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水处理技术和设备的发展前景

字体大小: - - xfcxd   发表于 13-11-12 11:10     阅读(751)   评论(0)     分类:清洗

 

水处理技术和设备的发展前景

来源: 发布日期:2011-03-19
水处理技术和设备的发展前景,水处理技术和设备近30年来,我国经济规模持续增长,各地城市化建设加快,尤其房地产作为城市建设的重点产业成长迅速,这推动了循环水系统治理市场需求的扩展。

一、水处理行业介绍

      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,去除或增加水中简单讲,水处理便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。水处理领域涉及的范围分为自来水的生产及供应,污水处理及其再生利用,其他水处理、利用与分配等三大类。

      从水处理行业的实际运行角度看,我们可以将其划分为循环水系统治理、水资源综合治理和自来水供应及其他特种水处理三个类别。循环水系统治理行业主要包括中央空调冷却循环水处理、冷冻循环水处理、采暖水处理,集中供暖循环水处理,工业冷却、冷冻循环水处理几个细分市场的设备生产和销售。水资源综合治理行业主要包括污水处理、景观环境水体治理、雨洪利用、城市污废水综合利用、普通生产污废水综合利用几个细分市场。自来水供应及其他主要是由自来水供应及其他水处理行业构成。

  

2010年我国水处理行业市场规模达到1000亿元,其中循环水系统治理行业为77.0亿元,水资源综合治理行业为453.4亿元,其余部分总计达到469.6亿元。这表明我国水处理市场规模巨大,构成上则是循环水系统治理和水资源综合治理行业与自来水供应及其他各占半壁江山。

      注:由于自来水供应及其他这一细分行业对水处理的技术要求较低,各类技术也较为成熟,下文的水处理行业主要研究对象为循环水系统治理和水资源综合治理行业。 
 

      二、我国水处理行业技术发展现状

      水处理行业是多学科交叉、知识密集型的高技术产业,涉及到生物、化学、机械、电子等多个领域,是国家环保产业发展水平的重要标志。20世纪90 年代以来,在国家大力推进可持续发展,建立绿色环保型节约社会的大背景下,国内的水处理企业通过引进国外的先进技术和不断的自主创新,在技术上取得了长足的进步,已经逐步缩小了与国外先进水处理技术的差距。 
 

      1、循环水系统治理技术发展现状

      循环水处理技术归根结底就是要回答在控制水质指标的前提下,如何保障系统稳定可靠运行及降低处理成本;如何有效提高浓缩倍数、节约水资源和二次污染排放等问题。目前,循环水系统治理领域的主要技术是物理方法和化学方法。

      1.1 物理法水处理技术发展

      物理法水处理技术的发展历程先后经历了强磁处理、高压静电处理、高频电磁处理及射频处理四大阶段。目前基于强磁处理和高压静电处理技术的产品因使用条件的限制已逐渐失去竞争优势,高频电磁处理及射频处理技术成为主流技术。

      1.2 化学法水处理技术

      循环水化学处理技术通过向循环水中投加水质稳定剂等化学产品的形式解决系统结垢、腐蚀及菌藻滋生问题。因容易导致二次污染及系统处理在先控制等问题,制约了化学法水处理技术的推广使用。

      1.3 循环水系统治理技术发展趋势

      目前,物理法水处理技术已经发展到较高水平的射频式物理场水处理技术,该技术在国内外集中式空调及采暖系统的循环水处理领域得到广泛应用。在实际工程应用中,射频式物理场水处理技术已经成功应用于广州大学城区域供冷与区域供热工程、北京奥运会大部分场馆、国家大剧院以及基础交通建设如北京轨道交通、天津轨道交通、南京轨道交通等工程中。

     化学法循环水处理技术的发展,是随着大型化肥石油、化工、冶金装置的引进而发展起来的。化学法处理方式应用时间较长,工艺也比较成熟。不过,化学法处理主要是通过加药设备定时或定期向水中投加定量药剂来控制水质的结垢、腐蚀及菌藻类滋生等问题,由于其运行成本高(需连续性向系统投加化学处理药剂)、容易造成水质二次污染,导致循环水水质不稳定,应用范围受到一定限制。 

      目前,地表水、地下水及污水回用等动态性补水水质逐渐应用于循环水系统,动态化的补水水质与静态化的循环水水质要求之间就产生了矛盾,因此,在物理法的静态化处理循环水主要技术指标的基础上,辅以动态化化学处理解决补水水质动态变化的物化法水处理技术较好地解决了由于补水水质波动造成循环水水质不稳定的问题,是循环水系统治理领域技术的未来发展趋势。 
 

