一體化污水處理設備市場調研

一、污水處理行業(yè)發(fā)展及機遇

  監(jiān)測數據顯示，全國受到嚴重污染的劣V類水體約占地表水的10%，其中海河流域的比例高達39.1%； 第二，城鎮(zhèn)的一些河段，城鄉(xiāng)接合部的一些溝渠塘壩污染嚴重，黑臭水體多，群眾反映強烈，公眾關注度高，不滿意度高；第三，涉及飲水安全的水環(huán)境事件頻發(fā)。截止2012年，全國水系、62個主要湖泊分別有31%和39%的淡水水質達不到飲用水要求。一些地區(qū)的水環(huán)境、水生態(tài)、環(huán)境隱患已經影響到當地的社會經濟發(fā)展。

1、相關政策及要求

  為切實加大水污染防治力度，保障水安全，更好的建設“藍天常在、青山常在、綠水常在”的美麗中國，2015年4月國家發(fā)布了“關于印發(fā)水污染防治行動計劃的通知”（以下簡稱“水十條”）。2014年底國家*發(fā)布《環(huán)境污染第三方治理指導意見》，擬設立500億元環(huán)?；穑瑸榄h(huán)境污染治理公司提供低息、長周期貸款。2015年3月北京市發(fā)布實施《城鎮(zhèn)污水處理能源消耗限額》地方標準。2014年底國家印發(fā)《關于創(chuàng)新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》，環(huán)保領域為引導社會資本投資的七個重點領域之一。

2、發(fā)展機遇

  “水十條”要求到2020年，長江、黃河等七大重點流域水質優(yōu)良(達到或優(yōu)于Ⅲ類)比例達到70%以上，地級以上城市飲用水水源水質達到Ⅲ類的比例要高于93%，要求到2017年前全面消滅劣V類水。由此將帶來約2萬億元的投資規(guī)模，水處理市場將迎來*機遇。

  “水十條”提出縣級及以上城市應于2015年底前全面實行居民階梯水價制度。今年4月到5月期間，烏魯木齊、濟南、張家口等北方城市開始密集執(zhí)行階梯水價調整，水價上漲已成為普遍現象，有的地方綜合平均水價上漲超過70％。北京2014年開始執(zhí)行階梯水價，由每立方米4元調整為一階段4．95元、二階段7元、三階梯9元；杭州由每立方米1．85元調整為一階段2．9元、二階段3．85元、三階梯6．7元。污水處理價格的翻倍上漲導致工礦企業(yè)生產運營成本快速攀升，企業(yè)迫切需要減少污水排放。自行處理或預處理污水是企業(yè)樂意選擇的解決方案。箱式一體化污水處理設備具備技術優(yōu)勢和先行優(yōu)勢，將迎來全新的發(fā)展機遇。

二、污水處理一般技術路線

  隨著城市人口的增加和工農業(yè)生產的發(fā)展，污水排放量日益增大，全國年污水處理量增長連續(xù)多年在20%以上。

  污水按來源分，可分為生產污水和生活污水。生產污水包括工業(yè)污水、農業(yè)污水及醫(yī)療污水等；生活污水是無機物和有機物的復雜混合物。

  按污染雜質分，可分為化學性污染、物理性污染和生物性污染。污染物主要包括未經處理而排放的工業(yè)廢水、與生活污水，大量使用化肥、農藥、除草劑的農田污水，堆放在河邊的工業(yè)廢棄物和生活垃圾，水土流失及礦山污水等。

污水處理按照作用可分為物理法、生物法和化學法。

  物理法：是利用物理作用分離污水中的非溶解性物質，在處理過程中不改變化學性質。常用重力分離、離心分離、反滲透、氣浮等。物理法處理構筑物較簡單、經濟，用于村鎮(zhèn)水體容量大、自凈能力強、污水處理程度要求不高的情況。

  生物法：是利用微生物的新陳代謝功能，將污水中呈溶解或膠體狀態(tài)的有機物分解氧化為穩(wěn)定的無機物質，使污水得到凈化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法處理程度比物理法要高。

  化學法：是利用化學反應作用來處理或回收污水的溶解物質或膠體物質的方法，多用于工業(yè)廢水。常用混凝法、中和法、氧化還原法、離子交換法等。化學處理法處理效果好、費用高，多用作生化處理后的出水處理，提高出水水質。

