2019年中国生活污水处理行业概览.pdf

1 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 2019 年中国生活污水处理行业概览 分析师：叶圣豪 2019 年 11 月 概览标签：生活污水处理、工业废水处理、绿色环保、臭氧应用 概览摘要：生活污水指居民在日常生活中排出的污水，含有脂肪、尿素、氨氮等有机污染 物和寄生虫卵、肠道传染病毒等大量病原微生物。生活污水处理是将生活污水中含有的有 害物质和污染环境成份清除、降解做无害处理，使水质达到工业、农业用水或回灌补充地 下水标准的活动。根据污水排放量及需求量进行分析测算，2014-2018 年间，中国生活 污水处理行业市场规模由 1,500.3 亿元增长至 1,700.8 亿元，复合增长率达到 3.2%。 污水处理装备标准化、成套化 标准化、成套化的污水处理设备在出厂前综合考虑应用水体的环境及污染状况，具有建设时间短、适应性 强、见效快的特征。在政策压力下，中国城市需要投运周期短、处理见效快的污水处理服务。因此，地方 政府在原有污水处理工程基础上改造升级标准化、成套化的污水处理设备可迅速达到城市污水处理的政策 要求，处理城市黑臭水体。 加速与物联网技术融合，建立全面监控防治体系 伴随着现代化信息技术数据传输速度、数据储存和信息处理容量的提升，物联网技术已逐步运用到产业发 展中，为产业改革升级提供系统化服务，为传统产业赋能。在生活污水处理领域，物联网技术可有效提升 处理效率，改造传统业务流程。 中国城镇生活污水处理能力不断增长，但城市与乡镇污水处理能力差异巨大 在中国城镇化率持续提升背景下，城镇排水管道、排污线路等设施不断完善，同时中国生活污水处理固定 资产投资额持续上升，带动污水处理设施规模增加，中国污水处理能力在 2008-2017 年由 12,157.0 万 m3/日增长至 20,354.8 万 m 3 /日， 年复合增长率达 5.9%。与此相对的是， 2017 年中国乡镇污水处理能力 为 3,317.8 万 m 3/ 日，在生活污水处理中占比仅为 16.3%，污水处理能力有待提升。 企业推荐： 栗田工业 北京科奥比 上海野村水处理 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任 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中国水质分类 . 19 图 3-1 中国城市生活污水排放量及城镇化率，2008-2017 年 . 20 图 3-2 中国城市生活污水处理固定资产投资额及增速，2008-2017 年 . 21 图 3-3 中国城镇生活污水处理能力及占比，2008-2017 年 . 22 图 3-4 中国村镇生活污水处理覆盖比例，2013-2017 年 . 23 图 3-5 中国污水处理率低于 90%的县城省份，2017 年 . 23 图 3-6 中国生活污水处理模式分类 . 24 图 3-7 中国生活污水处理行业市场规模（依生活污水量计） . 24 图 4-1 中国城镇生活污水防治法规政策一览 . 26 图 4-2 中国农村生活污水防治法规政策一览 . 27 图 5-1 一体化污水处理设备及其优势 . 28 图 5-2 物联网污水处理设备及其优势 . 29 图 6-1 中国生活污水处理行业主要从业企业 . 31 图 6-2 苏州栗田污水处理部分药剂一览 . 32 5 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 图 6-3 科奥比部分产品一览 . 33 图 6-4 科奥比污染地下水处理技术 . 33 图 6-5 野村微科学 HERO 系统 . 34 图 6-6 电去离子（EDR）系统 . 35 6 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 1 方法论 1.1 研究方法 头豹研究院布局中国市场， 深入研究 10 大行业， 54 个垂直行业的市场变化， 已经积累 了近 50 万行业研究样本，完成近 10,000 多个独立的研究咨询项目。 研究院依托中国活跃的经济环境，从环境保护、生活污水处理、烟气处理、垃圾分 类领域着手， 研究内容覆盖整个行业的发展周期， 伴随着行业中企业的创立， 发展， 扩张， 到企业走向上市及上市后的成熟期， 研究院的各行业研究员探索和评估行业 中多变的产业模式，企业的商业模式和运营模式，以专业的视野解读行业的沿革。 