《分离膜行业深度研究报告：进口替代空间大_工业应用场景广泛.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分离膜行业深度研究报告：进口替代空间大_工业应用场景广泛.docx（45页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、分离膜行业深度研究报告：进口替代空间大_工业应用场景广泛1. 下游应用场景丰富，国家政策为行业发展后盾1.1 膜产品应用场景广泛，行业规模稳定扩张分离膜的概念自 18 世纪就被提出，我国膜分离技术始于 20 世纪 80 年代。分离膜是一种 特殊的、具有选择性透过功能的薄层物质，在一定浓度及压力下进行物质分离的膜，起 到浓缩和分离纯化的作用。按材料性质，可以分为高分子膜、金属膜、无机膜。常用的 膜分离方法主要有微滤(microfiltration，MF)、纳滤(nanofiltration，NF) 、超滤(ultra filtration，UF) 、反渗透(reverseosmosis，RO)。
2、膜分离过程以选择性透过膜为分离介 质。当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性地透 过膜，从而达到分离、提纯、浓缩等目的。分离膜具有以下分离机制：1）过筛分离机制：膜的孔径比物理过筛小得多，微滤膜和超 滤膜的分离过程是由过筛机制起主导作用，分离膜和被分离物质的亲水性、相容性、电 负性等性质也起着相当重要的作用。2）溶解扩散机制：膜材料对待分离物质有一定溶解 能力，在外力驱动下，该物质在膜材料内先溶解、后扩散（从膜的一侧扩散到另一侧）、 再分离。3）选择性吸附机制：当膜材料对混合物中的部分物质有选择性吸附时，吸附性 高的成分将在表面富集，该成分通过膜的几率将加大。
3、相反，不容易被吸附的成分将不 易透过该分离膜。对膜分离起作用的吸附作用主要包括范德华力吸附和静电吸附。在反 渗透膜用于水的纯化和脱盐过程中选择性吸附起重要作用。膜分离技术下游应用市场主要包括市政污水处理、钢铁行业及石油化工行业的中水回用、 自来水净化、海水淡化、家用水净化等领域。随着新能源市场的发展，锂矿是国民经济 和国防建设的重要战略资源，盐湖提锂的工程中也逐渐运用到各种分离膜技术。目前我国膜产品销售中，反渗透膜和纳滤膜占 50%，超滤膜、微滤膜及电渗析膜各占 10%，剩下 20%被气体分离膜、无机陶瓷膜、透 气膜及其他类型所占据。据中国膜工业协会数据显示，“十三五”以来，我国膜工业总产值的
4、年均增长率保持在 15% 左右，2019 年末，膜工业总产值比“十二五”末增长了一倍，达到 2773 亿元。根据膜行 业的年均增长率，我们预测未来膜行业产值将持续稳定增长，到 2025 年，我国膜工业总 产值或将达到 6000 亿元。根据 2019 年中国膜行业协会最新披露的数据，我国膜产值主要由 6 个方面构成。其中， 各项设备（含净水器）产值为 735 亿元，占 26.51%；工程与应用产值 738 亿元，占 26.61%； 膜相关配套产品产值 440 亿元，占 15.87%；膜与膜材料产值 426 亿元，占 15.36%；贸易 与服务产值 332 亿元，占 11.97%；其他领域产值 1
5、02 亿元，占 3.68%。我国膜技术应用场景广泛，据中国膜产业发展状况与展望披露，工业用水处理应用 排在首位，占 35%；其次是能源行业，占 21%；工业废水处理应用占比 20%；医用行业/ 市 政 污 水 处 理 / 城镇饮用水处理 / 海 水 苦 咸 水 淡 化 / 其 他 应 用 场 景 分 别 占 比 9%/8%/5%/1%/1%。按占比情况看，主要的应用场景为工业用水处理、工业废水处理以及 能源行业。随着我国经济不断发展，城市化进程加快，工业化程度持续提升，水资源需 求略有不足，给膜市场带来广阔的发展空间，城镇饮用水处理、市政污水处理、海水淡 化、医用行业等应用范围都具有较好的发展
6、前景。我国反渗透膜市场目前还处于被海外品牌大部分占据的环境下。目前，中国市场反渗透 膜产品的销售总额约为全球销售额的 30%-35%，市场规模跃居世界首位。但国外反渗透 膜产品仍占据市场主导地位，美国陶氏化学、日东电工、日本东丽、苏伊士（原 GE）占 据的市场份额相对较高。据华经产业研究院数据显示，我国反渗透膜市场份额 30%来自 于美国陶氏集团、26%来自美国海德能公司，KOCH/GE/东丽分布占据我国反渗透膜市场 的 9%/8%/7%。综上所述，海外品牌在我国膜行业处于垄断性优势状态下。国内反渗透膜 生产厂家正迎头赶上，产品性能与稳定性与国外头部企业的差距正逐渐缩小。市场环境 刺激本土膜产
