目录 一 膜和膜组件... 5 ( 一 ) 膜的定义和分类... 5 ( 二 ) 膜组器的分类和应用... 7 二 膜水处理法的主要应用 ( 一 ) 自来水给水 ( 二 ) 污水处理 ( 三 ) 水资源再生利用 三 行业发展趋势与空间分析

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1 证券研究报告 行业研究 2014/11/26 深度报告 多因素推动膜法水处理进入规模化应用 投资策略 : 膜法水处理专题 水务行业 1 多因素推动我国膜法水处理进入规模化应用 (a) 水质提标 : 根据规划 全国城镇供水设施改造与建设 十二五 规划及 2020 年远景目标 的规划, 十二五 的 5 年间我国将对现有不达标的公共供水水厂进行较大规模的改造, 总规模高达 0.67 亿吨 / 日 同时, 我国将新建水厂规模总计 0.55 亿吨 / 日 现有水厂的升级改造和新建供水设施不仅对饮用水处理技术提出了 增持 证券分析师 : 唐暐煜 tangwy@hongtastock.com S 助理研究员 : 李雯婧 liwj@hongtastock.com S 市场表现 :(11/26) 更高的要求, 也为新型净化技术创造和提供了十分可观的市场空间 (b) 排放标准提高 : 十二五 期间国内将掀起污水处理设施的升级改造潮, 处于污水处理行业中游 拥有先进污水处理技术的污水处理设施建设商将直接受益 MBR 出水水质优于一级 A 标准, 随着污水排放标准的提高, 在市政污水中的应用比重大幅提高 (c) 膜工艺成本的下降 : 膜产品整个生命周期的成本从 1992 年的 400 美元 /m2 降至 2005 年的不足 50 美元 /m2 若考虑出水水质, 传统工艺 + 深度处理与膜法水处理吨水成本接近 (d) 水价提升 : 水价的上升将改善目前水处理企业的经营状况, 有利于水处理行业的升级改造, 从而有推动膜设备在行业中的渗透率 随着膜技术成本降低 水质标准提升 污水治理和再生水需求的增加, 膜技术应用领域和规模将不断提升 预计 十二五 期间膜处理设备的市场空间就可达 503 亿元 2 水十条 将对膜法水处理市场空间有实质提升 水十条 将保护公众健 康及引用水源地, 可行途径是继续提高排放标准, 或增加再生水回用比例, 客观上减少新增用水和污水排放 两种途径均会刺激膜法水处理的的需求 3 膜技术产业链为膜材料 - 膜组器 - 膜应用工程, 具备整体膜产业链产品和服务的公司具有竞争优势, 推荐碧水源 ; 同时, 我国膜产业处于成长期, 产业链的上下游均有投资机会, 从膜材料和膜组器看, 碧水源 津膜科技 南方汇通在行业内均有技术优势, 从膜应用工程看, 看好万邦达 碧水源总承包优 独立性声明 : 作者保证报告所采用的数据均来自正规渠道, 分析逻辑基于本人的职业理解, 通过合理判断并得出结论, 力求客观 公正, 结论不受任何第三方的授意 影响, 特此声明 势

2 目录 一 膜和膜组件... 5 ( 一 ) 膜的定义和分类... 5 ( 二 ) 膜组器的分类和应用... 7 二 膜水处理法的主要应用 ( 一 ) 自来水给水 ( 二 ) 污水处理 ( 三 ) 水资源再生利用 三 行业发展趋势与空间分析 ( 一 ) 膜技术受益于水质提标 ( 二 ) 膜技术受益于排放标准的提高 ( 三 ) 膜技术受益于工艺成本下降 ( 四 ) 水价提升推动膜设备行业渗透率 四 行业与公司竞争分析 ( 一 ) GE 全产业链布局 ( 二 ) 海德能 专注反渗透膜 ( 三 ) 上市公司... 24

3 图表目录 图表 1 膜的原理... 5 图表 2 膜分离示意图... 5 图表 3 膜的分类 (General)... 6 图表 4 膜的分类 ( 按孔径 )... 6 图表 5 膜材料分类和用途... 7 图表 6 板式膜组件原理示意图... 8 图表 7 卷式膜组件原理示意图... 8 图表 8 管式膜组件主要的规格... 9 图表 9 不同管径下单位体积的膜面积... 9 图表 10 管式膜组件原理示意图... 9 图表 11 中空纤维膜组件原理示意图 图表 12 中空纤维膜组件常见形态及其原理示意图 图表 13 各种膜组件的定性比较 图表 14 各种膜组件的优缺点和应用领域 图表 15 不同膜技术的应用领域 图表 16 市政自来水给水流程示意图 图表 17 锅炉补给水流程示意图 图表 18 电子超纯水给水流程示意图 图表 19 市政污水处理流程示意图 图表 20 工业废水处理流程示意图 图表 21 污水处理中膜应用技术工业对比图 图表 22 中水回用流程示意图 图表 23 海水淡化流程示意图 图表 24 全球膜制品销售情况 图表 25 美国水处理领域膜制品销售额 ( 百万美元 ) 图表 26 世界市场 MF/UF 膜处理能力 ( 万立方米 ) 图表 27 中国膜制品销售情况 图表 28 新老自来水供水水质标准比较图 图表 29 污水排放基本控制项目最高允许排放浓度标准 图表 30 不同时期微滤膜更换费用 图表 31 微滤膜系统投资造价对比 图表 32 中国 RO 膜销售情况 图表 33 国产 RO 膜价格走势图 图表 34MBR 成本结构 图表 35MBR 吨水能耗下降空间 图表 36 全国主要城市月平均自来水单价 ( 元 / 吨 ) 图表 37 膜设备市场空间容量估算 图表 38 膜工业产业链 图表 39 GE 水处理业务的增长情况 ( 亿美元 ) 图表 40 GE 的膜技术应用领域 图表 41 GE 在中国市场工程应用情况 图表 42 海德能系列膜元件的主要业绩 图表 43 行业内上市公司产业链分布情况 图表 44 碧水源收入与净利润 ( 亿元 ) 图表 45 津膜科技收入与净利润 ( 亿元 ) 图表 46 万邦达收入与净利润 ( 亿元 )... 24

