行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 环保工程及服务 证券 研究报告 2020 年 06 月 19 日 投资 评级 行业 评级 强于大市 (维持 评级 ) 上次评级 强于大市 作者 郭丽丽 分析师 SAC 执业证书编号： S1110520030001 guolilitfzq 靳晓雪 分析师 SAC 执业证书编号： S1110520050002 jinxiaoxuetfzq 杨阳 分析师 SAC 执业证书编号： S1110520050001 yangyangatfzq 资料 来源： 贝格数据 相关报告 1 环保工程及服务 -行业深度研究 :尾气后处理：市场空间大幅扩容，国产替代有望加速 2020-06-07 2 环保工程及服务 -行业专题研究 :环卫行业专题 1：环卫行业高增长的五问五答 2020-04-23 3 环保工程及服务 -行业研究周报 :市场流动性宽松 +基建投资加码，关注低估值高成长环保标的 2020-03-15 行业走势图 污水资源化如何形成千亿市场规模？ 发展污水回用的背景 我国人均水资源量地区分布极不均匀 ， 东部发达地区人均水资源短缺现象较为严重。 同时水污染问题仍然十分严重。污水再生回用是解决水资源短缺问题的最佳方案，具有可靠性、多样性、可行性及良好的生态效益。 我国污水回用的发展现状 与 日本、美国、以色列等国家 相比， 我国 污水回用 相对来说 起步较晚 。 我国在 50 年代开始采用污水灌溉方式回用污水，污水回用事业大致经历了起步、技术储备、示范工程引导、全面启动等阶段，截止 2018 年，我国城镇再生水利用量 94.02 亿立方米，全国污水再生利用率（污水再生利用率 =污水再生利用量 /污水处理总量）为 15.98%。分省份来看，北京、山东、内蒙古、天津、广东、河北、山西、江苏、河南等省份污水再生利用率较高，上海、江西、广西、西藏等地还未启动再生水利用。 污水回用的技术路线比较 现代污水处理技术可以分为一级、二级和三级处理工艺，污水回用即三级处理工艺，大致可分为以物化处理为主的 “老三 段”工艺 （混凝 -沉淀 -过滤）、以生物反应为主的 生物处理技术 （ BAF）、以超滤、微滤和反渗透膜技术为主的 “膜处理”工艺 。其中，“膜处理”工艺又可分为以超滤或微滤为主的“单膜”工艺、以超滤或微滤 + 反渗透的“双膜”工艺和以污水为水源的“膜生物反应器（ MBR）”工艺。 从污水回用的用途角度看膜技术的适用性 目前再生水主要有 五大类回用途径 ，即城市杂用、景观环境、工业用水、地下水回灌和农田灌溉，分别有不同的水质标准。若以北京市再生水回用用途为例，景观环境用水占比 92.1%，对有机物 BOD5 和营养盐类指标氨氮、总氮 、总磷的要求较高，膜技术具有较好的适用性。 膜工艺的市场空间测算 我们假设到 2025 年，各省再生水利用率将较当前明显提高，假设 2025 年全国再生水利用率将从目前的 15.98%提升至 35%。 预计 2021-2025 年再生水利用设施建设 -膜工艺总投资额为 1055-2110 亿，其中膜材料销售及换膜市场约 333 亿元。 相关标的 污水资源化将打开膜工艺在污水领域的应用市场， 建议关注 【碧水源】（ MBR+DF 双膜应用的开拓者） 、 【金科环境】 （ 专注膜应用市场，通用平台装备填补国内空白） 、 【三达膜】 （膜技术全产业链专家） 。 风险 提示 ： 污水资源化政策低于预期、政策执行低于预期 、项目进度慢 -16%-12%-8%-4%0%4%8%12%2019-06 2019-10 2020-02环保工程及服务 沪深 300行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 内容目录 1. 发展污水回用的背景 . 4 1.1. 水资源分布极不均匀 . 4 1.2. 水污染问题严重 . 4 1.3. 污水回用优势显著 . 5 2. 我国污水回用的发展现状 . 5 2.1. 起步阶段： 1985 年以前 . 5 2.2. 技术储备、示范工程引导阶段： 1986-2000 年 . 5 2.3. 全面启动阶段： 2001 年以后，以 “ 十五 ” 纲要明确提出污水回用为标志。 . 5 3. 污水回用的技术路线比较 . 8 3.1. 老三段处理工艺 . 8 3.2. 生物处理工艺 . 9 3.3. 膜工艺 . 10 3.3.1. “ 单膜 ” 工艺 . 12 3.3.2. 双膜工艺 . 12 3.3.3. 膜生物反应器 . 12 4. 从污水回用的用途角度看膜技术的适用性 . 13 5. 膜工艺的市场空间测算 . 