7、品生产公司快速发展，成为分离膜行业首要的努力目标。1.2 十四五政策推动膜行业持续发展，污水处理零排放被列为应用重点近年来，我国对膜行业日益重视，各大政府部门陆续出台了一系列关于膜产品及污水处 理的产业支持政策，持续引导并进一步提升膜产品重点品种的研发和生产。其中，2015 年 5 月，国务院发布了中国制造 2025，提出要把脱盐率大于 99.8%的海水淡化反渗透 膜产品，低成本的、装填密度超过 300 万平方每立方米陶瓷膜产品、应用于膜氯碱工业 的离子交换膜及突破全膜法氯碱生产新技术和成套装置的渗透通量提高 20%；膜面积达 到 10 万平方米的渗透汽化膜产品作为关键材料的发展重点。2019
8、 年 11 月，工业和信息 化部、发展改革委、科技部、财政部联合发布的新材料产业发展指南指出，将先进 基础材料、关键战略材料和前沿新材料作为新材料产业发展的三个重点方向。其中高性 能分离膜材料被列入关键性战略材料。同月，国家发改委发布的产业结构调整指导目 录将功能性膜材料、陶瓷膜、药物生产过程中的膜分离等技术开发与应用、纳滤膜和 反渗透膜纯水装备等列入鼓励类目录。2021 年 1 月，科技部发布的国家高新区绿色发展专项行动实施方案中指出，到 2025 年，我国的目标是：国家高新区单位工业增加值综合能耗降至 0.4 吨标准煤/万元以下， 其中 50%的国家高新区单位工业增加值综合能耗低于 0.3
9、 吨标准煤/万元；单位工业增加 值二氧化碳排放量年均削减率 4%以上，部分高新区实现碳达峰。要尽早实现零排放，具 体重点任务包括开展高新区工业废水近零排放科技创新行动，做好管网及污水处理设施 建设及有毒有害污染物监测，以企业内废水处理和园区污水厂综合处理为基础，形成国 家高新区污水近零排放整体方案。该政策促进针对膜对各类工业水处理场景的应用蓬勃 发展，工业水处理市占率将不断提升。国家陆续发布产业支持政策，对膜行业发展提供助力，为膜产品的研发和生产提供良好 环境，对行业内相关公司的生产经营状态做出高度肯定。2. 盐湖提锂助力国家战略资源采集，工艺革新推动产业效率提升2.1 锂是国家重要战略资源，
10、盐湖锂资源目前为提锂主要方向金属锂及其化合物是国家重要的战略资源，常用于国民经济建设和国防建设。锂是已知 元素中金属活动性最强的，还原性强于钾钠等元素，因此常被用于电极制作中，在锂电 池、陶瓷工业、玻璃制造、润滑剂、原子能热核聚变反应等领域有着重要应用。根据美国地质调查局（USGS）2021 年统计披露，全球锂矿资源在 2020 年达到 8600 万吨， 其中卤水锂资源量达 70%以上。玻利维亚是全球锂矿储量最大的国家，2020 年达到大约 2100 万吨，占全球锂矿总量的 24.56%。我国是锂资源大国，2020 年锂矿储量为 510 万吨， 位于世界第六，排在靠前位置。 我国的碳酸锂现货价
11、格从 2021 年初大约 7,100 美元/吨降至 11 月大约 6,200 美元/吨。我 国的氢氧化锂现货价格下降，从年初的每吨 7,800 美元降至 11 月的每吨 7,000 美元。我 国的金属锂（99.9%的锂）现货价格从 2021 年年初的每吨 83,000 美元开始下降，到 11 月约为每吨 71,000 美元。澳大利亚的五个矿产项目、阿根廷和智利各两个盐湖项目、以及中国的两个盐湖项目、 一个矿产项目，占据全球大部分锂产量的来源。由于生产过剩和价格下降，一些成熟的 锂矿企业推迟了产能扩张计划。澳大利亚和加拿大的初级采矿业完全停止了生产。从全球锂矿总量上看，我国锂矿储量占全世界仅为
12、5.96%，由于我国固态矿产资源开采进 度缓慢，我国锂矿石主要还是依赖进口。近两年来，新冠疫情席卷全球，全球锂矿石供 应链出现阻塞，致使我国锂供应量短缺。为了填补供给空缺，盐湖提锂成为首选。据美国地质调查局统计，全球锂矿资源有约 71%用于电池制造。我国锂矿应用情况与全 球趋势类似，根据国家统计局数据，锂离子电池的存货情况与出口量逐年持续扩张，截 止到 2021 年 10 月，我国锂离子电池的出换值达 169.78 亿元，同比增长 30.38%；锂 离子电池制造存货为 1544.7 亿元，同比增长 65.19%。随着锂离子电池市场规模不断扩张， 传统固态锂矿已经不满足于需求，卤水锂资源（即盐湖
