膜技術(shù)在日常生活中也日益顯示出其重要作用和光明前景,近年來,基于國內(nèi)政策的扶持,我國膜應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地擴大,膜材料的研究開發(fā)與制造技術(shù)取得了重大進展,膜技術(shù)在水污染治理領(lǐng)域的應(yīng)用已日益廣泛,已成為污水處理與污水回用的優(yōu)選技術(shù)。
從外部驅(qū)動因素看,地區(qū)性水資源短缺、政府關(guān)于城市污水處理和工業(yè)廢水排放標準更加嚴格的立法、對污水回用的激勵都在推動著污水向深度處理轉(zhuǎn)變。從內(nèi)部推動力看,一方面是污水處理費和水價的不斷提升,另一方面是膜材料、組件價格的逐漸下降,膜分離水處理技術(shù)經(jīng)濟性在持續(xù)提升。為借此行業(yè)發(fā)展優(yōu)勢,促進我國高性能膜材料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,推動膜技術(shù)在節(jié)能減排、保障民生等方面的應(yīng)用。
十二五污水處理規(guī)劃中約1500億元將用于水處理設(shè)施的新建與升級。至2015年我國將新建污水處理規(guī)模4569萬立方米。2012年7月新供水標準已經(jīng)開始強制實施,供水端設(shè)施亟待更新升級來提高供水水質(zhì)。在水處理產(chǎn)業(yè)鏈中,水處理設(shè)備將是增長較快、利潤較高的環(huán)節(jié)。
膜技術(shù)受益于出水質(zhì)量標準升級
預(yù)計十二五期間膜處理設(shè)備僅在市政領(lǐng)域就有約200-500億元市場空間。膜法水處理技術(shù)是劃時代的水處理技術(shù),在污水處理與供水領(lǐng)域相比傳統(tǒng)生化處理方法具有出水質(zhì)量更高的先天優(yōu)勢。不斷提高的污水處理與供水標準將促進行業(yè)對膜技術(shù)的市場需求。我國低廉的水價不利于節(jié)水與環(huán)保的國策,預(yù)計水價將在十二五期間大幅度提升,并支撐水處理設(shè)備的更新升級。
國內(nèi)膜技術(shù)企業(yè)憑性價比與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢取得發(fā)展空間
中國膜法水處理技術(shù)起步雖晚,但因污染治理的緊迫需求發(fā)展迅速,已具備了成熟的應(yīng)用技術(shù)。國際廠商進入市場較早,但膜法水處理設(shè)備占其企業(yè)總體業(yè)務(wù)比例都較小。中國國內(nèi)企業(yè)性價比優(yōu)良,且具有本地化服務(wù)優(yōu)勢,國內(nèi)外產(chǎn)品質(zhì)量差距正逐步縮小。十二五環(huán)保科技規(guī)劃明確提出的水處理設(shè)備提高國產(chǎn)化率、降低成本的要求將繼續(xù)提升國內(nèi)企業(yè)的市場競爭力。
膜分離技術(shù)是熱點
膜處理技術(shù)是環(huán)保產(chǎn)業(yè)“十二五”期間的重點技術(shù)之一,被列為《節(jié)能環(huán)保“十二五”發(fā)展規(guī)劃》環(huán)保產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的首位。國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》,提出開發(fā)新型水處理技術(shù)裝備,重點發(fā)展高通量、持久耐用的膜材料和組件,指出膜材料是新型水處理技術(shù)裝備中被首先先強調(diào)的技術(shù)。
據(jù)了解,膜分離技術(shù)是利用膜對混合物中各組分的選擇性滲透,對混合物氣體或液體進行分離,膜分離主要的驅(qū)動力為壓力,分離過程是一個物理過程,因而有節(jié)能、可連續(xù)操作、便于自動化控制等特點。“膜分離本質(zhì)上就是利用高分子膜上細微的小孔進行過濾,濾過各種鹽離子,但水分子能夠通過,從而得到干凈甚至極其接近純凈的水”。
膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的分離過程如過濾、精餾、萃取、蒸發(fā)、重結(jié)晶、脫色、吸附等相比,具有操作簡便、設(shè)備緊湊、工作環(huán)境安全,節(jié)約能耗和化學(xué)試劑、無相變、無二次污染等特點,被認為是21世紀最有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一。“誰掌握了膜技術(shù),誰就掌握了化學(xué)工業(yè)的未來。”國際學(xué)術(shù)界流行著這樣一句話。而具有過濾功能的膜材料是膜技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)和核心,在膜分離技術(shù)中具有“芯片”的地位和作用。
