吳湘

膜法水處理技術(shù)是當(dāng)前世界最先進(jìn)的水處理技術(shù)之一，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)污水處理、工業(yè)污水回用、生活污水深度處理、純水超純水制備、海水淡化等領(lǐng)域。近年來，憑借政策支持力度加大、污水排放標(biāo)準(zhǔn)提高、污水資源化需求提升和膜成本降低等有利因素，水處理膜市場持續(xù)擴(kuò)容，膜法水處理已逐漸成為水處理技術(shù)最主流的發(fā)展方向之一，未來市場占有率有望進(jìn)一步提升。

2020年，全球水處理膜材料市場規(guī)模達(dá)到了297億美元，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到390億美元。中國市場在過去幾年變化較快，2020年市場規(guī)模為85億美元，約占全球的28.53%，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到128億美元，屆時(shí)全球占比將達(dá)到32.78%。而擴(kuò)大到水處理膜工業(yè)的總產(chǎn)值，截至2019年底，中國水處理膜工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)約1 641億元，已形成千億級(jí)別的龐大市場。

1 水處理膜簡介

1.1 水處理膜的作用機(jī)理

水處理膜通常是指可以起到分子級(jí)分離過濾作用的一種介質(zhì)。污水處理過程中，當(dāng)含有雜質(zhì)的污水（溶液）與膜接觸，若膜2側(cè)的壓力、溶液濃度、電荷或溫度存在差異，一些物質(zhì)分子便會(huì)選擇性地透過膜，另一些物質(zhì)則會(huì)被截留，從而使污水中不同組分分離，并最終使污水凈化。

1.2 水處理膜的分類

水處理膜被廣泛應(yīng)用于水處理行業(yè)的不同門類中，其種類繁多，依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行不同的分類。

1.2.1 按照分離原理和驅(qū)動(dòng)力分類

這也是目前業(yè)界最為常見的分類方式之一?？煞譃槲V膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等，不同種膜的特性如表1所示。

1.2.2 根據(jù)材料分類

可分為無機(jī)膜（如陶瓷膜）、有機(jī)膜、有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜等。

1.2.3 按照材料結(jié)構(gòu)分類

可分為均相或非均相、對(duì)稱或非對(duì)稱、中性或荷電等。

1.2.4 按照幾何形狀分類

可分為板式、卷式、管式、中空纖維式等。

2 中國水處理膜產(chǎn)業(yè)分析

2.1 與水處理膜相關(guān)的研發(fā)情況分析

2.1.1 與水處理膜相關(guān)的發(fā)明專利數(shù)量

過去20年，中國水處理膜相關(guān)發(fā)明專利公開量的發(fā)展趨勢(shì)如圖1所示。

如中國水處理膜專利公開數(shù)量（圖1）可見，過去20年間，水處理膜相關(guān)的技術(shù)研發(fā)整體呈逐年上升趨勢(shì)。2011年之前，每年公開的水處理膜專利數(shù)量基本都是個(gè)位數(shù)，而在2012年之后，發(fā)明專利數(shù)量出現(xiàn)明顯提升。這與中國膜生物反應(yīng)器（MBR）等膜法水處理市場在2012年前后進(jìn)入快速增長期的進(jìn)程是基本一致的。

過去20年，中國公開的水處理膜相關(guān)發(fā)明專利共計(jì)344項(xiàng)，與韓國（580項(xiàng)）相關(guān)專利在數(shù)量上存在一定差距，與美國和日本相當(dāng)。這說明近年來，中國相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)加快了對(duì)水處理膜的研發(fā)步伐，并取得較大進(jìn)展。

2.1.2 水處理膜相關(guān)專利申請(qǐng)方情況

由中國專利申請(qǐng)人類型（圖2）可見，從總數(shù)而言，水處理膜的專利申請(qǐng)方以企業(yè)為主，有此可見水處理膜技術(shù)研發(fā)主要是市場和應(yīng)用驅(qū)動(dòng)型。

但從中國專利申請(qǐng)人排行榜（圖3）可見，位列前10名專利申請(qǐng)人的企業(yè)中，有3家外國企業(yè)（株式會(huì)社吳羽、LG化學(xué)株式會(huì)社、日東電工）。上榜的中國企業(yè)僅有一家（碧水源），且專利數(shù)量相對(duì)較少，尚未實(shí)現(xiàn)單個(gè)企業(yè)在技術(shù)方面的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。這表明我國膜材料企業(yè)在水處理膜行業(yè)原始創(chuàng)新方面與世界先進(jìn)水平仍存在一定差距，在膜材料產(chǎn)品性能突破和提升方面還存在著瓶頸。