      2、水资源综合治理技术发展

      水资源综合治理领域尚未形成具有全部功能的生产工艺,各种技术方法散见于污水、景观水、雨洪等相关水处理领域。

      2.1 污水治理技术

      目前我国污水处理中应用较多的技术包括氧化沟工艺、SBR法、CASS工艺、接触氧化法、曝气生物滤池工艺(BAF)、MBR法和速分生物处理技术等。上述方法各有优缺点,选取主要方法描述如下:

      A、CASS工艺

      CASS(Cyclic Activated Sludge System)工艺是近年来国际公认的处理生活污水及废水的先进工艺之一。其基本结构是:在序批式活性污泥法(SBR)的基础上,反应池沿池长方向设计为两部分,前部为生物选择区也称预反应区,后部为主反应区,其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行,省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统;同时可连续进水,间断排水。

      B、MBR工艺

      膜生物反应器(MBR)是一种将膜分离单元和生物处理单元结合的新型水处理技术,在近几十年来得到迅猛发展。该工艺应用中空纤维膜取代了活性污泥法中的二沉池,进行固液分离,有效的达到了泥水分离的目的。膜的高效截留作用,可以有效截留硝化菌,使其完全截留在生物反应器内,使硝化反应得以顺利进行,有效去除氨氮,避免污泥的流失,同时可以截留一时难于降解的大分子有机物,延长其在反应器的停留时间,使之得到最大限度的分解。

      但是MBR工艺仍存在如下缺点:膜造价高,膜组件使用寿命短,2~3年即需更换;容易出现膜污染;能耗高,为了加大膜通量、减轻膜污染,必须增大流速,冲刷膜表面,造成MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高。。

      C、速分生物处理技术

      速分生物处理技术是一种新型污水处理技术。该技术的原理是利用流体力学中的“流离”原理,突破传统的生物处理方法,使处理系统中单一生物环境转变为多变生物环境,使污水在集合体内多次重复发生厌氧、耗氧反应,且处理过程无需沉淀池、反冲洗和污泥处理等系统。速分生物处理技术的核心是“速分生化球”,作为生物载体,填充在专门设计的速分生化池内,附着在其上的生物膜是生化处理系统的主体作用物质。速分生化球可正常使用30年而无需更换,比传统的生物填料节约了大量的更换、维护费用。

      2.2 景观水治理技术

      目前,景观水的技术是以物理法处理为主的较为简单的处理工艺,点源处理以截污换水为主,面源处理以气浮过滤为主,内源处理以增氧清淤为主。对于景观环境水体的治理通常采用的方法有:   1)以过滤和充氧为主要特征的物理方法;2)以投放药品控制微生物为主要特征的化学方法;3)以加大与空气接触面积为主要特征的生化处理法和4)以定期接种有净水作用的微生物为主要特征的生态处理法。

      2.3 雨洪治理技术

      雨洪即雨水,属于微污染水源。收集环节处理技术上相对简单,主要是解决储存和水体保持的问题,该环节的治理技术与景观水的处理并无本质区别。

      2.4 水资源综合治理技术发展趋势

      目前,单一的处理技术无法满足水资源综合治理领域的要求,以生物修复净化处理为代表的多种技术复合是必然的发展趋势。其核心是利用高效复合型微生物或培育的水培植物、水生动植物的新陈代谢活动,对水体环境中的氨氮、亚硝酸、有机物等有害物质进行转移、转化及降解作用,降低水中污染物浓度COD值;同时光合类细菌能利用光能和水中简单的无机物进行光合作用,固定水体中的氮和磷等元素的同时,产生氧气,增加水体中的含氧量,使好氧微生物通过自身的新陈代谢作用把水中的有机污染物分解成简单的无机物进一步吸收并利用水中的氨氮、总磷等营养元素和其它可溶性污染物,降低水体富营养化程度,从而使水体得到净化和恢复,达到新的生态平衡。从技术的本质上说,这种生物修复净化技术是对自然界恢复能力和自净能力的一种强化。 
 