13、锂资源）成为国家提取锂矿的主 要方向。我国盐湖储量共计 413.98 万吨，占世界盐湖储量的 16.34%，分别分布于我国西藏自治区 和青海省的扎布耶盐湖、西台吉乃尔盐湖、东台吉乃尔盐湖、一里坪湖、大柴旦湖、察 尔汗湖。可以看出，我国盐湖卤水锂资源储量丰富，通过盐湖卤水锂资源提取锂矿有广阔空间； 据央视网披露，盐湖提锂技术日渐成熟，目前行业的平均成本逐步降低，为 3-6 万元/吨， 而锂矿价格不断上涨，导致固态矿提锂法成本与日俱增，已经接近 6 万元/吨；还能推动 我国自主研发的盐湖提锂工程项目技术走向全世界。盐湖提锂的工艺难度和工程成本跟盐湖组分的盐的浓度以及镁锂比密切相关。镁锂均属 于活泼
14、金属，性质相似，水合半径相近，当盐湖中镁锂比过高时，分离锂离子难度高。 我国盐湖的镁锂比普遍达到几十甚至上千，几乎都远远超过世界水平，给我国盐湖提锂 进程带来了巨大挑战。因此，找到一种适用于我国盐湖资源、且高效的锂提取技术对我 国锂资源开采具有重要战略意义。我国盐湖提锂起步较晚，近年来也探索研究出一些相关技术，主要包括吸附法、煅烧法、 膜分离法以及溶剂萃取法等。其中，吸附法和膜分离法是较为成熟的技术。吸附法主要 依靠吸附材料将卤水中的锂离子提取出来，再进行杂质分离、浓缩等步骤，操作相对箱 单、渠道绿色环保、也具有较高安全性；膜分离法的核心在于通过外力作用，让含有多 组分的溶液穿过有选择透过性的
15、膜，使溶质溶剂分离、浓缩、提纯，这种方法分离效果 好、不含废渣以及废弃废水的排放，且操作过程中无危险部分、生产成本较低，目前均 已实现量产。2.2 膜分离技术环保节能，纳滤膜可高效分离镁锂离子膜分离技术具有分离效率高、能耗低、操作过程简单、设备集成度高、环保节能等显著 特征。与传统分离技术相比，有很大的技术优势。用于从盐湖卤水中提锂的膜工艺主要 包括纳滤、基于一种多价离子选择性渗透膜的选择性电渗析工艺和膜电容电离工艺（电 吸附）等。根据不同元素离子的半径和电荷数，可以通过纳滤或选择性电渗析分离。2.2.1 纳滤及纳滤膜纳滤膜孔径在 0.001-0.003m 之间，可去除胶体多价离子、部分一价离
16、子和分子量 200-1000Daltons 的有机物。纳滤介于超滤和反渗透之间，具有比反渗透更高的膜通量， 比超滤更好的截留效果，截留分子量为 300500。中国科学院青海盐湖研究所王敏团队在纳滤膜对高镁锂比盐湖卤水镁锂分离性能研究 中记录，她们采用由六水氯化镁(MgCl26H2O)、无水氯化锂(LiCl)配制的模拟卤水对镁、 锂分离过程进行研究。实验使用苏伊士集团生产的 DK-1812 纳滤膜为卷式膜元件，该类 型纳滤膜具有聚酰胺功能层，截留分子量为 150300，有效膜面积为 0.38 m2。实验研究 纳滤膜对镁锂比 17-75 的溶液中镁锂分离过程的影响。在扫描电镜和原子力显微镜下，DK
17、 纳滤膜表面具有明显的颗粒状结构，该种结构能够有 效促进分离过程中单位面积内聚酰胺纳滤膜与料液接触概率，提高膜分离过程中的水通 量。除此之外，料液在膜面的微观混合状态能够在纳滤膜膜面颗粒结构中加速，从而使 料液在膜面的流动概率增加，有效提高分离过程中的溶质通量。实验结果显示，在所研究的 Mg2+ /Li+范围内，纳滤膜通量基本保持不变，一直维持在 38-40 左右。在总含盐量、pH 及操作温度、压力等实验条件保持不变的情况下，调节 MgCl2、 LiCl 添加比例，改变模拟卤水 Mg2+ /Li+，纳滤膜结构及溶液性质不会有较大程度的改变。 另外，随原料液 Mg2+ /Li+比的增加，镁离子的
18、截留率逐渐下降，但纳滤膜对镁离子的截 留率始终维持在 90%以上，而锂离子截留率均保持在 30%以下。综合各项数据，青海盐湖研究所研究人员得出结论，随原料液 Mg2+ /Li+的增长，镁离子、 锂离子截留率均下降，镁锂分离效果降低。当实验中原料液镁锂比在 1775 范围内变化 时，镁离子的截留率始终高于 90%，锂离子均为负截留，达到了镁锂分离的目的。2.2.2 电渗析与离子交换膜高比例镁锂比的盐湖卤水可采用电渗析法进行锂的分离。电渗析法是利用离子交换膜在 电场的作用下强行将离子向电极处吸引， 使电极中部的离子浓度大为下降的方法。我国盐湖锂资源分离提取进展一文中提到，华东理工大学于建国团队采用