目前,膜分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水(電廠廢水、重金屬廢水、造紙工業(yè)、印染廢水、石化工業(yè)廢水和醫(yī)藥廢水)、海水淡化、生活飲用水等領(lǐng)域。隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級內(nèi)在需求增大,膜技術(shù)及其產(chǎn)品正成為驅(qū)動經(jīng)濟升級的動力之一。
膜材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度驚人
據(jù)資料顯示,2012年全國30家重點企業(yè)膜產(chǎn)品總收入為36.98億元,比上年增長25.8%;企業(yè)總銷售額76.86億元,比上年增長22.08%。2012年我國膜材料市場規(guī)模已達250億元,自給率首次突破50%;膜產(chǎn)業(yè)(含膜工程)總產(chǎn)值為492億元。
有關(guān)專家指出,高性能的膜材料的廣泛應(yīng)用和“美麗中國”的環(huán)保發(fā)展理念緊密契合,在實現(xiàn)綠色生產(chǎn)、環(huán)保生產(chǎn)方面有著重要的意義。目前,國內(nèi)的膜材料生產(chǎn)已經(jīng)頗具規(guī)模,不僅在國內(nèi)市場上占據(jù)主導(dǎo)地位,在國際市場上也具有舉足輕重的影響力,行業(yè)發(fā)展前景被廣泛看好。
而根據(jù)高性能膜材料科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃提出,我國將大力推動膜技術(shù)在節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)、保障水安全等迫切需求領(lǐng)域的應(yīng)用。高性能膜材料是新型高效分離技術(shù)的核心材料,已經(jīng)成為解決水資源、能源、環(huán)境等制約我國可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域等重大問題的共性技術(shù)之一。2010年我國膜產(chǎn)值超過300億元,約占全球膜市場的10%,預(yù)計至2015年我國膜產(chǎn)值將達千億元,期間年復(fù)合增長率近30%,預(yù)計屆時我國膜產(chǎn)值約占全球20%以上。
我國的膜產(chǎn)品不僅迅速占領(lǐng)了國內(nèi)市場,還開始大量走出國門。目前,我國的超濾、微濾包括部分反滲透膜由于質(zhì)優(yōu)價廉,已經(jīng)實現(xiàn)大批量出口,出口企業(yè)從最初的一兩家發(fā)展到幾十家,其中海南立升、山東招金、北京坎普爾、貴陽時代沃頓、廈門三達等企業(yè)的產(chǎn)品遠銷歐美日韓等高端市場。哈爾濱樂普的膜殼裝置質(zhì)量優(yōu)異,已取得美國、歐盟、日本等地的準入證書,產(chǎn)品深受歡迎。
我國膜產(chǎn)業(yè)取得了前所未有的發(fā)展,速度之快令世界震驚。究其原因,主要是國家投入了大量攻關(guān)經(jīng)費,行業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)扎實。據(jù)了解,2012年僅國家“863計劃”項目就投入超過2.6億元,再加上其他部門和各地、各企業(yè)的配套資金,當年膜技術(shù)領(lǐng)域的科研投入不低于10億元。
膜企業(yè)市場發(fā)展前景無限
目前我國家庭凈水機的普及率還不到5%,遠遠低于發(fā)達國家70%-90%的普及率。工業(yè)水處理方面,也是一個全國急需且至少將持續(xù)十幾、幾十年的市場,水處理市場空間不可估量,膜技術(shù)前景無限。
甘肅省膜科技研究院高級工程師趙虎群指出,我國膜產(chǎn)業(yè)在做大做強的過程中,還涌現(xiàn)出一批龍頭企業(yè)和領(lǐng)軍企業(yè)。特別是去年天津膜天膜公司成功在創(chuàng)業(yè)板上市,對我國膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。據(jù)預(yù)測,今后幾年我國膜企業(yè)將迎來上市融資的黃金期,資本與市場、技術(shù)的對接將助推膜產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)新飛躍。