      三、我国水处理行业市场规模成长迅速 

      1、行业总体市场规模发展

      2008年中国循环水系统治理和水资源综合治理行业市场规模为315.2亿元,到2010年达到530.4亿元,增长速度持续提升,目前已经接近20%。


      市场规模的快速增长是双重需求因素拉动的必然结果:一是国家政策控制下的刚性需求,这主要表现在国家鼓励推动水污染治理、推动节能减排实施、重视水资源循环利用、解决缺水地区饮水问题等政策引致的需求;二是经济发展、人民生活水平提高产生的内在需求,这主要表现在城市改造升级、房地产开发中的中高档社区建设、人民对生活环境要求提升导致的公园绿地建设等几方面引致的水处理需求。第一类需求主要是促进了循环水市场、中小规模的工业污水处理市场发展,第二类则是促进了雨水、景观水处理和生活污水处理市场发展。 
 2008年11月后受经济危机影响,我国经济发展明显减速,水处理下游市场需求增长有所减缓。为了应对经济危机,我国开始实施4万亿投资计划刺激经济,2008年,中央安排了110亿用于环保基础设施建设,包括管网建设,污水处理厂建设、垃圾处理厂建设等。2009年,中央预计安排200余亿元用于环境保护工作。2009年初出台了《中华人民共和国循环经济促进法》鼓励资源再利用。这一系列的措施有利于防止我国经济发展受到经济危机因素的太大影响,预计GDP增速依然可以保持在7%以上,城市化速度将继续加快。2009年建设部统计显示,全国设市城市660个,城市人口33805万人,城市面积39.9万平方公里。按照目前42%尚无污水处理能力的城市比例匡算,我国还有277个城市涉及1.4亿人口总计16.8万平方公里需要建设各类污水处理和水资源循环利用设施,这部分市场规模保守估计每年约384亿元。按照20%的释放比例计算,每年循环水系统治理和水资源综合治理市场的新增需求规模可达77亿元;原有城市及其他地域新增需求规模保守估计可达10亿元。可以预计见,未来每年循环水系统治理和水资源综合治理市场新增需求规模可达87亿元左右,与2008年的530.4亿元规模相比增长速度达到16.4%。以此为增长速度作为预测基准(低于当前增速水平)对未来几年的市场规模进行了粗略估算,预计2009年循环水系统治理和水资源综合治理市场规模可达617.4亿元,到2013年则增长至1133.4亿元。


      2、循环水系统治理行业概况

      循环水系统治理行业主要包括中央空调冷却循环水处理、冷冻循环水处理、采暖水处理,集中供暖循环水处理,工业冷却、冷冻循环水处理几个细分市场的设备生产和销售。该类设备主要应用于商业建筑、市政工程、工矿企业、高档住宅区等工程项目。上世纪80年代以前,循环水基本不进行处理,主要采用重新补水的模式。后来引入化学法处理,但受国外药剂成本高国内药剂难以达标的限制,物理法应运而生,随着水资源稀缺性不断显现,循环水处理方法也在不断进步。经过近10年的发展,我国循环水市场取得了较快发展,但仍处于刚刚起步阶段。

      近30年来,我国经济规模持续增长,各地城市化建设加快,尤其房地产作为城市建设的重点产业成长迅速,这推动了循环水系统治理市场需求的扩展。伴随着国家推出的多项投资鼓励措施和产业振兴规划,工业用循环水处理市场需求显著提升。2005年我国循环水系统治理行业市场规模达到47.2亿元,到2008年则达到77.0亿元,增速达到17.7%。

 

      国家投资鼓励政策和城市化进程使得循环水系统治理市场需求增长得到保障,预计未来市场规模增长速度将会维持在20%左右。按照总体市场16.4%的增速作为预测基准,预计2009年循环水系统治理行业市场规模可达89.6亿元,到2013年达到164.5亿元。


      3、水资源综合治理行业概况

      水资源综合治理行业主要包括污水处理、景观环境水体治理、雨洪利用、城市污废水综合利用、普通生产污废水综合利用几个细分市场。主要应用于生活区、工矿企业、景区、大型场馆等场合。国外如法国、英国等城市化水平较高且环保意识较强的国家十分重视污水处理、雨洪利用、景观水体治理及生产生活污水利用等问题,治理比例高达80%以上。我国在该领域发展较晚,大规模污水处理市场几乎为国外企业产品垄断,景观水、雨洪利用等则是刚刚起步。

      进入2009年,随着我国各项产业振兴计划实施以及节能减排工作开展,经济危机的影响逐渐减弱。与水资源综合治理市场需求规模直接相关的城市建设、旅游业发展、工业厂房投资等领域发展平稳。国家政策推动下的水处理市场刚性需求逐渐在“十一五”末期及“十二五”期间显现,与此同时,人民不断提升的生活水平更是增加了对城市改造升级、景观水应用、生态环保用水等的需求层次。这些都有利于水资源综合治理市场需求规模的不断扩展。