19、日本旭硝 子公司生产的 Selemion CSO/ASA 一多价离子选择性透过膜，对模拟盐湖卤水进行了提锂实验。该团队选择使用电渗析法，实验结果得到锂回收液中镁锂比由 150 降至 8 左右， 锂回收率达到 95.3%。类似的，河北工业大学也使用电渗析法对模拟盐湖卤水新型了提锂操作。该实验使用日 本 ASTOM 公司 CIMS 和 ACS 一多价离子选择性透过膜，选择研究温度对于锂的回收 效率的影响。实验结果显示，锂的回收效率随温度升高而持续提升，而温度对锂离子与 不同阳离子（如 Na+ /K+ /Mg2+/Ca2+等）间的分离系数影响不大。2.3 我国主要盐湖提锂项目膜分离技术应用情况我国主
20、要盐湖有察尔汗盐湖、东台吉乃尔盐湖、西台吉乃尔盐湖、一里坪盐湖以及扎布 耶盐湖。东台吉乃尔盐湖镁锂比为 37:1，属于高镁锂比盐湖卤水。使用吸附法、煅烧法、 溶剂萃取法等无法取得较好的分离效果，且会有较高能耗。其中具体采 用的制备过程是，将盐田获得的浓缩含锂盐水置于一级/多级电渗析装置中，使其通过， 利用多价离子选择交换膜获得高锂低镁盐水，再通过后续精制工艺，最终得到高纯度碳 酸锂产品，实现了大规模清洁生产，无废气、废渣排放。一里坪盐湖镁锂比高达 60.95:1，若使用传统方式进行提取，同样具有锂元素难以分离的 困难。青海湖研究所王敏团队和五矿盐湖有限公司通过对膜分离过程中各离子的传质规 律，
21、镁锂分离效果、锂浓缩程度与电导率之间的关联关系、杂质离子对膜分离过程的影 响机制进行深入研究，开发了一种用纯物理过程进行镁锂高效分离和锂的高倍率富集的 方法，成功突破了“梯度耦合膜分离技术”工程化应用技术瓶颈。3. 市政水处理投入持续增长，零排放目标推进膜法水处理深入应用3.1 我国人均水资源不及世界平均水平，地表水质状况逐年好转近年来水污染一直是民生关注的重点问题，水污染加剧，对人们的生产生活造成了极大 的影响。在这样的背景下，水处理行业也将持续被关注。根据 Statista2017 年的数据，世界各国人均水资源水平差距较大，加拿大排在首位，可达 到 79004 立方米/人，我国人均水资源水
22、平仅有 1955 立方米/人，远远低于世界平均水平。 人均水资源匮乏是我国的基本国情。国家统计局披露的数据显示，截止到 2020 年，大陆水资源总量为 31,605.20 亿立方米， 人均水资源量为 2,239.80 立方米/人，仍然未达到世界平均人均水资源水平。根据地表水环境质量标准（GB 3838-2002）除水温、总氮、大肠菌群外的 21 项指 标标准限值，分别评各项指标水质类别，按照单因子方法取水质类别最高者作为断面水 质类别。、类水质可用于饮用水源一级保护区、洗水生生物栖息地、鱼虾类产场、 仔稚幼鱼的索饵场等，类水质可用于饮用水源二级保护区、鱼虾类越冬场、洄通道、 水产养殖区、游泳区
23、，类水质可用于一般工业用水和人体非直接接触的娱乐用水， 类水质可用于农业用水、一般景观用水，劣类水质除调节局部气候外，几乎无使用功 能。我国地表水水质状况还有待提升，从历年发布的中国环境状况公报看，类及以下 水质的比例占所有水源的32.30%/28.10%/25.80%/25.10%/16.60%，比例正在逐年降低，说 明我国水质污染问题的程度在持续减弱，但仍然任重而道远。2020 年，水质构成中占比 最大的是类水资源，为 46.95%；其次为类水资源，占比 29.2%；而几乎无使用功能 的劣类水源占比已降至 0.6%。可供饮用水保护区的水源比例上升、几乎无使用功能水 资源的比例下降，可以看出
24、我国整体水资源的利用率正在提升。我国治理废水项目方面也在持续努力，每年在该项目中投入的资金均在 60 亿元左右。城 市污水的日处理能力也在逐年稳步提升，从 2016 年的每日 16779 万立方米增长至 2020 年的每日 20405 万立方米，CAGR 为 5.01%。2016 年至 2019 年我国城市供水人均生活用水量由每日 176.9 升增至每日 180 升，总体来 说较为稳定，2020 年略有下降，为每日 179.4 升。城市用水普及率随时间逐年提升，到 2020 年已达到 99.0%。按水资源的使用领域划分，可分为农业用水、工业用水、生活用水以及生态用水。自 2016 年至 202