污水處理按照處理程度可分為一級處理、二級處理和三級處理。

  一級處理主要是去除污水中固體物質，通過機械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。一級處理后的廢水BOD去除率只有20%，仍不宜排放，還須進行二級處理。

  二級處理的主要任務是大幅度去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機物，BOD去除率為80%～90%，懸浮物去除率達95%。污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉化為污泥。一般經過二級處理的污水就可以達到排放標準，常用生物膜處理法。

  三級處理是污水的深度處理，目的是進一步去除某種難降解的特殊的污染物質，包括營養(yǎng)物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術對污水進行消毒，常用化學法。

  整個過程為通過粗格柵的原污水經過污水提升泵提升后，經過格柵或者篩率器，進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉淀池，以上為一級處理（即物理處理），初沉池的出水進入生物處理設備，有活性污泥法和生物膜法，（其中活性污泥法的反應器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法和生物流化床），生物處理設備的出水進入二次沉淀池，二沉池的出水經過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設備，一部分進入污泥濃縮池，之后進入污泥消化池，經過脫水和干燥設備后，污泥被zui后利用1。

三、污水處理技術簡介

1、膜分離技術

  利用膜對混合物中各組分的選擇滲透作用性能的差異，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分混合的氣體或液體進行分離、分級、提純和富集的技術。既能對廢水進行有效的凈化, 高效地去除污染物，又能回收一些有用物質,同時具有節(jié)能、無相變、安全性高、生物穩(wěn)定性好、設備簡單、操作方便等特點, 因此在工業(yè)廢水處理中得到了廣泛的應用并顯示了廣闊的發(fā)展前景。

  從材料的角度，膜可分為有機、無機及有機無機混合；根據膜結構，又可分為對稱膜和不對稱膜；按分離原理，膜分離技術分為微濾(MF)、超濾(UF)、滲析(D)、電滲析(ED)、納濾(NF)和反滲透(RO)、滲透蒸發(fā)(PV)等。尤為令人矚目的是，膜分離與蒸發(fā)、吸附、萃取、化學反應和生物技術等相結合，形成了膜蒸餾、膜分相、液膜、膜萃取和膜生物反應器等一系列新型膜分離技術。

2、MBFB膜工藝

  MBFB用于污水深度處理，能在原有污水達標排放的基礎上，經過生物流化床和陶瓷膜分離系統(tǒng)，進一步降低COD、NH-N、濁度等指標，一方面可直接回用，另一方面也可作為RO脫鹽處理的預處理工藝，替代原有砂濾、保安過濾、超濾等冗長過濾流程，同時有機物含量的降低大大提高RO膜使用壽命，降低回用水處理成本。無機陶瓷膜分離系統(tǒng)，是世界*套污水處理的無機膜分離系統(tǒng)，和其它的有機膜、無機膜相比，具有膜通量大、可反沖、全自動操作等優(yōu)勢。

一體化污水處理設備市場調研

3、MBR工藝

  MBR是將分離工程中的膜分離技術與傳統(tǒng)廢水生物處理技術有機結合，大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中菌的出現，提高了生化反應速度。同時，通過降低F/M比減少剩余污泥產生量，從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥存在的許多突出問題。

膜生物污水處理技術應用于廢水再生利用方面的幾個特點：
　　1）能高效地進行固液分離，將廢水中的懸浮物質、膠體物質、生物單元流失的微生物菌群與已凈化的水分開。分離工藝簡單，占地面積小，出水水質好，一般不須經三級處理即可回用。

  2）可使生物處理單元內生物量維持在高濃度，使容積負荷大大提高，同時膜分離的高效性，使處理單元水力停留時間大大的縮短，生物反應器的占地面積相應減少。
  3）由于可防止各種微生物菌群的流失，有利于生長速度緩慢的細菌（硝化細菌等）的生長，從而使系統(tǒng)中各種代謝過程順利進行。
  4）使一些大分子難降解有機物的停留時間變長，有利于它們的分解。

  5）膜處理技術與其它的過濾分離技術一樣，在*的運轉過程中，膜作為一種過濾介質堵塞，膜的通過水量運轉時間而逐漸下降有效的反沖洗和化學清洗可減緩膜通量的下降，維持MBR系統(tǒng)的有效使用壽命。