4 图表 47 时代沃顿收入与毛利 ( 亿元 ) 图表 48 行业内主要上市公司毛利率比较 图表 49 碧水源产业链布局示意图 图表 50 碧水源股权和业务分布示意图 图表 51 津膜科技股权和业务分布示意图... 26

5 一 膜和膜组件 ( 一 ) 膜的定义和分类 膜, 是指分隔两相或两部分的屏障, 能以特定形式截留和传递物质, 可以是固态 液态或其组合, 中性或荷电的, 厚度从几微米到几百微米 膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介质, 通过在膜两侧施加推动力, 使原料中的膜组分选择性的优先透过膜, 从而达到混合物分离, 并实现产物的提取 浓缩, 纯化等目的的分离过程 过滤式膜分离 ( 超滤 微滤 纳滤 反渗透和气体渗透 ) 指的是利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的速率差别, 达到组分的分离 图表 1 膜的原理 图表 2 膜分离示意图 资料来源 :internet 红塔证券整理 膜的种类很多, 普通来说可以根据膜材料 膜表面结构 膜断面结构等进行分类 根据膜材料的不同, 分为天然膜和合成膜两大类 天然膜主要为生物膜, 生物膜按其来源又分为有生命膜 ( 如动物膀胱 肠衣 ) 和无生命膜, 无生命膜即由磷脂形成的脂质体和小泡, 在药物分离中日益受到重视 合成膜包括无机膜 ( 金属 硅酸盐 玻璃等 ) 和有机高分子莫 无机膜耐热性和化学性稳定性好, 但成本较高, 有机高分子膜易于制备, 但在有机溶剂中溶胀, 由无机材料和有机高分子材料构成的膜具有两者的优点 按膜表面结构的不同, 分为多孔膜和非多孔膜 多孔膜指结构较疏松的膜, 如微滤膜和大多数的超滤膜, 非多孔膜指结构紧密的膜, 孔径在 1nm 以下, 主要用于气体分离 渗透汽化等 按膜断面结构不同分为非对称膜和对称膜 非对称膜, 指膜的横断面呈不同的层次结构, 即从皮层到底层存在膜孔径的梯度分布, 反之, 为对称膜, 如大多数微滤膜和核孔膜

6 图表 3 膜的分类 (General) 资料来源 : 膜科学与技术基础 红塔证券整理 根据膜孔径 ( 截留分子质量 ) 的不同, 可分为微滤膜 (UF) 超滤膜 (MF) 纳滤膜 (NF) 和反渗透膜 (RO) 4 种膜的透过机制基本相同, 都是以压力差为推动力的膜过程, 其主要差别在于被分离物颗粒或分子大小和所采用的膜的结构与性能 图表 4 膜的分类 ( 按孔径 ) 资料来源 : 红塔证券整理

7 微滤膜 (MF): 可单独使用, 去除胶体 微粒 细菌等物质, 也可做其他膜的预处理 膜的孔径范围为 微米, 多采用对称微孔膜 主要材料为有机材料有纤维素酯类, 聚矾, 聚丙烯等 超滤膜 (UF): 要使用微滤膜进行预处理, 可截留水中颗粒悬浮物 细菌 原生动物孢囊虫等微生物, 病毒, 蛋白质, 酶, 多糖分子物质 孔径为 2-50 纳米, 属于非对称多孔膜 主要材料为纤维素类 聚砜 聚偏氟乙烯 聚丙烯腈 纳滤膜 (NF): 要使用微滤 超滤进行预处理, 对二价 多价离子和相对分子质量在 之间的有机物有较高的脱除率 最大应用领域是饮用水软化和有机物脱除, 可以去除三氯甲烷 痕量除草剂 杀虫剂 重金属 天然有机物 水质硬度 硫酸盐 孔径为 1-2 纳米, 属于非对称膜 复合膜 主要材料为聚酰胺, 聚乙烯醇, 磺化聚砜, 磺化聚醚砜, 醋酸纤维素, 聚丙烯 反渗透膜 (RO): 要使用微滤 超滤进行预处理, 只允许溶剂分子通过, 盐 氨基酸等小分子被截留 50% 用于苦咸水和海水淡化,40% 用于电子工业 制造业和发电厂的纯水制备, 剩余 10% 用于废水处理和生物食品的加工分离 孔径为 纳米, 属于非对称膜 复合膜 材料主要是碳酸纤维素和芳香聚酰胺两大系列 不同的膜材料具有不同的化学稳定性 热稳定性 机械性能和亲和性能, 对于不同的分离体系, 利用不用材料制备的分离膜可以取得较好的效果 理论上, 任何聚合物都能制备膜, 但仅有少数材料适用于膜分离, 其中最常见的包括聚偏氟乙烯 (PVDF) 聚醚砜 (PES) 聚乙烯 (PE) 和聚丙烯 (PP) 采用特定的制备技术, 均可将其制成膜材料, 并具有理想的物理特性和化学耐受力 但这几种材料均为疏水性材料, 使得他们过滤时易被生物反应器料液中疏水性物质污染, 因此, 有必要对膜表面的基础物质进行修饰改性以形成亲水性膜表面 常用的改性方法包括化学氧化 有机化学反应 等离子处理或移植等 所以改性工艺 利用聚合物制备膜和膜组件的方法是相关企业的商业机密, 其生产方法存在技术壁垒 图表 5 膜材料分类和用途 类别膜材料举例 天然膜材料 合成膜材料 纤维素类 壳聚糖 聚砜类 聚酰 ( 亚 ) 胺类 聚酯 聚烯烃类 其他 资料来源 : 膜科学与技术基础 红塔证券整理 醋酸纤维素, 硝酸纤维素, 乙基纤维素 壳聚糖 聚砜, 聚醚砜, 聚芳醚砜, 磺化聚砜 芳香族聚酰胺, 聚砜酰胺, 含氟聚酰亚胺 涤纶, 聚碳酸酯 聚乙烯, 聚丙烯腈, 聚四氟乙烯, 聚偏氟乙烯 聚二甲基硅氧烷, 聚电解质, 金属, 陶瓷 ( 二 ) 膜组器的分类和应用 从制膜过程得到的膜仅仅是具有选择性透过功能的材料, 绝大多数情况下膜材料并不能直接应用于分离工程, 而需要将一定面积的膜装填到某种开放或封闭的壳体空间内构造成一定形式和结构的单元, 即膜组件 获得优异性能的分离膜, 只是膜分离技术的必要条件之一, 膜材料性能在膜分离技术的实现还必须以合理膜组件为载体 在膜分离工业装置中, 根据生产规模的需要, 一般可设置数个乃至数千个膜组件 膜组件可以有多种形式, 它们均根据两种膜构型设计而成 :1) 管式构型 ;2) 平板式构型 常见的管式构型包括管式 (tubes) 膜组件 毛细管 (capillary) 膜组件 中空纤维 (hollow-fibers) 膜组件 ; 而常见的平板式构型包括板框式 (plate and frame) 膜组件 卷绕式 (spiral wound) 膜组件和垫套式膜组件等