從最近幾家A股上市公司公布的業(yè)績預(yù)告可以看出,涉膜材料上市公司已經(jīng)具備了“高增長”氣質(zhì)。碧水源、萬邦達、津膜科技公布半年度業(yè)績預(yù)告顯示,凈利潤分別比上年同期增長25%-35%、52.31%-59.93%、35%-45%。碧水源技術(shù)專家表示,比起其他的新興產(chǎn)業(yè),國內(nèi)膜材料企業(yè)基本掌握著核心技術(shù),且具有一定的研發(fā)能力,基本形成了完整的高性能膜產(chǎn)業(yè)鏈,產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為健康。
另一方面,行業(yè)巨大空間也已經(jīng)引來了民營資本的“覬覦”。水處理市場是民營資本集聚地,未來國家環(huán)保這塊蛋糕將越做越大,必定會吸引更多資本駐足。民間資本是最具有效率的,近些年快速集中涌入相關(guān)領(lǐng)域,足以說明水處理領(lǐng)域未來高速增長的前景被提前發(fā)掘。
膜產(chǎn)業(yè)作為一種新興產(chǎn)業(yè)在中國正得到前所未有的重視,2010年發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》將高性能膜材料列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。2011年發(fā)布的《國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》對我國膜材料領(lǐng)域的發(fā)展提出了明確且具體的要求:“造就一批膜材料領(lǐng)域的高素質(zhì)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化團隊,重點膜材料國內(nèi)市場占有率提高30%以上。”目前中國膜產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)高速增長的態(tài)勢,膜工業(yè)總產(chǎn)值從1993年的2億元人民幣上升到2010年的300億元人民幣。2020年我國膜產(chǎn)業(yè)有望突破1000億元??梢灶A(yù)見,中國膜產(chǎn)業(yè)將迎來產(chǎn)值大幅增加的黃金十年,并將帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。
但是,我國膜材料的開發(fā)起步較晚,自主創(chuàng)新能力不強,主要膜材料長期依賴進口,高端產(chǎn)業(yè)、低端環(huán)節(jié)現(xiàn)象嚴重;企業(yè)規(guī)模普遍較小,目前我國膜產(chǎn)業(yè)300億元人民幣的市場被上千個企業(yè)分割,產(chǎn)值過億的規(guī)模企業(yè)很少;應(yīng)用層次偏低,應(yīng)用領(lǐng)域偏窄。我國膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)亟須科學(xué)整合,提高發(fā)展質(zhì)量。
中國膜企業(yè)布局
經(jīng)過長期發(fā)展,我國膜產(chǎn)業(yè)的地域特色基本成型。據(jù)初步統(tǒng)計,截止2012年8月,中國膜工業(yè)規(guī)模以上企業(yè)接近400個,主要集中于華北(約100個)與華東地區(qū)(約220個),其中北京75個,江蘇56個,上海53個,浙江50個。
內(nèi)資膜企業(yè)普遍規(guī)模小,研發(fā)能力弱,資金短缺。年億元產(chǎn)值以上的企業(yè)只占4%(大都有外資投入的背景),年產(chǎn)值1000萬元以上的廠家約占8%-10%,剩下約85%的企業(yè)均為年產(chǎn)值在500萬元左右的中小企業(yè)。