研究院融合传统与新型的研究方法， 采用自主研发的算法， 结合行业交叉的大数据， 以多元化的调研方法， 挖掘定量数据背后的逻辑， 分析定性内容背后的观点， 客观 和真实地阐述行业的现状， 前瞻性地预测行业未来的发展趋势， 在研究院的每一份 研究报告中，完整地呈现行业的过去，现在和未来。 研究院密切关注行业发展最新动向，报告内容及数据会随着行业发展、技术革新、 竞争格局变化、政策法规颁布、市场调研深入，保持不断更新与优化。 研究院秉承匠心研究， 砥砺前行的宗旨， 从战略的角度分析行业， 从执行的层面阅 读行业，为每一个行业的报告阅读者提供值得品鉴的研究报告。 头豹研究院本次研究于 2019 年 11 月完成。 7 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 1.2 名词解释 中水： 再生水、 回用水， 城市内一个小区或确定的大型建筑物系统内的污水经处理后达 到一定的水质标准，可在一定条件下重复使用的非饮用水。中水主要用于绿化或清洁， 目前中水产业规模较小。 BOT 模式： Build-Operate-Transfer， 基础设施投资、 建设和经营的一种方式。 以政府 和私人机构之间达成协议为前提， 由政府向私人机构颁布特许， 允许其在一定时期内筹 集资金建设某一基础设施并管理和经营该设施及其相应的产品与服务。 TOT 模式：Transfer-Operate-Transfer，政府部门或国有企业将建设完成项目的一定 期限的产权或经营权， 有偿转让给投资人， 由其进行运营管理， 投资人在约定的期限内 通过经营收回全部投资并得到合理的回报， 双方合约期满之后， 投资人再将该项目交还 政府部门或原企业的一种融资方式。 活性污泥法： 一种污水的好氧生物处理法， 由英国的克拉克和盖奇于 1913 年在曼彻斯 特的劳伦斯污水试验站发明并应用。 格栅：一种用于连续自动拦截并清除水体中各种杂物的水处理设备。 BOD：Biochemical Oxygen Demand，生化需氧量或生化耗氧量，水中有机物等需 氧污染物质含量的一个综合指示。 COD：Chemical Oxygen Demand，化学需氧量或化学耗氧量，水质污染度的重要指 标，其值越小，说明水质污染程度越轻。 NH 3 -N：氨氮含量指标，含量越高水体受污染程度越高。 TP： Total Phosphorous， 废水中以无机态和有机态存在的磷的总和， 衡量水污染程度 的指标之一，数值越大，水质污染程度越高。 TDS：Total Dissolved Solids，水中溶解组分的总量。TDS 值代表水中溶解物杂质含8 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 量，TDS 值越大，说明水中的杂质含量大，水质污染越严重。 SS：Suspended Solids，悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物 及泥砂、黏土、微生物等。 流离： 在流动过程中， 因流体在流速上存在差别， 流体中的悬浮物会向流速慢的地方聚 集，最终实现固液分离。 9 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 2 中国生活污水处理行业市场综述 2.1 中国生活污水处理行业定义及分类 生活污水指居民日常生活排出的污水。生活污水中通常含有脂肪、尿素、氨氮等有机污 染物和寄生虫卵、肠道传染病毒等大量病原微生物。 由于有机污染物极不稳定， 易腐化产生 恶臭， 细菌和病原体以有机物为养料繁殖， 易导致传染病的蔓延， 因此生活污水排放前必须 进行处理。 生活污水处理是将生活污水中含有的有害物质和污染环境成份清除、降解做无害处理， 使水质达到工业、农业用水或回灌补充地下水标准的活动。 根据污水水质特性、 污水处理目 标等要求，生活污水处理工艺可分为物理处理法、化学处理法、生物处理法三大类，方法介 绍及细分类如下： （1） 物理处理法 通过物理作用分离、 回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物 （包括油膜和油珠） 的废 水处理法，可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。 （2） 化学处理法 通过化学反应来分离去除生活污水中的污染物或将其转化为无害物质的方法。 