8 1. 板式膜组件 板框式也称平板式, 它是由许多板和框 (plate and frame) 堆积组装在一起而得名, 其外观类似普通的板框式压滤机 (filter press) 它是膜分离历史上最早问世的一种膜组件形式 图表 6 板式膜组件原理示意图 资料来源 :internet 红塔证券整理 板框式构造比较简单, 且可单独更换膜片 ; 可作为试验机, 将各种膜样品同时安装在一起进行性能检测 其流道的断面积较大, 压降较小, 线速度可达 1~5m/s, 且不易被纤维屑等异物堵塞 ; 为促进膜组件内的湍流效果, 不少厂家将原液导流板的表面设计成各式凹凸或波纹结构或在膜面配置筛网等物 2. 卷式膜组件 螺旋卷式 ( 简称卷式 ) 膜组件的结构是由中间为多孔支撑材料, 两边是膜的 双层结构 装配组成的 其中三个边沿被密封而粘结成膜袋状, 另一个开放的边沿与一根多孔中心产品水 ( 液 ) 收集管连接, 在膜袋外部的原水侧再垫一层网眼型间隔材料 ( 隔网 ), 也就是把膜 ~ 多孔支撑体 ~ 膜 ~ 原水侧隔网依次叠合, 绕中心集水管紧密地卷在一起, 形成一个膜元件, 再装进圆柱型压力容器里, 构成一个螺旋卷式膜组件 图表 7 卷式膜组件原理示意图 资料来源 :internet 红塔证券整理

9 卷式膜组器结构紧凑, 单位体积内的有效面积大 (830~1660m2/m3), 缺点是当原液中含有悬浮固体时使用有困难 ; 透过侧的支撑材料较难满足要求, 不易密封, 同时膜组件的制作工艺复杂 要求高, 尤其是用于高压操作时难度更大 3. 管式膜组件 所谓圆管式膜是指在圆筒状支撑体的内侧或外侧刮制上一层半透膜而得到的圆管形分离膜, 再将一定数量的这种膜管以一定方式联成一体而组成, 其外形状极类似于列管式换热器 图表 8 管式膜组件主要的规格 构型 直径 /mm 管状膜 >10 毛细管 中空纤维 <0.5 资料来源 : 膜科学与技术基础 红塔证券整理 图表 9 不同管径下单位体积的膜面积管半径单位体积膜面积 /m2/m , ,000 资料来源 : 膜科学与技术基础 红塔证券整理 图表 10 管式膜组件原理示意图 资料来源 :internet 红塔证券整理 管式膜组件的优点是 : 流动状态好, 流速易控制 ; 安装 拆卸 换膜和维修均较方便 ; 能处理含有悬浮固体的溶液 ; 机械杂质清除比较容易 ; 合适的流动状态可减少浓差极化和污染 而管式膜组件的缺点是 : 与平板膜比较, 管膜的制备条件较难控制 ; 单位体积内有效膜面积小 ; 管口的密封也比较困难 ; 价钱较贵 4. 中空纤维式膜 中空纤维式膜是一种极细的空心膜管, 其本身不需要支撑材料即可耐受很高的压力, 它实际是一根厚壁的环柱体, 纤维的外径有的细如人发, 约为 50~200μm, 内径为 25~42 μm

10 图表 11 中空纤维膜组件原理示意图 资料来源 :internet 红塔证券整理 图表 12 中空纤维膜组件常见形态及其原理示意图 资料来源 :internet 红塔证券整理 中空纤维膜组件的特点是 :1) 可耐高压 ;2) 单位体积内的有效膜表面积比率高 ;3) 寿命较长 ( 可达 5 年 );4) 可做成一种效率高 成本低 体积小和重量轻的膜分离装置 ; 5) 不足之处是中空纤维膜的制作技术复杂, 管板制作也较困难, 同时不能处理含悬浮固体的料液 ( 原水 )

11 一种性能良好的膜组件应达到以下要求 : 对膜性能提供足够的机械支撑, 并可使高压原料液和低压透过液严格分开 ; 在能耗最小的条件下, 使原料液在膜面上流动状态均匀合理, 以减少浓差极化 ; 具有尽可能高的装填密度 ( 单位体积的膜组件中填充膜的有效面积 ), 并使膜的安装和更换方便 ; 装置牢固 安全可靠 价格低廉和易维护 图表 13 各种膜组件的定性比较 资料来源 : 膜科学与技术基础 红塔证券整理 图表 14 各种膜组件的优缺点和应用领域 资料来源 : 红塔证券整理 几种膜组件各有特点, 在实际应用中, 往往根据自身需要选择适合的膜组件