15 6. 相关标的 . 17 6.1. 碧水源： MBR+DF 双膜应用的开创者 . 17 6.1.1. 股东层面拐点：中交集团入主，实控人拟变更为国务院国资委 . 17 6.1.2. 战略拐点：主动收缩投资类业务，聚焦膜设备生产制造 . 17 6.1.3. 现金流拐点：经营性现金流明显好转 . 17 6.1.4. 业绩拐点： PPP 阵痛逐步消化，业绩增长可期 . 17 6.2. 金科环境：专注膜应用市场，通用平台装备填补国内空白 . 18 6.2.1. 三大核心技术 . 18 6.2.2. 膜通用平台降低运营成本 . 18 6.2.3. 营收与利润保持较高的复合增速 . 18 6.3. 三达膜：膜技术全产业链专家 . 18 6.3.1. 膜技术应用的开拓者 . 18 6.3.2. 水务运营投资初具规模 . 18 7. 风险提示 . 19 图表目录 图 1： 2018 年全国各省市人均水资源量分布（立方米 /人） . 4 图 2： 2018 年七大流域和浙闽片河流、西北诸河、西南诸河水质状况 . 4 图 3：国内部分污水回用工程实例 . 6 图 4：我国历年再生水利用量 . 7 图 5： 2018 年各省污水再生利用情况 . 7 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 图 6：污水深度处理工艺路线的示意图 . 8 图 7：混凝 -沉淀 -过滤工艺流程 . 8 图 8：微絮凝工艺流程 . 9 图 9：曝气生物滤池原理示意图 . 10 图 10：曝气生物滤池工艺流程图 . 10 图 11：超 /微滤、纳滤和反渗透三项膜技术对比 . 11 图 12：超滤膜工艺流程 . 12 图 13：膜生物反应器的工艺流程 . 12 图 14：不同水质标准比较 . 13 图 15： 2018 年北京市再生水用途 . 13 图 16：再生水各工艺出水水质与景观环境用水标准对比 . 14 图 17：北京市各再生（中）水处理厂概况表 . 15 图 18：再生水利用率（ %） . 15 图 19：膜工艺市场空间测算 . 16 图 20：碧水源新增订单中 EPC 业务订单量占比明显提升 . 17 图 21：碧水源新增订单中 EPC 业务订单金额占比明显提升 . 17 图 22：碧水源新增投资类订单数量显著下降（单位：个） . 17 图 23：碧水 源新增投资类订单金额显著下降（单位：亿元） . 17 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4 1. 发展污水回用的背景 1.1. 水资源分布极不均匀 根据国际常用水紧缺指标标准，人均年水资源量少于 1700 立方米为水紧张警戒线，少于 1000 立方米为缺水警戒线。截至 2018 年，我国人均水资源为 2008 立方米，略高于水紧张警戒线。同时，我国水资源地区分布极不均匀，人均水资源较为丰富的地区多分布在西藏、青海等西部省份，而在东部发达地区，人均水资源短缺现象较为严重。全国范围内，有 17 个省市人均水资源低于 1700 立方米，其中 11 个省市低于 1000 立方米，北京、上海、天津等大城市人均水资源甚至不足 200 立方米。 图 1： 2018 年全国各省市人均水资源量分布（立方米 /人） 资料来源： wind、金科环境招股书 、 天风证券研究所 注： 2018 年青海和西藏的人均水资源未在图中完全展示，数字分别为 16018 立方米、 136805 立方米。 1.2. 水污染问题严重 根据生态环境部发布的 2018 中国生态环境状况公报， 2018 年，全国地表水监测的 1935个水质断 面（点位）中， 类比例为 71.0%，比 2017 年上升 3.1 个百分点；劣 类比例为 6.7%。 海河、辽河、淮河、松花江、黄河流域水质状况较差。 图 2： 2018 年七大流域和浙闽片河流、西北诸河、西南诸河水质状况 资料来源： 2018 年中国生态环境状况公报 、 天风证券研究所 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5 地下水污染较为严重。 2018 年，全国 10168 个国家级地下水水质监测点中， 类水质监测点占 1.9%， 类占 9.0%， 类占 2.9%， 类占 70.7%， 类占 15.5%。全国 2833 处浅层地下水监测井水质总体较差。 类水质监测井占 23.9%， 类占 29.2%， 类占 46.9%。 1.3. 污水回用优势显著 根据 城市污水再生回用基础设施优化研究 （作者：高盼）， 面对水资源短缺，一般有以下几种解决方式：跨流域调水、地下水超采、提高用水效率、雨水海水及污水的再生回用。 