其中， 混 凝、中和、氧化还原法以投加药剂产生化学反应为基础方法。萃取、汽提、离子交换、电渗 析反渗透等方法是以传质作用为原理的污水处理方法。 （3） 生物处理法 通过微生物的代谢作用，将生活污水中的有机污染物转化为稳定、无害的物质的方法。 生物处理方法可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种方法， 其中， 需氧生物处理分为活性 污泥法和生物膜法。 10 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 生活污水与工业废水在来源、包含杂质、处理方式、处理价格上有较大差别。由于分开 处理生活污水及工业废水须建设大量管道以防互相污染，且污水中包含杂质存在不可确定 性， 统一对各项污染物进行清除更为妥善， 故当前中国绝大多数城市的工业废水和生活污水 处理采用混合处理模式（见图 2-1） 。 图 2-1 中国工业废水及生活污水处理流程 来源：头豹研究院编辑整理 2.2 生活 污水处理流程 生活污水处理按照处理流程划分，可分为一级、二级和三级处理（见图 2-2） 。 11 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 图 2-2 污水处理各级处理效果及特点 来源：头豹研究院编辑整理 （1）一级处理 生活污水由管道进入污水处理厂后， 首先进行污水一级处理， 主要去除污水中呈悬浮状 态的固体污染物质。处理前，混合污水通常包含大颗粒杂质、有机物、病原微生物及重金属 离子等。 一级处理时， 首先使用污水提升泵提升污水， 后流经格栅或砂滤器对水中的杂质进 行粉碎及过滤处理， 以去除大颗粒杂质。 当污水在砂滤器中经过砂水分离后， 将其排出初次 沉淀池，进行二级处理（见图 2-3） 。经过一级处理的污水，BOD 可去除 30%左右，但仍 达不到排放标准。 12 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 图 2-3 中国生活污水处理流程及涉及设备 来源：头豹研究院编辑整理 （2）二级处理 生活污水二级处理主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD 物 质)。处理时，先将初次沉淀池中的水排入生物处理设备（氧化池或生物滤池） 。在生物处理 设备中，可通过活性污泥法或生物膜法，用曝气、废水分离的方式（活性污泥法）或生物膜 吸附的方式（生物膜法）减少污水中的有机物。处理完毕后，将污水由生物处理设备的出水 口排入二次沉淀池， 并根据水质情况直接消毒并排放或继续进行三级处理。通常，二级处理 可将生活污水中的有机污染物质(BOD，COD 物质)去除 90%以上。 （3）三级处理 生活污水三级处理主要处理难降解的有机物、 氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性 无机物等。三级处理方法包括离子交换法、电渗析法、生物脱氮除磷法、活性炭吸附法等， 对污水中的离子及有可溶性无机物处理效果较好， 可消除污水中几乎全部的颗粒物杂质及有 害化合物等污染物。 13 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 2.3 中国 生活污水处理行业商业模式分析 目前中国生活污水处理行业内主要的经营服务可分为建设期服务、 运营期服务和投资运 营服务三大类型，其中，行业内比较常见且特有的经营模式有： （1）以环境工程 EPC 模式提供建设期服务 环境工程 EPC 模式是指受客户委托，按照合同约定提供污水处理环境工程的设计、设 备采购、工程施工、安装调试、试运行（竣工验收）等全过程或若干阶段的服务，并对建设 工程的质量、安全、工期、造价全面负责。当前中国采用环境工程 EPC 模式的项目包括四 川省成都科学城生态水环境工程项目、 黑水河鱼类栖息地生态修复工程 EPC 总承包项目等。 （2）以委托运营模式提供运营期服务 委托运营模式指由客户建设污水处理设施， 建成后委托企业进行专业化运营， 并支付一 定的运营费用。 委托运营模式降低了客户运营成本， 同时降低企业前期资金投入风险。 当前 采用委托运营模式的项目包含荔浦县乡镇污水处理设施委托运营招标项目、 微山县南阳镇人 民政府污水处理厂运营管理项目等（见图 2-4） 。 