  6）MBR技術應用在城市污水處理中，由于其工藝簡單，操作方便，可以實現全自動運行管理。

4、磁分離技術

  磁場本身是一種具有特殊能量的場，經磁場處理過的水或水溶液，其光學性質、導電率、介電常數、粘度、化學反應及表面張力和吸附、凝聚作用及電化學效應等方面的特性都產生了可測量的變化，并且當撤掉磁場后，這種變化能保持數小時或數天，具有記憶效應。

  磁分離技術是將物質進行磁場處理的一種技術，是利用元素或組分磁敏感性的差異，借助外磁場將物質進行磁場處理，從而達到強化分離過程的一種新興技術。

  宏觀的物體在某種程度上都具有磁性，但按其在外磁場作用下的特性，可分為三類：鐵磁性物質、順磁性物質和反磁性物質。其中鐵磁性物質是我們通?？衫玫拇欧N。各種物質磁性差異正是磁分離技術的基礎。磁分離法按裝置原理可分為磁凝聚分離、磁盤分離和高梯度磁分離法三種。按產生磁場的方法可分為永磁分離和電磁分離（包括超導電磁分離）。按工作方式可分為連續(xù)式磁分離和間斷式磁分離。按顆粒物去除方式可分為磁凝聚沉降分離和磁力吸著分離。

  磁分離作為物理處理技術在水處理中獲得了許多成功應用，顯示出許多優(yōu)點。磁分離利用廢水中雜質顆粒的磁性進行分離，對于水中非磁性或弱磁性的顆粒，利用磁性接種技術可使它們具有磁性。借助外力磁場的作用，將廢水中有磁性的懸浮固體分離出來，從而達到凈化水的目的。與沉降、過濾等常規(guī)方法相比較，磁力分離法具有處理能力大、效率高、能量消耗少、設備簡單緊湊等一系列優(yōu)點。

  隨著強磁場、高梯度磁分離技術的問世，磁分離技術的應用已經從分離強磁性大顆粒到去除弱磁性及反磁性的細小顆粒，從zui初的礦物分選、煤脫硫發(fā)展到工業(yè)水處理，從磁性與非磁性元素的分離發(fā)展到抗磁性流體均相混合物組分間的分離。

5、高梯度磁分離技術

  高梯度磁分離是在美國發(fā)展起來的一種新的磁分離技術，也是現代磁分離技術的一個標志。它的應用已超越了磁選的傳統(tǒng)對象（處理磁性礦物）而進入給水處理、廢水處理、廢氣治理、廢渣處理等環(huán)境保護領域。

  廢水中的污染物種類很多，對于具有較強磁性的污染物，可直接用高梯度磁分離技術分離；對于磁性較弱的污染物，可先投加磁種(如鐵粉、磁鐵礦、赤鐵礦微粒等)和混凝劑，使磁種與污染物結合，然后用高梯度磁分離技術除去。高梯度磁分離技術處理廢水速度快、能力大、效率高；設備簡易，操作容易，操作及維護費用低；可減少或避免使用化學藥品，消除二次污染，且處理效果基本不受水溫及氣候變化影響。

四、超導磁分離技術

  在高梯度磁分離技術環(huán)境下，提高磁場強度即可提高流速，提高廢水處理量。但隨著處理量的增加，分離器的成本與耗電量也顯著增高，若超過一定流速，高梯度磁分離器的分離能力就要下降。

  超導磁分離可克服上述缺陷。超導磁分離技術磁場強度可達14 T，由于超導體在臨界溫度以下無電阻，因此，運行時耗電極低。它能在較大的空間范圍內提供強磁場及高梯度磁場，因而可提高處理量。由于超導磁分離器能夠產生很高的磁場強度，可使廢水中的懸浮狀弱磁性顆粒充分磁化，從而可直接去除而不需投加磁種。

  2005年日本大阪大學Nshijima研究組zui早開始超導磁分離污水處理研究，并建立了示范裝置，用于分離造紙廠污水，分離后污水COD(化學需氧值)可由起始的110mg/L，降到25mg/L，去除率近80%。他們采用的是預先在污水中添加Fe3O4“磁種子”顆粒和聚氯化鋁絮凝劑，絮凝劑將污水中有害物質和Fe3O4磁性顆粒一起絮凝，這樣通過超導磁體吸引分離。