相对其他水短缺解决措施，污水回用优势有以下几点： 可靠性： 污水再生回用提供了可靠的水源，因为城市污水产生 较 大（一般供水量的 75%），即使在干旱年份水量也很充足，能够实现连续稳定供水。 多样性： 污水再生处理工艺可以实现再生水的非饮用应用，并可以 生产 满足饮用水质量要求的饮用水，实现不同途径的污水再生回用。 可行性： 再生水制水成本低，成本效益高，污水再生回用系统灵活性和适应性强，便于实施。 生态效益： 污水再生回用可以减少对水源的开发，保护新鲜水源，通过减少污水排放减轻城市污染物对受纳水体的污染，保护环境。 2. 我国污水回用的发展现状 根据 城市污水再生回用费用模型与成本分析 （作者：刘小英） 国际上日本、美国、以色列等国家都在污水回用方面积累了丰富的经验，相对来讲我国污水回用起步较晚，无论在规划还是技术研究方面都存在较大差距。 我国在 50 年代开始采用污水灌溉方式回用污水，而将污水经深度处理后回用于城市生活和工业生产仅有 20 年历史。我国的污水回用事业大致经历了三个阶段： 2.1. 起步阶段： 1985 年以前 建设部在“六五 ”专项科技计划中，最先列入污水回用课题，分别在青岛、大连展开试验探索，大连小试预 1983 年通过鉴定，成为我国首例污水回用的城市；青岛中试 1984 年完成。 2.2. 技术储备、示范工程引导阶段： 1986-2000 年 对污水回用展开了系统研究，并以大连、太原、天津、泰安、燕山石化为依托工程，开展工程试验，“九五”期间通过对单项技术成果和示范工程筛选整理优化，提供了系统完整的集成化技术，并进行城市污水地下回灌深度处理技术的研究。 2.3. 全面启动阶段： 2001 年以后，以“十五”纲要明确提出污水回用为标志。 “十五”期间的攻关专项为水资源安全保障，课题为污水资源化利用技术与示范，包括城市污水回用于工业冷却、市政景观、农田灌溉、生活 杂水 的水质处理技术与示范，预污水地下回灌水质技术与示范，油田废水及其他工业废水再生利用处理技术及示范和水工业关键技术设备的开发与产业化四项内容。自此，全国开始全面启动污水回用工程，同时国家在政策和资金上给予支持。 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6 图 3： 国内部分污水回用工程实例 资料来源： 城市污水再生回用费用模型与成本分析 （作者：刘小英） 、 天风证券研究所 2018 年，我国城镇再生水利用量 94.02 亿立方米，全国污水再生利用率（ 污水再生利用率=污水再生利用量 /污水处理总量 ） 为 15.98%。 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7 图 4： 我国历年再生水利用量 资料来源： 住建部统计年鉴、 天风证券研究所 分省份来看，北京、山东、内蒙古、天津、广东、河北、山西、江苏、河南等省份污水再生利用率较高，上海、江西、广西、西藏等地还未启动再生水利用。 图 5： 2018 年各省污水再生利用情况 资料来源： 2018 年城乡建设统计年鉴 、 天风证券研究所 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 8 3. 污水回用的技术路线比较 根据 北京市再生水工艺 评价 及优化研究 （作者：杨英杰）， 城市污水处理方法，按照处理过程可以分为物理化学法、化学处理法和生物处理法三类。现代污水处理技术，可以分为一级、二级和三级处理工艺。 一级污水处理工艺 主要去除污水中的悬浮固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理要求； 二级污水处理 工艺 主要祛除污水中呈交替和溶解性状态的有机污染物，主要采用生物处理法； 三级污水处理即 深度 处理工艺 ，是在一级、二级处理后，进一步去除难以降解的有机物、氮、磷等能够导致水体富营养化的可溶性有机物等。 图 6：污水深度处理工艺路线的示意图 资料来源： 金科环境招股说明书、 天风证券研究所 再生水处理工艺大致可分为以物化处理为主的 “ 老三段 ” 工艺 （混凝 -沉淀 -过滤）、以生物反应为主的生物处理技术（ BAF）、 以超滤、微滤和反渗透膜技术为主的 “ 膜处理 ” 工艺。其中， “ 膜处理 ” 工艺又可分为以超滤或微滤为主的 “ 单膜 ” 工艺、以超滤或微滤 + 反渗透的 “ 双膜 ” 工艺和以污水为水源的 “ 膜生物反应器 （ MBR） ” 工艺。 3.1. 老三段处理工艺 根据 北京市再生水工艺 评价 及优化研究 （作者：杨英杰） ， “老三段”处理工艺的主要流程是 : 城市污水处理厂出水 +混凝、沉淀或澄清或微絮凝 + 过滤 + 消毒。