图 2-4 中国环境工程 EPC 模式及委托运营模式项目一览 来源：头豹研究院编辑整理 （3）投资运营服务模式 BOT 模式 14 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 BOT 模式是由企业与政府或其授权方签订特许经营协议 ，由企业新设项目公司，在 协议约定的期限内，由项目公司承担污水处理设施投资、建设、运营。在运营期间，项目公 司向政府收取污水处理费用， 以此来支付营运成本并获取投资回报。 特许经营期结束， 项目 公司将污水处理设施整体无偿移交给政府。当前采用 BOT 模式进行运营的项目包括陕西汉 中污水处理特许经营权 BOT 项目、福建闽侯县荆溪污水处理厂 BOT 项目等。 TOT 模式 TOT 模式是指由政府或其授权方将建设好的污水处理设施在特许经营期有偿转让给企 业进行运营管理。 企业向政府收取污水处理费用， 以此来支付营运成本并获取投资回报。 特 许经营期结束，企业将污水处理设施整体无偿移交给政府部门或其授权方。当前采用 TOT 模式进行的项目包括沂源县污水处理 TOT 项目、平原县污水处理厂 TOT 项目等。 PPP 模式 PPP 模式是指政府与企业建立合作关系，通过采用 BOT、TOT、BOO、委托运营等运 作方式完成污水处理项目。 目前， PPP 模式是国家政府部门积极推进的一项合作模式， 通过 引进社会资本并建立多种可选择运作方式来提高污水处理项目的运营效率、优化风险分配、 促进创新和公平竞争。当前采用 PPP 模式运营的项目包括山东济南唐冶新区污水处理 PPP 项目、湄潭县城协育污水处理厂建设工程 PPP 项目等（见图 2-5） 。 15 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 图 2-5 中国投资运营服务模式项目一览 来源：头豹研究院编辑整理 2.4 中国生活污水处理行业产业链 中国生活污水处理产业链上游主要包括生活污水处理器械生产企业、生活污水处理化学品 生产企业及拥有生活污水处理需求的企业及个人； 产业链中游由污水处理项目运营企业组成； 产 业链下游主要包含水务处理公司（见图 2-6） 。 16 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 图 2-6 中国生活污水处理行业产业链 来源：头豹研究院编辑整理 2.4.1 上游分析 中国生活污水处理产业链上游主体为生活污水处理器械、化学品生产企业及拥有废水处理 需求的企业及个人。生活污水处理设备成本分为原材料费用、人工费用及其他费用（管理、 日常维护、机器折旧等） ，其中原材料费用占比 30%-40%，人工费用占比 20%-30%，其他 费用占比 30%-50%。 （1）生活污水处理器械 生活污水处理行业所使用的废水处理器械包含过滤筛分器械及废水处理膜两种。 过滤筛分器械 中国生活污水处理行业主要使用的过滤筛分器械主要包括格栅、 水泵及砂滤器等。 当前 中国企业可生产所有通用设备及零部件， 但由于工艺及材质方面落后于外资企业， 设备产品17 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 在使用寿命、实用性等方面与外资企业设备尚存差距。 技术含量高的专用设备制造受到外资企业垄断， 如计量泵、 特种气体分离设备等， 中国 国产化的设备主要是低端的低附加值通用设备。 中国本土污水处理设备生产厂商以民营企业 为主，存在生产规模较小、生产工艺不够成熟的问题。本土企业以提供单个设备为主，可提 供成套污水处理设备的企业较少。 废水处理膜 根据膜制造材质的不同， 废水处理膜可分为生物膜、 反渗透膜、 超滤微滤膜、 纳滤膜等， 其中纳滤膜和反渗透膜是目前污水处理的主要应用产品。 反渗透膜具有较高的制造工艺技术 壁垒，该领域的日本栗田工业、法国威立雅、英国泰晤士水务、德国柏林水务等企业由于产 品种类丰富且质量稳定，品牌知名度高，市场竞争能力强。 中国在反渗透膜市场与发达国家存在差距。 目前中国具有自主研发实力的企业仅有时代 沃顿、碧水源等，其中时代沃顿企业已进入高端反渗透膜市场。在政策鼓励下，中国反渗透 膜市场技术逐渐取得进步并实现了规模化生产， 进而带动中国反渗透膜技术材料成本及运营 成本的降低， 反渗透膜应用持续扩大。 整体来看， 目前中国生活污水处理行业的上游生产厂 家较多， 现已形成成熟的市场运作机制。 上游市场产品供应充足， 为下游污水处理服务商的 发展奠定良好的物质基础。 