能力较弱、转化率不高等问题。
2.水处理膜细分市场分析
超滤和微滤膜市场2020年，全球微滤膜市场总值达到25亿美元，超滤膜市场总值达到10.5亿美元。2020—2024年，预计市场总值共计将增加24.2亿美元。
超滤(UF)和微滤(MF)膜技术较为成熟，整体而言，国内外产品性能差距较小，尤其是普通超滤和微滤膜领域，市场已基本被国产膜占据。微滤膜方面，国产膜在性能上能满足要求，且具有价格优势，市场份额将有更大程度提高。超滤膜方面，近5年来我国市场保持年均15％以上的高速增长。其中超滤膜工程和MBR工程，共计占整个水处理膜材料市场的46.7％。
纳滤和反渗透膜市场2020年，全球纳滤膜市场规模达到6.8亿美元，反渗透膜市场规模为106亿美元(包括污水处理和供水等应用领域)。
中国已经成为反渗透膜最大市场。目前，中国市场反渗透膜产品的销售总额约为全球销售额的30％～35％，而产能占全球的19％，这说明在反渗透膜领域有较大的进口替代空间。
由于对材料研发及工艺控制的要求较高，国产纳滤膜尚未完全实现进口替代，国产纳滤膜产品与国外仍有较大差距，如性能不稳定，抗污染能力差，使用寿命短等。根据预测，未来几年，我国纳滤膜市场需求增速约在15％左右，这为国产纳滤膜生产商带来了机遇和挑战。
3.水处理膜相关上市公司分析
市值规模从上市公司市值情况(图4)可以看出，目前A股水处理膜概念上市公司市值最高的碧水源，总市值为243.36亿元，其他以水处理膜为主业的三达膜、沃顿科技、津膜科技等上市公司，市值仅在30亿～60亿元左右。
而由国外从事水处理膜行业的主要公司市值(图5)可知：截至2021年10月8日，市值最高的3M公司市值约合人民币6591亿元，LG化学市值约合人民币2905亿元，最低的株式会社吴羽市值约合人民币85亿元。较之中国企业，市值要高出不少。
需要说明的是，中国水处理膜行业上市公司大多都是与环保水务业务相结合，或是专业从事膜研究。而国外水处理膜行业巨头有很多都隶属于化学材料公司(如东丽、旭化成、杜邦等)或是混业经营的大型产业集团(如西门子、LG、日东电工等)，其水处理膜业务所占比例有高有低。只有法国苏伊士、美国滨特尔的业务构成与中国的水处理膜上市公司较为类似，因此在估值方面较难进行简单比较。但这也从另外一个侧面印证了，中国水处理膜行业公司规模仍然较小、体量依旧不足、尚未形成规模优势和产业链上下游一体化优势，与国际膜行业巨头的总体实力相比仍存在较大差距。
业务构成根据中国膜工业协会的数据，目前中国从事微滤膜生产的规模性企业约30多家，总产能约6000万m²/a。而国内市场微滤膜的年消费量约为5000万m²，其中国产膜约70％，进口膜约30％，且进口膜主要用于高端领域。超滤膜领域的情况也类似，国内厂家总产能1.35亿m²／a，但同期国内市场消费量约1.2亿m²，且进口超滤膜约占20％。
以上数据表明，在微滤和超滤膜市场，国内企业的产能已经高于市场消费量，尤其体现在低端产品上，这在很大程度上得益于国产膜产品的低廉价格。而用于超纯水制备、制药等领域的高端微滤膜则仍依靠进口。
在反渗透膜和纳滤膜等高附加值膜产品领域，该问题则显得更为突出。由反渗透膜市场占有率(图6)可见，美国陶氏化学、日本东丽、海德能公司的反渗透膜占据了超过70％的市场份额，国内厂家反渗透膜产品在产能性能与稳定性等指标方面都与国际巨头存在一定差距。中国具备纳滤膜生产能力的规模以上企业不到10家，上述水处理膜概念上市公司中仅有时代沃顿、碧水源和三达膜等3家公司宣称有纳滤或反渗透膜生产技术，且在产品性能、抗污染能力和使用寿命等方面与陶氏化学等国际巨头仍存在差距。
由此可见，中国水处理膜行业存在着国内厂家低端产品同质化严重、产能过剩、竞争激烈，而部分高端产品竞争力不足，仍依赖进口等问题。
值得注意的是，中化国际、万华化学等传统化工企业近期纷纷开始进军反渗透膜等高端膜市场，希望能凭借其在原料、资金和规模等方面的优势，助力中国高端膜行业实现突破。
三、结语
近20年是中国水处理膜产业的高速发展期，纵向来看，中国的水处理膜行业在薄弱基础上实现了产能和销售量的快速增长，大部分重要装备都已实现国有化，在技术研发上也取得了相当大的成绩。但横向比较，不可否认的事实是，与国外水处理膜巨头相比，中国水处理膜行业仍存在着原始创新不足、技术转化效率不高、企业体量较小、低端产品同质化严重且产能过剩、高端产品依赖进口等突出问题。水处理膜行业要蓬勃发展，相关企业要做大做强，以下几点值得考虑：
第一，强化顶层设计，明确发展方向，促进优胜劣汰，避免无序竞争。
第二，加大科技创新力度，突破高端膜技术发展瓶颈，攻克关键技术。
第三，加强企业与高校和科研院所的合作，推动科技成果快速转化。
第四，优化产业布局，通过兼并、收购、合作等多种形式帮助企业打通上下游产业链，扩张市场份额。
第五，鼓励和引导社会资本进入水处理膜产业，运用市场化机制、资本运作手段等助力企业规模化运营。