從單個(gè)主體的申請(qǐng)數(shù)量可見，研發(fā)仍以高等院?？蒲性核ㄌ旖驇煼洞髮W(xué)、東華大學(xué)、浙江大學(xué)、常州大學(xué)、中科院化學(xué)所等）為核心，企業(yè)為主體，產(chǎn)品開發(fā)為重點(diǎn)。但不可否認(rèn)的現(xiàn)狀是，高校和研究機(jī)構(gòu)在科技成果轉(zhuǎn)化和聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際加以運(yùn)用方面的能力相比一線企業(yè)較弱。這說明在水處理膜市場中，仍存在著產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的成果轉(zhuǎn)化體系建設(shè)不足、轉(zhuǎn)化能力較弱、轉(zhuǎn)化率不高等問題。

2.2 水處理膜細(xì)分市場分析

2.2.1 超濾、微濾膜市場

2020年，全球微濾膜市場總值達(dá)到25億美元，超濾膜市場總值達(dá)到10.5億美元。2020—2024年，預(yù)計(jì)市場總值共計(jì)將增加24.2億美元。

超濾（UF）和微濾（MF）膜技術(shù)較為成熟，整體而言，國內(nèi)外產(chǎn)品性能差距較小，尤其是普通超濾和微濾膜領(lǐng)域，市場已基本被國產(chǎn)膜占據(jù)。微濾膜方面，國產(chǎn)膜在性能上能滿足要求，且具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，市場份額將有更大程度提高。超濾膜方面，近5年來我國市場保持年均15%以上的高速增長。其中超濾膜工程和MBR工程，共計(jì)占整個(gè)水處理膜材料市場的46.7%。

2.2.2 納濾和反滲透膜

2020年，全球納濾膜市場規(guī)模達(dá)到6.8億美元，反滲透膜市場規(guī)模為106億美元（包括污水處理和供水等應(yīng)用領(lǐng)域）。

中國已經(jīng)成為反滲透膜最大市場。目前，中國市場反滲透膜產(chǎn)品的銷售總額約為全球銷售額的30%～35%，而產(chǎn)能占全球的19%，這說明在反滲透膜領(lǐng)域有較大的進(jìn)口替代空間。

由于對(duì)材料研發(fā)及工藝控制的要求較高，國產(chǎn)納濾膜尚未完全實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，國產(chǎn)納濾膜產(chǎn)品與國外仍有較大差距，如性能不穩(wěn)定，抗污染能力差，使用壽命短等。根據(jù)預(yù)測，未來幾年，我國納濾膜市場需求增速約在15%左右，這為國產(chǎn)納濾膜生產(chǎn)商帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

2.3 水處理膜相關(guān)上市公司分析

2.3.1 市值規(guī)模

從上市公司市值情況（圖4）可以看出，目前A股水處理膜概念上市公司市值最高的碧水源，總市值為243.36億元，其他以水處理膜為主業(yè)的三達(dá)膜、沃頓科技、津膜科技等上市公司，市值僅在30億～60億元左右。

而由國外從事水處理膜行業(yè)的主要公司市值（圖5）可知：截至2021年10月8日，市值最高的3M公司市值約合人民幣6 591億元，LG化學(xué)市值約合人民幣2 905億元，最低的株式會(huì)社吳羽市值約合人民幣85億元。較之中國企業(yè)，市值要高出不少。

需要說明的是，中國水處理膜行業(yè)上市公司大多都是與環(huán)保水務(wù)業(yè)務(wù)相結(jié)合，或是專業(yè)從事膜研究。而國外水處理膜行業(yè)巨頭有很多都隸屬于化學(xué)材料公司（如東麗、旭化成、杜邦等）或是混業(yè)經(jīng)營的大型產(chǎn)業(yè)集團(tuán)（如西門子、LG、日東電工等），其水處理膜業(yè)務(wù)所占比例有高有低。只有法國蘇伊士、美國濱特爾的業(yè)務(wù)構(gòu)成與中國的水處理膜上市公司較為類似，因此在估值方面較難進(jìn)行簡單比較。但這也從另外一個(gè)側(cè)面印證了，中國水處理膜行業(yè)公司規(guī)模仍然較小、體量依舊不足、尚未形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)鏈上下游一體化優(yōu)勢(shì)，與國際膜行業(yè)巨頭的總體實(shí)力相比仍存在較大差距。