12 二 膜水处理法的主要应用 膜水处理法应用领域非常广泛, 主要包括自来水给水 污水处理 中水回用和海水淡化等等 图表 15 不同膜技术的应用领域 资料来源 : 膜科学与技术基础 红塔证券整理 ( 一 ) 自来水给水 1. 市政给水 自来水水质提标 2006 年出台的 生活饮用水卫生标准 与国际饮用水标准全面接轨, 检测项目增加至 106 项, 新标准对水质要求大大提高 传统自来水处理工艺很难达到新标准的要求, 无法有效去除贾地鞭毛虫和隐孢子虫, 浊度去除率低, 原水水质变化时难以保证稳定的产水水质, 水中有机物 氨氮超标, 难以去除毒性污染物及藻类 为了保证产水量, 可采用传统工艺 + 超滤的方法进行处理, 通过在原有自来水厂工艺的基础上, 增加超滤系统, 有效去除 两虫 和其他杂质, 产水水质稳定, 是能够达到饮用水新标准的最经济的处理方案 图表 16 市政自来水给水流程示意图 资料来源 : 公司网站 红塔证券整理 当以地表水为水源时, 针对其水质特点, 我们可以选择絮凝加药 + 絮凝沉淀池 + 过滤器做为超滤的前处理 当以地下水为水源时, 可直接采用过滤器作为超滤的前处理 国家对于饮水的民生工程, 在近几年的关注程度非常高, 支持的力度也非常大 ; 除了城镇的自来水, 还包括农村饮水, 而农村改水是从中央到地方都有配套专项政策在推

13 动, 使用超滤解决农村的安全饮用水问题, 既能获得无细菌 无微生物 无杂质的饮用水, 且在设备投入成本低 自动化实现简单 产水水质稳定等绝对的优势 2. 工业给水 工业给水主要分为两类 : 锅炉补给水和电子超纯水 锅炉补给水 : 要求硬度低, 而且溶氧量 固体含量和有机物含量均很低 工业锅炉补给水的原水常来源于地表水 地下水, 沿海及缺水的地区还常以海水为补给水源 反渗透 (RO) 系统已被这类行业广泛应用, 由于原水水质多有不同, 地表水 地下水的净化及海水淡化前处理是保证反渗透系统的入水质量, 是确保工业用水稳定的关键 超滤能够有效的将产水浊度控制在反渗透要求的范围内,UF+RO 的双膜法已广泛应用在电力等行业中 膜法不但能够有效解决锅炉补给水问题, 同时结合膜法特点可循环利用工业生产中的循环排污水 图表 17 锅炉补给水流程示意图 资料来源 : 公司网站 红塔证券整理 电子超纯水 : 主要为半导体材料 器件 印刷电路板和集成电路 超纯材料和超纯化学试剂等高科技精微产品, 对用水水质要求极高 超纯水, 既将水中的导电介质几乎完全去除, 又将水中不离解的胶体物质 气体及有机物均去除至很低程度的水 在水资源紧缺的今天, 超滤的应用, 使得以 : 超滤 反渗透 EDI 抛光床, 为主流处理流程的高纯水处理, 可以以更差的水源作为进水, 极大扩大了原水的选择范围, 在节约了水资源方面有重要意义 图表 18 电子超纯水给水流程示意图 资料来源 : 公司网站 红塔证券整理 ( 二 ) 污水处理 1. 市政污水 市政污水主要来源为生活污水, 是人们在日常生活活动中产生的废水, 主要是生活废料和人的排泄物, 其中包括厨房洗涤 淋浴 洗衣等的废水以及冲洗厕所等的污水 水质相对比较稳定, 但浑浊 深色且具有恶臭, 呈微碱性, 氮磷含量高, 一般不含有毒物质, 同时生活污水很适合各种微生物的繁殖, 因此常含有大量的细菌 ( 包括病原菌 ) 病毒和寄生虫卵

14 随着环境问题的日益恶化, 城市污水处理厂排放标准将日趋严格, 部分城市新建 扩建城市污水处理厂排水标准需严格执行 一级 A 标, 已建成的城市污水处理厂需按照 一级 B 标 进行改造 排水标准的提升将带来新的市场和发展机遇 以膜技术为代表的 MBR 污水处理技术, 在再生水 污水厂升级改造中, 都将面临广阔的市场需求 图表 19 市政污水处理流程示意图 资料来源 : 公司网站 红塔证券整理 在市政领域, 自 2006 年起万吨以上规模项目投入运行以来, 近 5 年时间, 采用 MBR 工艺的日处理万吨以上规模项目, 已建成运行的 19 个, 在建的 6 个, 拟建的 9 个 这些项目主要分布在北京 太湖流域 ( 无锡 ) 广州 云南等地区, 湖北 黑龙江等地零星地有一些项目 很明显, 这与地方政府的要求和地方财政实力有很大关系 在北京等水资源短缺地区, 采用 MBR 主要出于污水回用的目的, 项目占比约 40%; 而在无锡 广州 云南, 则主要出于减排目的, 占比约 60% 2. 工业废水 目前膜法水处理技术在环境过程中的应用, 主要是超滤 反渗透 渗析和电渗析等方法用于处理各工业废水 超滤技术因其操作压力低 能耗低 通量大 分离效率高, 可以回收和回用有用物质和水, 特别是通量大的特点, 使得超滤成为废水处理工程采用的主要膜分离技术 图表 20 工业废水处理流程示意图 资料来源 : 公司网站 红塔证券整理 含原油废水中含油量通常为 100~1000 mg/l, 超过国家排放标准 (10 mg/l), 故排放前必须进行除油处理 可采用中空纤维超滤膜组件和超滤设备, 可以把含原油 100~1000 mg/l 的废水处理达到环境排放标准 10 mg/l 以下, 也使处理后的水质达到了低渗透油田的注水标准 处理石油开采产生的含油废水, 可在油田用膜分离器中进行超滤与反渗透 ( 或纳滤 ) 的组合操作 先使分离出的水进入中空纤维超滤膜, 透过液再进入反渗透膜 ( 或纳滤膜 ), 不但去除了悬浮物, 还去除了溶解盐和溶解油, 以满足特殊水质的要求

15 图表 21 污水处理中膜应用技术工业对比图 资料来源 : 红塔证券整理 ( 三 ) 水资源再生利用 1. 中水回用 中水是指污水经处理达到一定的水质标准后, 可在一定范围内重复使用的非饮用杂用水 开展中水回用工作, 已显现出开源和减轻水污染的双重功能, 尤其对北方城市尤为重要 城市污水回用于工业在国外已有了丰富的经验, 使用时间很长, 回用量也相当