25、0 年，农业、工业用水量逐年略有下降，生活用水以及生态用水量呈现上升趋势。3.2 传统生活污水处理伴随缺陷，膜法水处理应运而生随着人民生活水平的提高，对生活污水的处理也提出了更高的要求。传统的生活污水处 理方式一般采用生物法，包括活性污泥法、生物膜法、生物滤池和氧化沟等方法，其中 存在不少问题。主要有：1）污水处理工艺水平低：刚性固化污水处理模式根深蒂固，尤 其是膜处理技术的应用一直处于浅层状态，与现代城市污水处理发展的节奏并不吻合；2） 设备维修费用高：在自主研发技术相对薄弱的客观情况下，一些关键的污水处理设备仍 需从国外进口。如果设备出现故障或设备升级，需要重新投入经济成本，这就降低了污
26、水处理的经济效益。；3）市政污水管网配套设施不完善：市政污水管网建设缺乏宏观统 筹考虑，未能与污水处理厂同步实施，过分注重主干管网建设，忽视支线的重要作用， 造成污水管网体系薄弱，污水收集和排放效率严重不足，无法发挥其应有的作用。 在传统污水处理工艺诸多缺陷的情况下，有效性和效益型更高的市政膜法水处理应运而 生。与传统工艺不同，膜法水处理技术充分结合了生物学和微观化学的专业知识，使污 水中的微生物充分发生化学反应，大大减少了污泥量的产生。3.2.1 反渗透膜法反渗透膜工艺本身无法去除相应的杂质分子或离子，就需要通过膜分离原理实现杂质大 分子的分离，随后将杂质富集到浓水中进行集中排放。系统的浓缩
27、系数与反渗透处理后 废水的回收率在实际应用中呈现相似的趋势。根据当地污水水质参数，结合废水排放标准，可以确定反渗透处理的工艺流程。国网能 源哈密煤电有限公司发表的反渗透工艺流程显示，第一步，经过缓冲水池可使反渗透浓 盐水的水质和水量进行一定程度的调节；接着，加入一定量的 NaOH，使其与体系中 Ca2+ 发生化学反应形成 Ca(OH)2 沉淀，即可通过微滤膜将沉淀分离出来；在上述废水预处理 环节完成后，向其中加入 HCl，与体系中残留的 OH-反应，进行 pH 调节；最后，将得到 反渗透产水收回进入到回用水箱中储备起来待用。 在上述反渗透工艺中，如果将该工艺与化学软化技术和新型过滤分离技术相结
28、合，直接 从反渗透浓水中去除硬度、碱度和硅垢，则可大大提高系统的整体回收效率。3.2.2 超滤膜技术与反渗透技术相比，超滤工艺具有有效分离生活污水中较大杂质分子的优点。它还可以 在不太依赖外力的情况下，在分离过程中获得更好的结果。这表明超滤过程充分利用了 资源。该技术处理的水量一般较大，特别适合生活污水的深度处理。超滤膜技术在应用中具备适用面广、操作简单、节能环保等应用优势，因此还需针对市 政供水的实际要求及实际条件来对此项技术进行科学的运用。3.3 零排放目标鼓励市政水处理加快进程，各行业需求均有增长2021 年 1 月科技部发布的国家高新区绿色发展专项行动实施方案指出，要在国家高 新区率先
29、实现联合国 2030 年可持续发展议程、工业废水近零排放、碳达峰、园区绿色发 展治理能力现代化等目标。零排放是市政水处理行业的共同目标，在造纸、化工、印染、 冶金等工程方向上都有大量的投入。3.3.1 日常工业膜法水处理效益向好，努力实现煤化工行业生产废水具有高污染、高耗水的特点，是制约煤炭生产的重要因素。为了实 现煤化工生产的可持续发展，需要废水资源化利用达到最大化。根据现代煤化工废水近零排放技术集成与优化建议，目前，运行中的现代煤化工项目 废水处理工艺主要包括废水预处理、生化处理、中水回用、含盐废水膜处理、蒸发结晶 等。生化处理工艺主要有 A/O、SBR 等活性污泥法，而高级处理则由生物曝
30、气过滤器（BAF） 和生物膜法（MBR）等专利技术进行。有些废水还需要先进的氧化技术。在现代煤化工 废水的近零排放系统下，生化处理单元产生的大部分水和含盐废水进入膜系统进行脱盐 处理。膜系统可根据水质情况采取分步膜浓缩，产生的浓缩水进入蒸发结晶系统进行处 理，结晶盐填埋或资源化利用。相似地，在石油化工的生产过程中，会产生大量的含油、氨、盐和酚等物质的污水。随 着排放标准的提升，企业开始对高盐废水进行处理，并尽可能地实现资源化回用。其中，MBR（膜生物反应器）和 RO 膜（反渗透膜）浓缩是实现废水回收的几种主要膜 应用系统。中海石油中捷石化有限公司的许加海团队使用“高效沉淀池-高速过滤器-脱碳