根據(jù)膜企業(yè)的規(guī)模與產(chǎn)值,同時參考企業(yè)參與國內(nèi)外膜行業(yè)會議與環(huán)保展覽的狀況以及網(wǎng)絡(luò)、公共媒體(如中國過濾分離網(wǎng)、中國水網(wǎng))近年來對中國膜企業(yè)知名度、品牌滿意度、品牌提及率調(diào)查結(jié)果,我們篩選出45家在國內(nèi)較有影響的膜企業(yè),其地理分布如下所示。北京中關(guān)村的知名膜企業(yè)以內(nèi)資特別是民營資本為主,而上海的知名膜企業(yè)以外資為主。外資膜企業(yè)如美國通用、日東電工海德能、陶氏化學(xué)、三菱、凱發(fā)集團、諾芮特等膜企業(yè)在中國的總部主要設(shè)立在上海。在內(nèi)資企業(yè)中,除天津膜天膜、海南立昇公司、廈門三達、山東招金膜天外,幾乎國內(nèi)知名的膜生產(chǎn)商、膜工程公司均集中在北京、上海、江蘇、浙江四地。
中國膜企業(yè)的創(chuàng)新能力
中國膜企業(yè)的創(chuàng)新是多方面的,其中包括技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)和營銷各方面的創(chuàng)新。通過技術(shù)創(chuàng)新使產(chǎn)品獲得更優(yōu)異的性能,通過技術(shù)進步和嚴格質(zhì)量管理獲得過硬質(zhì)量;通過技術(shù)進步獲得了價格優(yōu)勢,因而帶來了更廣泛的市場;通過提供多樣化的膜產(chǎn)品以取得細分市場的競爭優(yōu)勢;依托長期的工程實踐經(jīng)驗和人力資源為用戶提供全方位的技術(shù)服務(wù)。
近年來,我國的膜制造技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)邁出了堅實的步伐,其中包括使用廉價的聚氯乙烯(PVC)材料制備毛細管膜,熱致相分離法制備聚偏氟乙烯毛細管膜、滲透汽化膜和平板式MBR膜的產(chǎn)業(yè)化等等。
海南立升在世界上率先實現(xiàn)利用廉價的工程塑料——聚氯乙烯(PVC)材料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)超濾膜,解決了超濾膜生產(chǎn)成本和運行費用過高的問題,使單位面積售價降低到百元以內(nèi)。結(jié)合公司專利“合金膜”技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有精度高、能耗低、抗污染、通量大的突出優(yōu)點,使超濾技術(shù)替代傳統(tǒng)過濾工藝,實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用成為可能??财諣柟緸槭椎闹袊て髽I(yè)在“熱致相分離法制備聚偏氟乙烯毛細管膜”做出了突出的貢獻,推動了膜產(chǎn)業(yè)尤其是膜制備領(lǐng)域的快速發(fā)展。
根據(jù)從國家專利局自1985年9月10日到2012年9月30日公布的全部中國專利信息,擁有國家發(fā)明專利數(shù)量排名前10位的公司是:天津膜天膜科技有限公司、藍星環(huán)境工程有限公司、北京碧水源科技股份有限公司、北京時代沃頓科技有限公司、江蘇久吾高科技股份有限公司、北京膜華科技有限公司、北京科泰興達高新技術(shù)有限公司、上海一鳴過濾技術(shù)有限公司、海南立升凈水科技實業(yè)有限公司、北京坎普爾環(huán)保技術(shù)有限公司。從專利總數(shù)上看,全國擁有專利數(shù)超過30的企業(yè)共四家,其中三家位于北京中關(guān)村;從國家發(fā)明專利、實用型專利、外觀設(shè)計專利等角度來看,北京的膜企業(yè)也占較大優(yōu)勢:專利總數(shù)排名前五的企業(yè)中超過一半都是北京的膜企業(yè)。
隨著現(xiàn)代工業(yè)迅猛發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴大,城市用水量和廢水排放量持續(xù)增加,造成城市水資源日益不足,水質(zhì)日趨惡化。雖然中國對MBR的應(yīng)用研究起步相對較晚,但發(fā)展非常迅速,最近幾年在技術(shù)應(yīng)用方面與國外幾乎同步,并且部分領(lǐng)域在世界上有領(lǐng)先優(yōu)勢,這主要因為中國對于MBR技術(shù)的需求遠比國外迫切且市場潛力巨大。
2011年全國生活污水排放總量達428億噸,占污水排放總量的65%。十年間排放量復(fù)合增速為6.4%,高于工業(yè)污水1.3%的增速。
經(jīng)過了十多年的集中建設(shè),全國城鎮(zhèn)污水處理率達到了80%。污水處理產(chǎn)能已經(jīng)超過了污水排放量,尤其在四萬億財政刺激的余熱過后,市政污水投資很難繼續(xù)大幅攀升,而2011年較2010年回落了15%。未來幾年市政污水的投資更有可能維持在較高水平,而投資主要來自于3個方面:
1)、處理規(guī)??偭咳栽谠鲩L;