16 大, 解决或部分解决了由于水源不足限制城市和工业发展的需要, 收到了相当好的社会效益和经济效益 图表 22 中水回用流程示意图 资料来源 :Internet 红塔证券整理 我国人均淡水资源匮乏, 北方地区尤甚, 人均水资源占有量远低于国际标准 在国家提倡节能减排的大环境下, 电厂等用水大户的水资源使用量受到较大限制 水资源的短缺, 无疑也为膜技术在废水处理领域的应用提供了广阔的前景 城市中水由于具有水质水量基本稳定 再处理方法较为简单的特点, 逐渐成为电厂等用水大户的重要水源 从城市污水处理厂和工厂中排出的废水, 是作为工业用水, 甚至是饮用水的一种非常好的水资源 这在技术上是完全可以实现的 通过超滤技术, 市政中水可以广泛的应用于工业行业的给水, 节约越发贫乏的水资源 2. 海水淡化 海水淡化作为一种解决水资源短缺的重要战略手段, 在世界范围内发挥着越来越重要的作用. 目前, 蒸馏法和反渗透法是主要的淡化方法. 但由于海水中的盐度 硬度 总固溶物及其它杂质的含量均较高, 易造成反渗透膜污染和结垢, 蒸馏淡化装置结垢等问题, 导致运行 维护费用 能耗及造水成本增加, 因此必须对进料海水进行适当的预处理. 合理的预处理是淡化装置成功运行的决定性因素之一 海水超滤预处理技术是近几年发展起来的膜法预处理技术, 主要用于海水反渗透 (SWRO) 的预处理过程, 该过程克服了反渗透传统预处理工艺出水水质不稳定 胶体和溶解有机物去除效果差以及使用多种化学试剂等诸多缺点和不足, 具有广阔的应用前景 图表 23 海水淡化流程示意图 资料来源 : 公司网站 红塔证券整理 超滤用作海水预处理, 具有下列优点 : 能够截留海水中固体悬浮物, 胶体和微小细菌, 降低淤泥污染指数 (SDI), 从而降低了 RO 膜污染的趋势, 且 UF 出水水质稳定, 不受原海水水质变化的影响 ; 可取代传统预处理工艺中的多个步骤 空间利用率高, 与传统预处理工艺相比, 可节省约 50% 的空间, 且操作工艺简单可靠, 管理方便 ; 减少对环境的影响 传统预处理工艺需加入若干化学试剂 ( 如絮凝剂 杀生剂 水质稳定剂 阻垢剂等 ), 且最终随浓水排放, 无论哪种排放方案, 或多或少均会对环境产生不利影响 ; 采用 UF 技术后, 化学试剂的使用量将大幅度减少, 从而减轻环境压力

17 三 行业发展趋势与空间分析 1999 年, 全球膜及膜组件市场销售额为 44 亿美元,21 世纪初全球膜市场开始强劲增长,2012 年全球膜制品的销售额超过 120 亿美元, 十年复合增长率 7-8% 政策是膜行业初创期的最大驱动力,1995 年之前,UF/MF 膜的发展还比较缓慢, 年美国隐孢子虫事件的大肆爆发以及美国对水质的严格管制使得 UF/MF 市场井喷, 而美国在世界 UF/MF 膜市场上占据了最大的份额,2006 年约 44%, 由此带来了该行业的迅速发展 图表 24 全球膜制品销售情况图表 25 美国水处理领域膜制品销售额 ( 百万美元 ) 资料来源 :Internet 红塔证券整理 资料来源 :Internet 红塔证券整理 图表 26 世界市场 MF/UF 膜处理能力 ( 万立方米 ) 图表 27 中国膜制品销售情况 资料来源 :Internet 红塔证券整理 资料来源 :Internet 红塔证券整理 中国膜市场过去十年蓬勃发展, 膜产业总值 ( 包括膜制品和工程 ) 从 1993 年的 2 亿元人民币增长为 2012 年的 594 亿元 ( 水处理领域占到 85% 以上 ), 复合增速 20-30% 环保所涉及的水处理膜材料 2012 年全球市场为 120 亿美元, 其中中国市场约为人民币 120 亿元, 占全球市场的 15% 以上, 中国在世界膜市场上的角色越发重要 我国自 六五 以来连续六个五年计划都把膜技术列为重点支持项目 2010 年 国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定 中提出要大力发展高性能膜材料 2012 年, 科技部印发了 高性能膜材料科技发展 十二五 专项规划, 提出 十二五 期间将实现 5-8 种关键膜材料的国产化, 建成膜生产线 3-6 条, 并将着力培育龙头企业, 力争形成 10 家以上的上市公司, 到 2015 年膜产业产值达到千亿元规模 十二五 期间中国将大举提高分离膜自给率, 形成完备的规模化生产能力并实现进口替代 我国现有微滤超滤膜制造厂家 100 多家, 形成规模化的 8 家企业产能约 3000 万 m2, 到 2015 年预计达到 万 m2, 增长 50-67%; 我国反渗透膜现有产能 1000 万 m2, 预计到 2015 年能达到 2000 万 m2, 增长 100%; 纳滤膜国内仅有 2-3 家可生产, 目前暂未量产

18 ( 一 ) 膜技术受益于水质提标 据 2011 年最新的抽样检测结果, 以 2006 年新国标的标准为衡量标准, 我国饮用水厂的出厂水质达标率约为 83% 根据规划 全国城镇供水设施改造与建设 十二五 规划及 2020 年远景目标 的规划, 十二五 的 5 年间我国将对现有不达标的公共供水水厂进行较大规模的改造, 总规模高达 0.67 亿吨 / 日 同时, 我国将新建水厂规模总计 0.55 亿吨 / 日 现有水厂的升级改造和新建供水设施不仅对饮用水处理技术提出了更高的要求, 也为新型净化技术创造和提供了十分可观的市场空间 图表 28 新老自来水供水水质标准比较图 资料来源 :Internet 红塔证券整理 ( 二 ) 膜技术受益于排放标准的提高 我国 31% 的污水处理厂仍处在二级排放标准, 达到一级 A 标准的仅占 7%, 剩下的 62% 都只达到一级 B 标准 十二五 期间国内将掀起污水处理设施的升级改造潮, 处于污水处理行业中游 拥有先进污水处理技术的污水处理设施建设商将直接受益 MBR 出水水质优于一级 A 标准, 随着污水排放标准的提高, 在市政污水中的应用比重大幅提高