31、-臭氧催化氧化-微滤-离子交换树脂-纳滤分盐-RO 再浓缩-MVR 蒸发结晶及冷冻结晶复 合零排放分盐工艺”进行实验，最终各过程实现自动化控制，处理系统运行平稳。水回 用率达 98%，盐回收率达 90%，实现了高盐废水零排放。目前，国产分离膜已经拥有了进行独立工业水处理的能力，且反渗透膜技术已达到世界 领先水平，国产反渗透膜的市场占有率逐渐提升；我国攻克了 TIPS 法 PVDF 中空制膜 工艺，自 2012 年开始筹备工业化，目前已经实现大规模生产。国产分离膜市场中，沃顿科技、三达膜、唯赛勃等公司生产的膜产品在市政污水处理方 面已经得到了广泛的应用，久吾高科这类膜集成系统解决方案的供应商也承
32、办了各大工 业企业的生产污水处理项目，如帮助南通王子造纸厂制浆中水回用工程等。目前国内疫 情控制效果较好，国产分离膜供应链运输供货风险较低，相较于国际市场更加稳定安全； 国产分离膜生产成本比进口膜低；且国产分离膜技术也与世界水准平齐。综合来看，国 产替代已经成为趋势，未来国内分离膜生产企业的市场占有率将进一步提升。3.3.2 膜法广泛应用于电子超纯水工程项目，回用水质量可保证“中水”是介于上水（自来水）和下水（污水）之间而言的，最早是由日本学者提出， 一般是指工业和生活废水经过集中处理后，用于农田灌溉、汽车冲洗、园林绕洒等方面 对水质要求不严的水。随着以膜分离技术为代表的新型中水回用技术登上工
33、业舞台，中 水可以变废为宝，作为生产用水或冷却水循环利用，具有较高的经济价值和社会价值。北京化工大学张洋在山东新和成药业有限公司污水处理站进行了中水回用的实验。实验 膜系统进水水质为生化系统出水，所用的膜材料为 UF 膜、卷式 RO 膜及 DTRO/NF 膜。 UF 膜是采用的 2 支北京鑫佰利科技有限公司生产的 PVDF 中空纤维膜组件，卷式 RO 膜 来自美国海德能公司标准的 8 英寸 RO 膜。全膜法中水回用工艺主要包含砂滤单元、单 元、树脂软化单元、卷式 RO 单元与 DTRO/NF 单元。UF 膜组的实验结果表明，UF 膜净化分离后，96.2%的浊度得到有效去除，表明给水中与 浊度有
34、关的颗粒杂质基本被截留；而 CODcr（重铬酸盐需氧量）的去除效果不佳，平均 去除率仅为 11.3%。卷式反渗透膜实验组对 CODcr 的去除效果更为明显，平均去除率在 97%以上，说明反渗透膜的去除效果是高效稳定的。张洋在 DTRO 膜组实验中建立了 DTS 碟管系统，作为全膜工艺的深度浓缩单元。中试期 间，DTRO 膜对电导率和 CODcr 的去除效果良好，三级 DTRO/NF 膜的电导率去除率分 别为 97%、95%和 45%，CODcr 去除率分别为 96%、94.5%和 68%。根据实验结果，张洋认为，中试验证了全膜工艺在再生水深度回用中的可行性。同时， 在进水水质波动较大时（主要是
35、 CODcr 变化），系统仍能保持稳定的运行状态，经得起 考验。对各级膜产水的水质进行监测，确保回用水的水质和最终蒸发处理的浓水输出量 符合要求，确认了膜法水处理技术的价值。4. 海水淡化海内外市场潜力大，反渗透膜技术仍有发展空间4.1 国家政策支撑海水淡化蓬勃发展，在建在用工程数量稳定提升海水淡化可在一定程度上缓解水资源不足的问题，而海水反渗透（SWRO）淡化已成为 目前投资最省、成本最低的利用海水制备饮用水的过程。世界上大约有 16876 个运行中 的海水淡化厂，270 个在建厂，3825 个离线厂。有 14360 个运行中的反渗透厂，表明反 渗透占现有运行厂的 85%。另外，在 270
36、个正在建设的工厂中，有 247 个反渗透工厂， 表明反渗透占这些工厂的 91%。在各大洲，中东地区有最大的运行中的海水淡化厂，该 次区域占全球海水淡化能力的 39%。另外，Statista 数据也显示，全球运营工厂的日均海 水淡化能力排行第一的属于中东及北非地区，为每天 4532 万立方米。我 国 海 水 淡 化 工 程 总 规 模 逐 年 增 长 ， 2016 年 至 2020 年 分 别 为 每 日1188065/1189105/1201741/1573760/1651083 吨。其中，2019 年较上年同比增长了 30.96%， 增长幅度大。到 2020 年，我国已有 135 个在用的海
37、水淡化工程。2021 年 6 月，国家发展改革委、自然资源部印发海水淡化利用发展行动计划（2021 2025 年），指出到 2025 年，全国海水淡化总规模达到 290 万吨/日以上，新增海水淡化 规模 125 万吨/日以上，其中沿海城市新增 105 万吨/日以上，海岛地区新增 20 万吨/日以 上。我国海水淡化规模不仅在国内有广阔的发展空间，根据上面提到的全球数据，世界 各地对于海水淡化的需求也很强烈，我国海水淡化膜和海水淡化设备在世界范围内的应 用前景十分向好。从支出方面看，财政部数据显示，2010 至 2019 年间，海水淡化财政支出在 0.03 亿元和 0.17 亿元之间波动，到 20