  盡管分離效果很好，但由于還需加入有機絮凝劑，沒有*擺脫因有機絮凝劑的加入帶來的二次污染，此外超導磁體冷卻采用的是液氦浸泡冷卻。

  中科院理化研究所克服了以上難題，在磁種子材料和超導磁體冷卻技術上取得了創(chuàng)新進展。采用等離子有機覆膜技術在Fe3O4磁性顆粒表面生長帶活性基團的有機薄膜，這層納米厚度的薄膜可以有效地捕捉污水中的有機物、無機離子，代替了有機絮凝劑的加入，而且由于有機膜與Fe3O4有很強的結合力，使得這種新型復合“磁種子”材料可以重復使用，較單純的Fe3O4磁種子材料有明顯優(yōu)勢。

  采用這種“磁種子”材料對造紙廠廢水處理實驗表明經磁分離處理的集水池廢水COD值由起始的1780mg/L降到147mg/L，去除率超過90%，凈化效果良好。

  另一個技術創(chuàng)新點是采用制冷機直接冷卻超導磁體，可以擺脫超導磁體采用昂貴液氦的束縛，這樣將使得超導磁分離污水處理系統(tǒng)可以方便地用于缺少液氦的地區(qū)，特別適合于規(guī)模小、分散的中小企業(yè)。

五、水處理企業(yè)產業(yè)分布

  去年四季度以來，水處理行業(yè)發(fā)展迅速，上市企業(yè)在股市利好、政策利好刺激下開始擴大投資、“跑馬圈地”。個人認為在當期形勢下進入水處理行業(yè)是一個契機。

  從主營業(yè)務上看上市企業(yè)多沒有涉及箱式一體化污水處理設備產業(yè)，但中小型企業(yè)多已開展同類產品的生產及銷售。

六、箱式一體化污水處理設備

  箱式一體化污水處理設備具有占地面積小、工藝流程簡單、結構緊湊、水處理效率高、投入運營成本小，運行費用低、隔絕性佳、運輸安全性高，便于管理等優(yōu)點，可被廣泛用于單位水處理量小于10M3/h的各種需求環(huán)境。在水處理量大于10M3/h時可設計為多箱配合作業(yè)，箱間模塊化裝配，組裝、轉運效率高。

1、設備特點

  1）設備可置于地表以下，設備上面的地表可作為綠化或其他用地，不需要建房及采暖、保溫。

  2）采用玻璃鋼、不銹鋼結構，具有耐腐蝕、抗老化等優(yōu)良特性，使用壽命長達 50 年以上。

  3）全套裝置施工簡單、操作容易，所有機械設備均為自動化控制，配有全自動電氣控制系統(tǒng)和設備故障報警系統(tǒng)，運行安全可靠，平時一般不需要專人管理，只需適時地對設備進行維護和保養(yǎng)。

  4）產泥量少，三個月以上排一次泥（可用糞車抽吸或脫水成泥餅外運）。

  5）除臭方式除可采用常規(guī)高空排氣或配土壤脫臭措施。

  6）出水水質接近自來水水質，可以作為中水滿足綠化、消防、洗滌等用水。

2、適用范圍

  1）賓館、飯店、療養(yǎng)院、醫(yī)院。

  2）住宅小區(qū)、村莊、集鎮(zhèn)。  

  3）車站、飛機場、海港碼頭、船舶。

  4）工廠、礦山、*、旅游點、風景區(qū)。

3、相似產品介紹

  1）設備參數及規(guī)格

污水處理裝置不同條件下設備處理水量（m3/h）

設備主要參數

七、技術路線建議

  鑒于行業(yè)現狀及產品技術參數指標，建議采用以超導磁分離技術為主導、膜分離技術為補充的污水處理技術路線用于箱式一體化污水處理設備研發(fā)。

  采用超導磁分離技術添加原料種類少、能耗小、產生污泥量少，運營維護成本底，水處理量大、不會產生二次污染，具有突出的技術優(yōu)勢和先發(fā)優(yōu)勢。以超導磁分離技術研發(fā)的產品能夠實現市場差異化競爭，保持市場話語權。

  與中科院理化研究所、天津大學等科研院所開展產學研合作有利于爭取到低息、長周期的國家專項貸款，中科院理化研究所、天津大學擁有多項原創(chuàng)性發(fā)明，合作將有利于布局知識產權保護，為迅速占領市場、保持*創(chuàng)造充分必要條 件。

  采用膜分離技術路線研發(fā)的產品能夠滿足一定的市場需求，及時填充、細分市場，實現迅速建立市場度的戰(zhàn)略目的。

  技術路線包括污水處理一級處理技術、過濾技術、臭氧消毒技術、污泥處理等周圍技術。