19 图表 29 污水排放基本控制项目最高允许排放浓度标准 资料来源 :Internet 红塔证券整理 ( 三 ) 膜技术受益于工艺成本下降 受益于膜工艺设计的改进, 运行维护方案的优化和膜寿命的延长, 膜产品整个生命周期的成本从 1992 年的 400 美元 /m2 降至 2005 年的不足 50 美元 /m2 国内超滤 / 微滤市场上国产品牌凭借低廉的价格 (30% 的价格优势 ) 和逐渐成熟的技术已走上主导地位, 市场占有率超过 50% 图表 30 不同时期微滤膜更换费用 图表 31 微滤膜系统投资造价对比 资料来源 :Internet 红塔证券整理 资料来源 :Internet 红塔证券整理 2005 年, 我国反渗透膜市场中陶氏和海德能两家企业占据 95% 以上的份额, 时代沃顿等仅占有 5% 2012 年, 我国反渗透膜市场中时代沃顿占比上升到了 15%, 随着膜国产化率进一步提高, 占比有望超过 30% 国内企业以性价比和服务抢占市场, 国产 RO 膜平均已下降至 150 元 /m2, 比与陶氏等国外 RO 膜便宜了 30%-50%, 在产品质量差距显著缩小的前提下, 国产 RO 膜明显的价格优势将使国内企业更具有竞争力

20 图表 32 中国 RO 膜销售情况 图表 33 国产 RO 膜价格走势图 资料来源 :Internet 红塔证券整理 资料来源 :Internet 红塔证券整理 目前能够应用于大型工程的膜材料国产化已经开始逐步实现 此外, 近年来 MBR 的成本已经显著降低, 主要体现在电能的消耗上, 目前最好水平每吨水耗电 0.4kwh, 比传统工艺仅高出 kwh/ 吨水, 使得 MBR 性价比不断提升 图表 34MBR 成本结构 图表 35MBR 吨水能耗下降空间 资料来源 :Internet 红塔证券整理 资料来源 :Internet 红塔证券整理 ( 四 ) 水价提升推动膜设备行业渗透率 水价的上升将改善目前水处理企业的经营状况, 有利于水处理行业的升级改造, 从而有推动膜设备在行业中的渗透率 从供水端考虑, 目前我国供水端处于水质提标阶段, 而采用膜技术处理可完全达到新版 生活饮用水卫生标准 的要求, 但采用膜处理会相应增加供水运营成本约 0.3 元至 0.5 元每吨 在目前水厂本身盈利前景堪忧的情况下, 供水厂完成技术升级需完全依赖政府补贴, 使得目前的自来水提标仅停留在上海 北京 江浙及珠三角部分较富裕城市 而供水价格在当前水平上提高 10-20% 即可弥补膜处理增加的供水运营成本 在污水处理端, 增加的污水处理费也可集中补贴污水处理厂升级设备的部分成本 对于再生水, 上升的水价与污水处理价格将提高使用原水的成本, 从而促使更多企业倾向于使用再生水降低生产成本

21 图表 36 全国主要城市月平均自来水单价 ( 元 / 吨 ) 资料来源 : 中国水网 红塔证券整理 中国膜技术水处理应用领域现阶段主要集中于供水 污水 / 废水处理以及回用领域 据统计, 截至 2010 年 12 月 31 日, 中国已建或在建的规模以上 (5000 吨 / 日处理量 ) 膜法水资源化级解决方案中, 市政污水处理及回用领域达到 万吨 / 日以上, 市政给水净化达到 万吨 / 日以上, 海水淡化领域则达到 万吨 / 日以上, 但在水处理总市场中比例仍极低, 未来上升空间巨大 我们保守预计, 仅市政领域十二五期间膜处理设备的市场空间就可达 306 亿元 图表 37 膜设备市场空间容量估算 资料来源 : 红塔证券整理 四 行业与公司竞争分析 膜工业的产业链主要包括膜材料制作 膜组件制作 膜应用工程以及后期的维护 在膜工业产业链中, 国外巨头 GE 等已经具备提供全产业链一体化服务的能力, 但国内龙头企业如碧水源 津膜科技等仍只能涉足产业链的部分环节 部分品种

22 图表 38 膜工业产业链 资料来源 : 红塔证券整理 ( 一 ) GE 全产业链布局 GE 是世界三大膜元件生产商之一, 生产地主要在美国尼苏达州和加利福尼亚州, 销售 50% 美国,50% 其他国家 GE 的成长史就是一部并购史, 通过不断的并购丰富自己的产品能力, 延伸产业链, 自 1998 年开始, 先后收购了 Glegg Betz Osmonics Ionics Zenon 等五家著名的水处理公司, 成为世界上最大的水处理产品及服务供应商 图表 39 GE 水处理业务的增长情况 ( 亿美元 ) 图表 40 GE 的膜技术应用领域 资料来源 :GE 公司网站 红塔证券整理 完成收购后,GE 成为了世界上极少数能提供从膜片 膜元件 膜处理整套设备到各种过滤器等全系列产品的公司, 膜产品线也涵盖了微滤 超滤 纳滤 反渗透的整个过滤图谱 GE 业务几乎涵盖了水处理的全部内容, 包括原水 超纯水 冷却水 锅炉水 海水淡化 污水处理及回用等等 GE 中国有非常广泛的技术合作, 在上海成立的中国技术中心有专门的技术力量作为支持, 另外 GE 积极参加了很多国家重大工程建设, 并通过多项中国政府主导的技术转让和国产化项目, 不断加强和中国伙伴的合作 位于中国无锡的水处理设备工厂新厂正式落成并投入运营 投资额达 900 万美元的新厂凸显着 GE 将深耕中国水处理市场, 加大投以更好地实现对中国政府和客户在提供绿色环保技术方面的长期承诺