38、19 年支出为 0.15 亿元。2020 年，我国一般公共预算支出决算 表披露，当年海水淡化财政支出激增，为 3.88 亿元，同比增长 2486.67%。我国自然资源部 2020 年披露的全国海水利用报告中统计，截至 2020 年底，全国应 用反渗透技术的工程 118 个，工程规模 1078453 吨/日，占总工程规模的 65.32%；应用低 温多效技术的工程 15 个，工程规模 565530 吨/日，占总工程规模的 34.25%；应用多级闪 蒸技术的工程 1 个，工程规模 6000 吨/日，占总工程规模的 0.36%；应用电渗析技术的工 程 2 个，工程规模 600 吨/日，占总工程规模的
39、0.04%；应用正渗透技术的工程 1 个，工 程规模 500 吨/日，占总工程规模的 0.03%。2020 年，新增海水淡化工程全部采用反渗透 技术。除国家发改委对十四五期间海水利用有所计划以外，各省市也在此方面发布了相关的政 策。山东省、天津市、江苏省针对补贴方面，制定了激励政策，推动当地海水淡化产业 的发展；大连、天津、浙江、广东、海南等沿海省市将海水淡化纳入海洋中心城市建设、 海洋装备、水资源管理、战略性新兴产业集群等行动计划、指导意见或实施方案中。4.2 RO 海水淡化技术成本相对较低，集成后可进一步降耗RO（反渗透）海水淡化技术主要包括：海水抽取、海水预处理、RO 膜分离、产水后处
40、理、浓盐水排放等技术步骤，需要由高压水泵提供电力驱动的高外压，从而实现反渗透 技术。反渗透膜海水淡化技术耗能少，在节能方面降低了制水成本，可以广泛使用；而 且淡化后的水质稳定，可以为工业和生活提供稳定的水源。同时，反渗透膜海水淡化技术存在浓盐水排放造成环境污染的问题。膜法海水淡化的回 收率在 40%左右，剩余的浓盐水大部分直接排入大海。浓盐水对环境的影响主要体现在 四个方面：高盐度、热污染、金属污染和化学污染。因此，为了进一步降低 RO 海水淡 化的能耗、更好地应对浓盐水对环境的污染，有必要发展海水淡化膜法集成技术。5. 行业内相关公司分析5.1 沃顿科技国内领先复合反渗透膜生产企业，聚焦新型
41、膜材料产品生产，全球第二家拥有干式膜元件规模化生产能力的制造商沃顿科技是以膜法水处理业务为主、植物纤维综合利用和股权投资运营为辅的控股型上 市公司，产品主要包括工业膜产品以及家用膜产品，主要应用于钢厂、电厂中水回用， 海水淡化，石油脱盐，饮用水净化等领域。公司已经成为全球第二家拥有干式膜元件规 模化生产能力的制造商。公司主导产品为各类膜产品，除此之外，还包括植物纤维弹性材料及制品。膜产品是一种具有特殊选择性分离功能的高分子材料，能够选择性透过水体中的一种或 几种物质，从而将目标物与杂质分隔，达到水质净化的作用。公司的膜产品主要分为反 渗透膜、增强反渗透、纳滤膜、超滤膜、各级水效膜等。膜产品的研
42、发、生产、销售主 要由原全资子公司时代沃顿科技有限公司负责，具有年产 1000 万平方米复合反渗透膜和 纳滤膜的生产能力。由 2016 年至 2021 年中报，公司的营业收入中膜产品的占比均在 50%以上，分别为58.67%/57.34%/59.82%/58.75%/50.80%/53.87%。植物纤维制品的营收在 2016 年至 2019 年间在报表中被归至棕纤维产品，在过去五年中该项业务的营收占比在 30%-40%间波动。 自 2020 年，膜分离业务开始产生收入，当年获得收入 1.64 亿元。2020 年，公司毛利润 中 57.94%来自于膜产品销售，为 2.7 亿元，占据公司分业务毛利
43、润首位。公司 2016 年至 2020 年营业总收入由 10.09 亿元增至 12.54 亿元，CAGR 为 5.58%。截止 至 2021 年三季度，公司营业总收入为 10.57 亿元，同比增长 29.32%。归母净利润方面，2016 年至 2020 年由 0.99 亿元增至 1.06 亿元，CAGR 为 1.72%。截止 至 2021 年三季度，归母净利润为 1.03 亿元，同比增长 60.99%。公司 2016 年至 2021 年三季度期间费用率由 31.42%降至 21.29%，其中 2018 年费用率较 大幅度下降主要由于公司将研发费用从管理工业中拆分出来所致。2018 年至 202