处理工段包括 :进水泵池、混合反应池、沉淀池、 滤池、清水池、送水泵站。 图 7： 混凝 -沉淀 -过滤工艺流程 资料来源： 北京市再生水工艺 评价 及优化研究 （作者：杨英杰） 、 天风证券研究所 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 9 图 8： 微絮凝工艺流程 资料来源： 北京市再生水工艺 评价 及优化研究 （作者：杨英杰） 、 天风证券研究所 根据 我国城市污水处理回用现状与发展趋势 （作者：李亚娟等）， 此工艺可有效地去除二级出水中残留的悬浮态和胶态固体物质，使水中浊度大大降低，并能使水中的 SS、浊度、 BOD、 COD、磷、重金属、细菌及病毒的浓度进一步降低。但对凯式氮或氨氮基本上没有去除作用，且针对较高的总溶解性固体处理功能较差。 “ 老三段 ” 工艺再生水厂投资约为 1000 1500 元 /( m3·d) ，水处理总 成本约为 1 元/m3，与 “ 膜处理 ” 工艺相比较，投资较小，工艺简单，技术成熟，便于操作，但占地面积大，基建成本高。从回用目的来看， 传统的 “ 老三段 ” 工艺处理后的再生水回用于工业和城市杂用较多，少部分回用于景观环境。 3.2. 生物处理工艺 根据 北京市再生水工艺比较及优化研究 （作者：杨英杰） ， 生物处理 工艺，污水流经生物 滤池 ( 曝气生物滤池、滤布滤池等 ) 后，再进行混凝、沉淀或澄清、过滤处 理。 生物曝气滤池 (Biological Aerated Filter 简称 BAF)是 20世纪 80年代研究开发的新型 微生物附着型再生水处理工艺。曝气生物滤池可以看成是生物接触氧化法的一种特殊形式。 BAF 通常由粒状的填料床组成，曝气装置安装在填料床承托层或靠近它的地方，流 过反应器的水既可以是上流式也可以是下流式，水中的底物和充足的氧气使填料表面附着生物膜，填料上所附的生物膜通过微生物氧化分解作用、填料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形 成的食物链分级捕食作用，以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用， 使其对水中污染物质具有良好的去除效果 。除主要依靠填料上的生物膜外，滤池中尚有一定浓度类似活性污泥的悬浮生物量，对污水也有一定的处理作用。填料本身可截留 SS，因此生物膜滤池可同时完成生物处理与固液分离。该工艺具有去除 SS、 COD、 BOD、硝化、脱氮、除磷的作用。曝气生物滤池具有容积负荷、水力负荷大，水 力停留时间短，出水水质好的特点。 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 10 图 9： 曝气生物滤池原理示意图 资料来源： 北京市再生水工艺 评价 及优化研究 （作者：杨英杰） 、 天风证券研究所 根据文献 北京市再生水工艺比较及优化研究 （作者：杨英杰） 中的案例，以北京某再生水厂 E 厂为曝气生物滤池的代表，对此工艺的投资、运行成本及进、 出水水质进行分析。该再生水厂采用曝气生物滤池工艺，处理规模为 100,000m3/d。 主要的再生水用户有：城市河湖景观用水、城市住宅小区冲厕、洗车行洗车、园林部门绿化、工业循环冷却等，大部分再生水用户要求再生水水质达到城市景观用水标准。 图 10： 曝气生物滤池工艺流程图 资料来源： 北京市再生水工艺 评价 及优化研究 （作者：杨英杰） 、 天风证券研究所 投资估算根据建设部全国市政投资估算指标，结合北京地区概预算定额及工程实际情况编制，估算基期是 2009 年 ，按照规模 10 万吨 /日进行投资建设，工程总投资约 19357 万元，平均每吨水投资 1935 元 /吨 ，运营成本 1.26 元 /吨。 3.3. 膜工艺 根据文献 北京市再生水工艺 评价 及优化研究 （作者：杨英杰）提到的， 随着膜处理工艺的日趋成熟和投资成本的逐年下降，为了达到日益严格的水质标准的要求并节约水厂建设用地，近年来美国、法国、英国、日本等许多国家都相继采用膜工艺取代传统的水处理工艺，设立了微滤、超滤和纳滤处理的水厂。近十几年来，膜分离技术在水处理领域已取得了重要突破，膜技术可能成为二十一世纪中期最有发展前途的高科技之一。 根据膜的孔径的不同（或截留分子量的不同），可将膜分为微滤膜 (膜孔径 0.1 1m)、超滤膜 (膜孔径 0.001 0.1m)、纳滤膜 (膜孔径 0.001 0.005m)和反渗透膜 (膜孔 径 0.0001 0.005m)。