23 图表 41 GE 在中国市场工程应用情况 资料来源 :GE 公司网站 红塔证券整理 ( 二 ) 海德能 专注反渗透膜 美国海德能公司 (Hydranautics) 创立于 1963 年, 总部位于美国加利福尼亚州的 oceanside 市, 拥有 15,000 平方米的研发和生产基地, 目前已成为世界上分离膜制造业产品规格最多 生产规模最大 取得专利最多的反渗透和纳滤膜生产商之一, 也是美国最早通过 ISO9001 国际认证的反渗透膜生产商 1987 年美国海德能正式加入日本日东电工集团 (Nitto Denko), 成为日东电工集团在美国的全资子公司之一 美国海德能在全球设有三个分离膜产品制造厂, 分别位于美国加利福尼亚州 Oceanside, 日本滋贺县草津市和中国上海松江 美国和日本两个工厂都具备从平膜制备到膜元件组装的一条龙生产线, 中国松江工厂则为 4 英寸反渗透膜元件组装厂 美国海德能公司在中国设有五个代表机构 ( 北京 上海 山东 广东和河南 ) 图表 42 海德能系列膜元件的主要业绩 用户产水量,m3/d 膜元件型号 Orange county, 美国 276,000 ESPA2 Ulu Pandan, 新加坡 170,000 ESPA2+ 内蒙古包头钢铁集团薄板厂 14,400 ESPA1 山东滨州魏桥创业集团 50,000 CPA3 广州东莞玖龙纸业 48,000 CPA3 安徽马鞍山钢铁集团 27,360 CPA3-LD 山东滨州魏桥创业集团 76,800 PROC10 Kranji, 新加坡 40,000 LFC1 Bedok, 新加坡 32,000 LFC1 辽宁阜新金山煤矿热电厂 12,960 LFC3-LD Skikda & Beni Safe, 阿尔及利亚 300,000 SWC5 Fujairah, 阿联酋 170,000 SWC3 Escombreras, 西班牙 64,000 SWC5 浙江华能玉环电厂 11,520 SWC5 资料来源 :GE 公司网站 红塔证券整理 从饮用纯净水处理 苦咸水淡化 电厂锅炉补给水处理到工业废水 市政污水回用和海水淡化, 美国海德能公司各种型号的反渗透和纳滤膜元件取得了广泛的应用业绩 拥有三倍于其他反渗透膜制造产商的专利保证了为用户提供更高性能的膜元件, 并使他们适用于不同的需求

24 ( 三 ) 上市公司 膜供应商 膜工程商 目前行业的公司分为两类, 一类是膜供应商, 一类是膜工程商 膜生产环节反渗透膜壁垒最高, 目前全世界仅有 7 家规模化生产的反渗透厂商, 时代沃顿 ( 南方汇通控股子公司 ) 是国内唯一一家 膜工程商涉及市政污水 市政给水 工业水处理 垃圾渗滤液处理等多个环节 图表 43 行业内上市公司产业链分布情况 分类膜产品膜工程 南方汇通 微滤 超滤 反渗透 市政污水 市政给水 工业水处理 碧水源 津膜科技 万邦达 国中水务 巴安水务 中电环保 资料来源 : 红塔证券整理 垃圾渗滤液 图表 44 碧水源收入与净利润 ( 亿元 ) 图表 45 津膜科技收入与净利润 ( 亿元 ) 图表 46 万邦达收入与净利润 ( 亿元 ) 图表 47 时代沃顿收入与毛利 ( 亿元 ) 资料来源 :Wind 红塔证券整理 资料来源 :Wind 红塔证券整理

25 图表 48 行业内主要上市公司毛利率比较 资料来源 :Wind 红塔证券整理 在新兴行业的初始阶段, 企业以技术起步还是市场起步并不重要, 重要的是能否利用起步期技术或市场积累起的资源, 迅速建立起核心竞争力 ( 将已积累的资源化为自己在整个膜产业链上的竞争力 ), 补全自己的短板, 在行业爆发期扩大市场占有率 拥有核心技术的企业 : 如碧水源 (MBR 膜组件的技术优势 ) 津膜科技 ( 中空纤维膜的技术优势 ) 南方汇通 ( 反渗透膜的技术优势 ), 未来能否延伸产业链 ( 碧水源进军膜材料 津膜科技扩大水处理工程 ) 是关键 在部分区域或市场建立起关系壁垒的企业 : 如万邦达 ( 央企煤化工项目废水处理及回用 ) 建立起一定的关系壁垒, 它能否向上游延伸, 把握核心技术是关键 1. 碧水源 MBR 技术龙头 碧水源主营业务是 MBR 工程, 过去膜依赖进口, 现在已具备自主研发生产能力, 现有 PVDF 中空纤维超微滤膜膜产能 680 万 m2,2015 年有望达到 1160 万 m2 技术能力获得重大突破, 低压 RO 膜研发成功, 年产 50 万 m2 生产线将于近期投产 充分布局环保产业链 公司目前业务为膜材料膜组件生产 污水处理和市政工程建设, 碧水源通过通过成立子公司, 积极进军工业污水处理 固废 自来水净化 海水淡化等领域 IPO 实际募集资金高达 25 亿元, 雄厚的实力资金, 使得碧水源有资源整合上下游, 提升技术水平 图表 49 碧水源产业链布局示意图 资料来源 : 公司公告 红塔证券整理