44、0 年间， 期间费用率较为稳定，三年内分别为 22.44%/19.53%/21.29%。2020 年销售/管理/财务费用 率分别为 11.07%/8.89%/0.85%，与上年比变动 3.48%/-0.71%/-1.01%。销售费用率变动主 要因为报告期为拉动市场加大了营销投入及公司调整了线上产品的销售模式。财务费用 率下降主要由于为上期存在中车产投借款所致。公司自 2017 年至今研发投入及研发费用率均较稳定，2017 年至 2021 年三季度研发投入 分别为 0.54/0.66/0.63/0.74/0.6 亿元，其中 2020 年增长明显；研发费用率分别为4.99%/5.97%/5.54%
45、/5.90%/5.68%。2020 年，公司研发投入方向主要包括：1）复合反渗透 膜研究与开发及耐酸碱膜、耐溶剂膜、高压反渗透膜等新产品的研究开发，对产品多元 化、性能提升等有积极影响；2）大自然植物纤维防霉技术研究，植物纤维弹性材料性能 研究及产品开发，基于个性定制及智能技术的植物纤维产品开发、植物纤维弹性材料关 键指标检测及优化技术研究、植物纤维床垫制备工艺优化技术研究等。公司具有专业研究优势，拥有分离膜材料及应用技术的国家级研发平台；与东华大学、 贵州大学产学研深度融合，建有水处理膜研发基地和先进膜材料联合研发基地；主持国 家级重点研发计划高性能海水淡化混合基质反渗透产品与应用示范再生水
46、安全供水 系统与关键技术等。公司 2016 年至 2019 年销售毛利率水平略有下降。2020 年出现回升，销售毛利率和净利 率分别为 37.12%/9.6%。2021 年三季度，销售毛利率与净利率表现较好，较之去年同期 二者水平均继续上升，分别为 38.32%及 10.8%。公司 2020 年经营活动现金净流量为 1.8 亿元，较上年同比增长 143.24%，现金流大幅提 升，主要因为本期销售回款情况较好所致，导致公司现金流情况明显改善。2021 年 9 月公司公告显示，为了进一步优化膜产品结构、增强产品市场竞争力，公司向 中车产业投资有限公司以及国能龙源环保有限公司发起非公开发行股票，募集
47、资金总额 为人民币 4.075 亿元。其中，龙源环保通过本次发行认购的股份不低于本次发行后上市公 司股份总数的 5%。国能龙源环保有限公司是国内节能环保领域领先企业，目前也在大力发展膜产品应用市 场、深度参与国家能源集团的水处理业务。本次发行后，其与公司产生协同效应，主要 包括：1）市场协同效应：公司与龙源环保合作，可实现公司反渗透膜、中空纤维超滤膜 产品技术在市场领域及客户群体中进一步拓展，双方可共同向包括国家能源集团在内的 客户提供膜法水处理整体解决方案，共同开发客户资源、发挥各自优势，为以后合作创 造更多机会；2）技术协同效应：公司膜产品应用于龙源环保拥有的大量膜产品应用场景， 有利于加
48、快膜产品技术迭代、升级，公司能够提供更为适合复杂工况条件下的膜技术解 决方案，并能快速响应客户需求，在新应用场景中提供更贴近客户需求的定制化产品、 方案设计等服务，能有效提升能源集团向其客户提供工程方案设计和运营服务能力。5.2 唯赛勃具有同时研发膜元件、膜压力容器及复合压力罐的企业唯赛勃是一家拥有高性能卷式分离膜及相关专业配套装备原创技术、自主核心知识产权、 核心产品研发制造能力的高新技术企业，致力于成为国际领先的膜分离技术核心部件供 应商。公司处于膜产业链上游，目前主要产品包括反渗透膜及纳滤膜系列产品、膜元件压力容 器、复合材料压力罐以及软水箱、盐箱等，是国内极少数同时开展三大类产品研发及规 模化生产的企业。在下游膜产品应用场景中，公司产品作为水处理的专业组件，在家用 方面主要用于人居水处理，包括净水设备、软水设备等整机设备和净水、软水系统；在 市政及工业领域，膜分离技术主要应用于市政供水、海水淡化、污水处理、超纯水制备 以及浓缩分离等场景。公司历年来业务结构稳定，2017 年至 2020 年占比较大的为复合反渗透膜和复合材料产品， 2020 年分别为 1.41 亿元，占比 44.76%；1.20 亿元，占比 38.07%。其中复合材料产品主 要包括膜元件压力容器和复合材料压力罐。膜元件 2020 年收入 0.42 亿元，占比 13.47%； 配件及