      2005年我国水资源综合治理市场规模达到268.0亿元,到2008年则达到453.4亿元,平均增速将近20%。


      影响水资源综合治理市场需求规模发展的因素主要是环境污染现状及国家产业政策,这与我国经济发展与人民生活水平提升有直接关系。目前我国是世界第二大经济体,而且GDP增长依然保持在7.0%以上,预计未来几年这一趋势将会继续保持。这使得水资源综合治理市场需求扩展得到保障,预计未来市场规模增长速度将会维持在20%左右。中国经济报告课题组按照总体市场16.4%的增速作为预测基准,预计2009年水资源综合治理市场规模可达527.8亿元,到2013年达到968.9亿元。

 

      四、水处理行业发展迅速,市场需求规模持续扩张

      1、水处理市场进入快速发展期 

      2007年以来,随着我国经济发展和城市建设,各地区水处理需求增大。国家从政策上鼓励节能环保和节约用水使得循环水处理和水资源综合治理产业迅速崛起。这一时期是行业快速发展的阶段,国内企业相对较少,业务同质化程度低,在新型水处理市场领域外资企业还没有对本土企业造成实质性竞争。总体来说,水处理市场处于快速发展期,这有利于各类中小企业发展。

      2、政策鼓励循环水系统治理和水资源综合治理下游市场增大投资

      从“十一五”规划起国家即重视环保投入,GDP1.35%的投资目标使得循环水系统治理和水资源综合治理行业收益明显。我国是缺水国家,人均水资源占有率仅有2300立方米,国家十分重视水资源的保护和循环利用。国家鼓励循环经济、支持可持续发展、强力推行节能减排、重视绿色环保产业发展这些都涉及到节约水资源、加大综合利用程度的诉求。在城市污水治理上国家提出了70%的治理率目标,各地区的城市污水处理厂建设、景观水体治理、工业污废水综合利用等项目投资明显增大。循环水处理和水资源综合治理下游市场的投资必然拉动设备制造和工程集成服务需求增长,这对于行业发展十分有利。

      3、城市化进程及房地产建设拉动城市水资源治理需求扩张

      我国还处于城市化的中级阶段,城市化率仅为45.7% ,距离国外发达国家70%以上的指标要求距离还很大。这使得我国经济增长中相当部分得益于房地产、市政工程、基础设施等建设投资。城市建设及房地产相关市场发展必然要求配套的城市管网、给排水、雨洪处理、生态景观水体治理等需求扩展。这是人民生活水平提升要求城市具备的基本功能。可以说,循环水系统治理和水资源综合治理行业随着我国的城市化进程发展将持续保持需求增长,这是为了几十年内不可逆转的发展趋势。

      4、市场供求状况有利于行业发展

      在国家产业政策和经济持续快速发展因素的拉动下,水处理规模在不断上升。同时受到环境恶化的影响,对水处理的要求标准也在不断提高,例如新建的污水处理厂要求氮、磷的排放标准由以前的一级B提高到一级A标准。因此,将有一些纯粹的设备供应商因标准的提高而被淘汰,同时拥有核心技术的企业将在不断扩大的市场中占据高端市场。

      (1)国家水处理相关政策导向

      国家水处理相关政策是引致循环水系统治理和水资源综合治理行业供求格局变化的主要原因之一。国家鼓励水处理产业发展,从“十一五”开始即支持各地区加大投资力度增建污水处理厂、开展水体治理和污染防治,这些都是拉动水处理下游市场需求的措施。预计未来几年,由于政策引致的刚性需求增长将会使得行业呈现出供给不足的特点。除对水处理下游市场需求增长的鼓励政策外国家还对从事环保产业尤其是水资源治理的相关企业进行大力支持,从税收优惠到放宽上市融资条件等都促进了企业的业务拓展,这有利于推进循环水系统治理和水资源综合治理行业供给水平的提升。

      (2)社会经济发展与城市建设

      我国社会经济持续增长使得人民生活水平显著提高,而我国尚处于城市化进程的发展阶段城市市政工程、房地产建设等依然是社会投资重点。这两项都使得各城市对于生态环境、景观水体、生活用水治理的需求增长较快,城市升级改造基本都着眼于改善生活环境提高生活质量,水资源的利用与循环再生都是投资重点。此外,经济发展也依赖于工矿企业的投资建设,由于国家重视节能减排以及环境保护,工业污水治理是企业投资建设的硬性条件。这使得工业污废水治理需求、工业循环水处理需求受政策影响表现刚性增长。上述原因是引致未来循环水处理和水资源综合治理行业市场需求规模持续增长的主要动力,也是形成需求拉动供给这一格局的关键原因。

 

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