26 图表 50 碧水源股权和业务分布示意图 资料来源 : 公司公告 红塔证券整理 碧水源成立之初, 碧水源的股东分别是文剑平与北京华昊水利水电工程有限责任公司, 而北京华昊的最终控制人是北京饮用水源保护项目办公室 2006 年 6 月, 碧水源引进新股东刘振国, 刘振国之前长期在北京水利系统工作 碧水源最终在北京的污水处理市场成为了老大, 年在北京地区实现收入 3.25 亿元 4.73 亿元 9.54 亿元和 亿元 联姻地方政府, 扩大膜市场, 实现全国性布局 碧水源本质是工程企业, 最重要的事情是拿项目 污水处理项目一般是市政类项目, 地方保护主义严重 碧水源的秘籍就是与各地的市政类企业合资 外埠发展也取得了快速的发展, 年外埠地区实现收入 1.76 亿元 5.53 亿元 8.15 亿元和 亿元 2. 津膜科技 超滤 微滤膜技术龙头 最早是国内最领先的膜材料研发企业,2007 年产业链向中下游延伸, 进入膜法水资源化整体解决方案领域 目前主营业务为膜销售和膜工程 图表 51 津膜科技股权和业务分布示意图 资料来源 : 公司公告 红塔证券整理

27 膜技术优势,CMF/SMF/MBR 产品全覆盖, 技术工艺领先, 能针对下游不同领域提供适用性最强的整体解决方案 ; 环渤海区域优势, 在海水淡化市场提前储备 以天津为基地, 在京津冀地区以 CMF 工艺向企业客户提供污水处理及回用 给水净化和海水淡化整体解决方案, 公司 2012 年膜处理产能 平方米, 随着募投项目逐步达产,2013 年新增产能达到 平方米, 同比增长 3 倍多 产能释放带动订单快速增长 3. 时代沃顿 南方汇通主营业务为铁路货车制造及铁路车配件修理, 随着经济增速的放缓, 铁路货运需求下降, 以及铁道部实施政企分开的体制改革, 整个铁路行业市场运行机制面临重新调整, 在此期间, 货运装备的采购招标处于暂停状态 公司铁路运输相关业务持续低迷, 营收大幅下滑 公司最大看点是控股 42% 的子公司 北京时代沃顿科技有限公司, 3 年复合增长率为 33.24% 2005 年, 我国反渗透膜市场陶氏和海德能两家企业占据 95% 以上的份额, 时代沃顿仅占 2.5-5%,2012 年全球反渗透膜销售额 亿, 我国反渗透膜销售总额为 亿元, 时代沃顿销售收入 3 亿元, 占比 15%,2015 年有望达到 30% 公司有两大核心技术 : 抗氧化技术和抗污技术 : 抗氧化技术 : 低压运行 产水量高 脱盐性能好, 能够承受更高含量氧化性物质的冲击, 从而精简和优化反渗透系统预处理工艺, 降低膜元件微生物污染 节约运行成本 延长使用寿命 抗污技术 : 在增加脱盐层厚度的同事对膜片表面做涂敷处理, 降低了有机污染和微生物污染附着, 大大延长了反渗透膜的寿命并降低了长期运行的成本 时代沃顿在国内外水处理膜市场中占有重要地位, 是国内生产规模最大的反渗透膜生产企业, 占据了国产反渗透膜第一品牌的行业领先地位, 在工业水处理和家用净水领域广泛应用 公司 2000 年从美国引进了反渗透膜技术和第 1 条膜及组件中试生产线, 经过不断扩能改造, 现已拥有生产线 4 条, 膜片生产能力已达 800 万 m2/ 年, 预计 2016 年可达到 1700 万 m2 长期来看 : 业内公司也会朝着膜品类和产业链双向延伸的方向发展 行业里从技术到市场延伸能力最强的是碧水源 短期来看 : 在中国膜市场快速增值和国产化率的不断提高的过程中, 国内膜生产企业面临广阔的市场空间, 津膜科技 ( 微滤 / 超滤技术龙头 ) 和南方汇通 ( 国内唯一一家规模化生产反渗透膜的企业 ) 具有巨大的成长空间

28 红塔证券投资评级 : 以报告日后 6 个月内的行业指数的涨跌幅相对于同期沪深 300 指数的涨跌幅为基准 : 类别级别定义增持行业指数相对表现优于沪深 300 指数行业中性行业指数相对表现与沪深 300 指数持平投资评级减持行业指数相对表现弱于沪深 300 指数 公司声明 : 本公司经中国证券监督管理委员会核准, 取得证券投资咨询业务许可 本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师 免责声明 : 本报告仅供红塔证券股份有限公司 ( 以下简称 本公司 ) 的签约客户使用 本公司不会因任何机构或个人收到本报告而视其为本公司的当然客户 本报告的作者是基于独立 客观 公正和审慎的原则制作本研究报告 本报告的信息来源合法合规, 本公司力求但不能担保其准确性或完整性, 也不保证本报告所含信息保持在最新状态 本报告所载的资料 意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断, 本报告中的证券或投资标的价格 价值及投资收入可能会波动 在不同时期, 本公司可发出与本报告所载资料 意见及推测不一致的报告 投资者应当自行关注 本公司已采取信息隔离墙措施控制存在利益冲突的业务部门之间的信息流动, 以尽量防范可能存在的利益冲突 但在法律许可的情况下, 本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行交易 ; 可能为这些公司提供或者争取提供保荐承销 财务顾问或者金融产品等相关服务 ; 本公司的员工也可能担任本报告所提到的公司的董事 市场有风险, 投资需谨慎 本报告中的观点 结论仅供投资者参考, 不构成投资建议 本报告也没有考虑到个别投资者特殊的投资目标 财务状况或需要, 投资者应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况 投资者不应以本报告取代其独立判断或仅根据本报告做出决策 在决定投资前, 如有需要, 投资者应向专业人士咨询并谨慎决策 除法律法规规定必须承担的责任外, 本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失承担责任 本报告版权仅为本公司所有, 未经书面许可, 任何机构和个人不得以任何形式翻版 复制或发布 否则, 本公司将保留随时追究其法律责任的权利 如征得本公司同意后引用 刊发, 则需注明出处为 " 红塔证券股份有限公司研究发展中心 ", 且不得对本报告进行任何有悖原意的引用 删节和修改 任何有关本报告的摘要或节选都不代表本报告正式完整的观点, 一切须以本公司向客户发布的本报告完整版本为准 所有于此报告中使用的商标 服务标记及标记均为本公司的商标 服务标记及标记 红塔证券股份有限公司 2014 版权所有 红塔证券股份有限公司对本声明条款具有惟一修改权和最终解释权

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