伴随着中国经济不断发展， 未来中国生活污水排放量将持续增加， 污水处理市场需求将 进一步释放， 中国污水处理设备制造工艺升级将带动本土企业占有更大市场份额， 以改变以 外资企业为主的污水处理设备市场格局。 （2）生活污水处理化学品 生活污水处理吸附用料 中国生活污水处理使用吸附用料包括活性炭及树脂。 活性炭主要用于吸附生活污水中的18 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 大颗粒物质， 在污水除磷除氮系统及初沉池中有广泛应用。 当前污水处理使用的活性炭价格 为 4-15 元/kg 不等， 柱状活性炭及颗粒状活性炭较受欢迎， 粉状活性炭由于易被水流冲走， 价格相对较低。树脂应用于电渗析离子法中，添加后可吸附钙、镁等离子，价格为 4-6 元 /kg 不等，生产企业包括廊坊卓垚化工产品有限公司、河南瑞丰净水材料有限公司等。 废水处理药品 生活污水处理所需要的化学药剂包括絮凝剂、阻垢剂、分散剂、缓蚀剂、杀生剂、粘泥 剥离剂、消泡剂等单体水处理药剂。目前中国已有水处理药剂产品 100 种以上，且已形成 了自主研发和产业化体系， 各种水处理药剂产量和质量不仅满足了中国污水处理需求， 还实 现了部分产品出口， 因此中国水处理药剂市场供应呈现相对稳定的态势。 中国生活污水处理 药品生产厂家包括嘉诚环保、江西洪城水业、国祯环保等。 （3）生活污水处理需求 生活污水处理需求主要由居民日常生活用水、 市政用水、 农业用水及雨水组成。 城市人 口每人日均消耗水量高于农村人口约10%。 伴随城市化进程， 中国生活污水处理行业需求也 在进一步提高中。近十年来，中国城镇化进程不断推进，城镇化率稳步提升。国家统计局数 据显示， 2009年至2018年间， 中国的城镇人口数量从64,512万增长至83,137万， 期间年复 合增长率为2.9%， 城镇化率从48.3%增长到59.6%， 中国的城镇人口数量和城镇化率增速明 显。伴随城镇化持续推进及人民生活水平提升，预计中国人均每日生活用水量将持续增加。 国家统计局数据显示，2013-2017年间中国人均日均生活用水量由174升增加至179升，复 合增长率0.7%（见图2-7） 。人均生活用水量与生活废水量高度正相关，故人均生活用水量 及中国人口量的持续增加将会促进中国生活用水需求稳定上升。 19 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 图 2-7 人均日均用水量，2013-2017 年 来源：国家统计局、头豹研究院编辑整理 2.4.2 下游分析 中国污水处理行业的产业链下游主要包含水务公司， 如南京水务集团有限公司， 福州市 水务投资发展有限公司等， 负责排放污水或循环利用已处理的污水。 生活污水及工业废水经 处理后，达到 I 类水质排放标准时可直接排入自然水源（见图 2-8） 。 图 2-8 中国水质分类 来源：头豹研究院编辑整理 部分市政部门及自来水公司可通过中水回用， 将水资源再次利用， 进行道路冲洗、 浇灌 绿化等。 一些制造企业通过中水回用， 将净化后的污水引入循环冷却水塔， 用于加工炉的降20 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 温作用或将废水净化后再次用于生产活动中。 3 中国生活污水处理行业现状分析 3.1 生活污水排放情况 中国城市生活污水排放量与城镇化率密切相关。 改革开放以来， 中国城市第二产业及第 三产业迅速发展， 吸引人口大规模涌入城市， 中国城镇化水平得到持续提升。 城市人口的集 中，有效带动餐饮住宿、休闲娱乐等行业发展，城市生活用水及服务业用水持续增长，导致 城市生活污水排放量 （以中国内地地级及以上城市和县城为统计口径） 持续增长， 并于 2017 年达到 587.5 亿吨（见图 3-1） 。 图 3-1 中国城市生活污水排放量及城镇化率，2008-2017 年 来源：国家统计局，中华人民共和国住房和城乡建设部，头豹研究院编辑整理 政策收紧促进城市生活污水处理固定资产投资额上升。 中国城市污水处理固定资产投资 额（以中国内地地级及以上城市和县城为统计口径）在 2015 年前增减不定，年投资额在 300-600 亿之间徘徊。2015 年之后， 水污染防治行动计划 、 城市黑臭水体整治工作指21 此文件为内部工作稿，仅供内部使用 报告编号19RI0861 南 等政策相继发布， 政府增加城镇生活污水处理项目投资， 并吸引众多民间资本参与生活 污水处理业务，使得 2017 年中国污水处理固定资产投资额达到 1,727.5 亿