2.3.2 業(yè)務(wù)構(gòu)成

根據(jù)中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，目前中國從事微濾膜生產(chǎn)的規(guī)模性企業(yè)約30多家，總產(chǎn)能約6 000萬m2/ a。而國內(nèi)市場微濾膜的年消費(fèi)量約為5 000萬m2，其中國產(chǎn)膜約70%，進(jìn)口膜約30%，且進(jìn)口膜主要用于高端領(lǐng)域。超濾膜領(lǐng)域的情況也類似，國內(nèi)廠家總產(chǎn)能1.35億m2/a，但同期國內(nèi)市場消費(fèi)量約1.2億m2，且進(jìn)口超濾膜約占20%。

以上數(shù)據(jù)表明，在微濾和超濾膜市場，國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)能已經(jīng)高于市場消費(fèi)量，尤其體現(xiàn)在低端產(chǎn)品上，這在很大程度上得益于國產(chǎn)膜產(chǎn)品的低廉價(jià)格。而用于超純水制備、制藥等領(lǐng)域的高端微濾膜則仍依靠進(jìn)口。

在反滲透膜和納濾膜等高附加值膜產(chǎn)品領(lǐng)域，該問題則顯得更為突出。由反滲透膜市場占有率（圖6）可見，美國陶氏化學(xué)、日本東麗、海德能公司的反滲透膜占據(jù)了超過70%的市場份額，國內(nèi)廠家反滲透膜產(chǎn)品在產(chǎn)能性能與穩(wěn)定性等指標(biāo)方面都與國際巨頭存在一定差距。中國具備納濾膜生產(chǎn)能力的規(guī)模以上企業(yè)不到10家，上述水處理膜概念上市公司中僅有時(shí)代沃頓、碧水源和三達(dá)膜等3家公司宣稱有納濾或反滲透膜生產(chǎn)技術(shù)，且在產(chǎn)品性能、抗污染能力和使用壽命等方面與陶氏化學(xué)等國際巨頭仍存在差距。

由此可見，中國水處理膜行業(yè)存在著國內(nèi)廠家低端產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重、產(chǎn)能過剩、競爭激烈，而部分高端產(chǎn)品競爭力不足，仍依賴進(jìn)口等問題。

值得注意的是，中化國際、萬華化學(xué)等傳統(tǒng)化工企業(yè)近期紛紛開始進(jìn)軍反滲透膜等高端膜市場，希望能憑借其在原料、資金和規(guī)模等方面的優(yōu)勢(shì)，助力中國高端膜行業(yè)實(shí)現(xiàn)突破。

3 結(jié)語

近20年是中國水處理膜產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展期，縱向來看，中國的水處理膜行業(yè)在薄弱基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能和銷售量的快速增長，大部分重要裝備都已實(shí)現(xiàn)國有化，在技術(shù)研發(fā)上也取得了相當(dāng)大的成績。但橫向比較，不可否認(rèn)的事實(shí)是，與國外水處理膜巨頭相比，中國水處理膜行業(yè)仍存在著原始創(chuàng)新不足、技術(shù)轉(zhuǎn)化效率不高、企業(yè)體量較小、低端產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重且產(chǎn)能過剩、高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口等突出問題。水處理膜行業(yè)要蓬勃發(fā)展，相關(guān)企業(yè)要做大做強(qiáng)，以下幾點(diǎn)值得考慮：

第一，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，明確發(fā)展方向，促進(jìn)優(yōu)勝劣汰，避免無序競爭。

第二，加大科技創(chuàng)新力度，突破高端膜技術(shù)發(fā)展瓶頸，攻克關(guān)鍵技術(shù)。

第三，加強(qiáng)企業(yè)與高校和科研院所的合作，推動(dòng)科技成果快速轉(zhuǎn)化。

第四，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，通過兼并、收購、合作等多種形式幫助企業(yè)打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈，擴(kuò)張市場份額。

第五，鼓勵(lì)和引導(dǎo)社會(huì)資本進(jìn)入水處理膜產(chǎn)業(yè)，運(yùn)用市場化機(jī)制、資本運(yùn)作手段等助力企業(yè)規(guī)?；\(yùn)營。

10.19599/j.issn.1008-892x.2022.01.009

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