1、行业基础概念
污水处理业是环境保护业的子产业,其与土壤污染防治、大气污染治理、固废及危废治理等合为环境保护业的最主要内容。污水处理行业作为环保产业的重要组成部分,主要包括生活污水处理和工业废水处理两个子行业。
污水处理行业关系国计民生,与人们日常工作、生产和生活关系密切,在国民经济中占有重要地位,是社会进步和经济可持续发展的重要保证。随着我国工业化和城镇化的推进,日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能,进一步加剧了水资源短缺的矛盾,对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响,而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民健康。因此,尽快提升我国污水处理行业技术和产业化水平,有效遏制水资源污染的状况,是缓解水资源短缺行之有效的方法。
在生活污水治理方面,我国政府大力推进城市基础设施建设,城市污水收集和污水处理能力都有了较大幅度的增长和提高。此外,随着我国城镇化进程的不断推进,生活污水排放量将不断增加,对生活污水处理服务的需求将不断扩大,对生活污水处理质量的要求将不断提升。
2、我国污水处理行业现况
目前我国仍然面临着严重的水资源短缺及污染问题,污水处理以及污水资源化是解决我国水资源短缺及污染问题的重要手段。随着城镇化的进程加快,城镇污水处理在现代社会中的地位越来越重要。污水处理相关的环境保护产业上升到了国家战略,党和国家大力扶持相关产业发展。污水处理行业在可预见的未来,有着良好的发展空间。
(1)行业特点
污水处理行业是关系到我国民生工程的重要行业,近年来在相关产业政策支持下,发展迅速,具有典型的政策导向型特征。污水处理行业需要大量的前期资本投入来建设污水处理设施及污水收集网络,具有明显的资金门槛。由于相关部门不断提高污水处理质量的标准,进入污水处理行业需要专业的污水处理技术,因此该行业具有明显的技术壁垒。因此,污水处理行业是一个政策导向型、资金密集型、技术密集型行业。
(2)行业相关背景
①我国水资源短缺
我国是一个水资源严重短缺的国家,虽然我国江河湖海众多,但是大量水资源难以利用,可饮用水资源较少。根据国际常用水紧缺指标标准,人均年水资源量少于 1,700 立方米为水紧张警戒线,少于 1,000 立方米为缺水警戒线。根据国家统计局数据显示,我国人均水资源为 2,090.10 立方米,略高于水紧张警戒线。多年来,我国人均水资源占有量虽略有好转,但仍长期处于较低水平。
②我国水资源污染情况严重
多年来,很多地方由于重经济发展,而对环境保护关注度不够,导致我国的水源地污染状况依然严重。根据生态环境部发布的《2021 中国生态环境状况公报》,在全国地表水监测的 3,632 个国考断面1中,I-III 类水质断面(点位)占 84.9%;Ⅳ-Ⅴ类占比 14%;劣Ⅴ类占 1.2%,主要污染指标为化学需氧量、总磷和高锰酸盐指数。
在长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河七大流域和浙闽片河流、西北诸河主要江河2检测的 3,117 个国考断面中,I-III 类水质断面占 87.0%,Ⅳ-Ⅴ类占比 12%,劣Ⅴ类占 0.9%。在开展水质检测的 210 个重要湖泊(水库)中,I-III 类湖泊(水库)占 72.9%,Ⅳ-Ⅴ类占比 21.9%,劣Ⅴ类占 5.2%。
我国人均水资源较少以及水污染较为严重的现况,严重影响我国社会民生以及经济社会可持续发展。污水治理需求依然十分迫切,污水处理行业正在发挥着愈发重要的角色,需要对污水进行无害化处理以达到排放或者循环利用的目的,从而节约水资源保护生态环境,提高经济社会可持续发展能力。
③我国污水排放量持续上升
近年来,我国经济保持高速发展,随着城乡一体化进程不断推进,工业化持续、长期、快速的发展,城市人口急剧膨胀,市政及工业废水的排放量持续保持在较高水平。根据 2021 年城市建设统计年鉴数据,2021 年我国城市年污水排放量已经达到625.08 亿立方米,2011-2021 年复合增长率为 4.47%,预期未来我国每年的污水排放量会保持 5%左右的增速,全国污水处理市场将保持持续稳定的增长。