2)、再生水的推廣和污泥處理;
3)、各地污水處理廠紛紛提標改造。
隨著膜材料價格的穩(wěn)步下降,對于中國城市污水的處理和回用,MBR已成為一種很有吸引力和競爭力的技術(shù),并逐漸進入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段。密云污水處理廠再生水廠(45000m3/d)、內(nèi)蒙古金橋污水處理廠(31000m3/d)、北京北小河污水處理廠(60000m3/d)、北京溫榆河污水處理廠(100000m3/d)等大型MBR污水處理工程近五年已相繼投產(chǎn)。
當前,中國已經(jīng)成為世界MBR工程應(yīng)用增長最快的國家,特別是自2005年以來,新建大中型MBR處理量的年增長率均大于100%。據(jù)估計,中國今后五年內(nèi)MBR技術(shù)產(chǎn)業(yè)將以20%-30%的年增長率高速發(fā)展,遠遠高出國際平均增長率。
中國膜企業(yè)的市場影響力
中國膜企業(yè)承擔近百項的國家重大示范工程,應(yīng)用范圍包括污水再生水、自來水廠深度處理改造、海水淡化、河流水資源利用等,涉及市政、石化、電力、鋼鐵等多個部門。
中國膜企業(yè)在開拓國際市場方面也已取得重要進展,坎普爾、特里高、時代沃頓等公司的膜產(chǎn)品與工程業(yè)績遍布全球。
調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提升產(chǎn)業(yè)水平
(1)、加強產(chǎn)業(yè)基地建設(shè),形成產(chǎn)業(yè)核心。建議國家有關(guān)部門通過相關(guān)的產(chǎn)業(yè)化計劃引導(dǎo),對技術(shù)水平高、產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)好、綜合實力強的企業(yè)進行重點扶持,建立一批膜材料、膜組器、工程成套等產(chǎn)業(yè)化基地,形成產(chǎn)業(yè)核心,以此帶動中國膜工業(yè)的發(fā)展。
(2)、“產(chǎn)、學(xué)、研”結(jié)合,加強產(chǎn)業(yè)主體。按市場經(jīng)濟規(guī)律,以綜合實力雄厚的大專院校、科研院所或大型企業(yè)為龍頭,逐步組建成幾個、十幾個大的膜工業(yè)企業(yè)集團,改變小而散的產(chǎn)業(yè)格局,使中國的膜工業(yè)主體更具國際競爭力。
(3)、自力更生為主,外援為輔,提升膜組器生產(chǎn)水平。在自力更生的同時,還應(yīng)引進國外先進膜組器生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備和生產(chǎn)線,建立幾條高水平的膜組器生產(chǎn)線,從而提高產(chǎn)業(yè)化的水平。
(4)、加強示范工程建設(shè),推動膜技術(shù)的應(yīng)用。建立示范工程是開發(fā)膜技術(shù)應(yīng)用軟件、提高工程技術(shù)能力的有效手段。建議國家大力加強急需領(lǐng)域的示范工程建設(shè),重點在海水苦咸水淡化,污水處理、廢水資源化、氣體分離、有機溶劑脫水、傳統(tǒng)工藝改造等一批大中型示范工程,以推動膜技術(shù)的應(yīng)用。
(5)、加強工程中心建設(shè),促進科技成果轉(zhuǎn)化。由于我國沒有大型企業(yè)直接參與膜技術(shù)的研究與開發(fā),成果轉(zhuǎn)化問題一直比較突出,即使有的企業(yè)需要膜技術(shù),大都直接從國外引進,或采用國內(nèi)相當成熟的膜技術(shù)。另外,即使企業(yè)參加的聯(lián)合開發(fā),也是針調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提升產(chǎn)業(yè)水平對本企業(yè)當前生產(chǎn)的急需,不可能從中國膜工業(yè)的長遠發(fā)展考慮。
因此,建議國家進一步加強國家工程中心的建設(shè)工作,在已有的工程中心基礎(chǔ)上,建議建立國家無機膜工程技術(shù)中心,保持和提高我國在這一領(lǐng)域的先進技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化水平。要提高投資力度,使工程中心真正成為膜材料和膜過程的創(chuàng)新基地,膜技術(shù)成果的孵化基地,加快高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的實現(xiàn)。