(3)污水处理行业发展概况
①国家政策大力支持污水处理行业发展
随着我国社会主义发展进入新时期,我国经济发展模式已经逐步转向高质量发展,这要求我国在发展经济的同时注意环境保护,推动经济社会可持续发展。2021 年 1 月,发改委、生态环境部等国家多部委联合印发了《关于推进污水资源化利用的指导意见》,指出以城镇生活污水资源化利用为突破口,以工业利用和生态补水为主要途径,做好顶层设计,加强统筹协调,完善政策措施,强化监督管理,开展试点示范,推动我国污水资源化利用实现高质量发展。《意见》特别指出政府引导、市场驱动的基本原则,完善价格机制,加大财政金融激励,引导社会资本投入,充分发挥市场配置资源的决定性作用。
2021 年 6 月,发改委、住建部发布了《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》,明确到 2025 年,基本消除城市建成区生活污水直排口和收集处理设施空白区,全国城市生活污水集中收集率力争达到 74%以上;城市和县城污水处理能力基本满足经济社会发展需要,县城污水处理率达到 95%以上;水环境敏感地区污水处理基本达到一级 A 排放标准;全国地级及以上缺水城市再生水利用率达到 25%以上,京津冀地区达到 35%以上,黄河流域中下游地级及以上缺水城市力争达到 30%;城市污泥无害化处理率达到 90%以上。
2021 年 11 月,《中共中央国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》指出要深入打好碧水保卫战,持续打好长江保护修复攻坚战。推动长江全流域按单元精细化分区管控。狠抓突出生态环境问题整改,扎实推进城镇污水垃圾处理和工业、农业面源、船舶、尾矿库等污染治理工程等。建立健全长江流域水生态环境考核评价制度并抓好组织实施。要求到 2025 年,长江流域总体水质保持为优,干流水质稳定达到Ⅱ类,重要河湖生态用水得到有效保障,水生态质量明显提升。
②污水处理能力不断提升
近年来,随着我国污水排放量的提高,政府不断加大对于污水处理基础设施的投入,因此我国的污水处理厂数量迅速增加。
截至 2022 年底,我国城市共建成 91.35 万公里的污水排水管道、建成 2,894 座污水处理厂,年污水处理能力为 21,606 万立方米/日,我国城市污水处理能力及污水处理率得到了极大的提高,达到 97.92%。
(4)污水处理行业规模
随着我国经济不断发展,城市化进程的继续推进,在供水量稳步增加的情况下,全国污水排放量呈现稳步增长趋势。2022年我国城市污水排放量为639亿立方米,占全国污水排放总量的近60%,
此外,2023年国家地表水水质优良断面比例为89.4%,同比上升1.5个百分点;劣V类断面比例为0.7%,同比持平,主要污染指标为化学需氧量、总磷和高锰酸盐指数。
为更好地解决水污染问题,在国家政策的推动下,我国投资建设污水处理设施的步伐不断加快,污水处理厂数量连年增加。全国纳入排放源统计调查的污水处理厂共有14637家,污水处理厂设计处理能力为33466.7万吨/日,运行费用为1367.9亿元。
3、行业未来发展趋势
(1)第三方治理模式不断推广
自 2002 年建设部发布《关于加快市政公用行业市场化进程的意见》以来,有关部门在不断促进市政公用行业的市场化进程,吸引民间资本进入,推动环境公用设施管理向独立核算、自主经营的企业化模式转变,实行投资、建设、运营和监管分开,形成权责明确、制约有效、管理专业的市场化运行机制。通过第三方治理模式的引入,有助于节约污水处理成本、提高污水处理的质量、提高城镇污水处理率与再利用率。同时,第三方治理也有利于相关环境执法部门进行监管,落实主体责任。
(2)行业集中度不断提高
目前污水处理行业存在参与企业数量过多,行业内企业技术水平良莠不齐的问题,这不利于提高污水处理能力和污水处理质量,也给相关部门的执法监管增加了难度。国务院 2014 年印发的《关于推行环境污染第三方治理的意见》要求地方政府采取特许经营权的模式,鼓励打破以项目为单位的分散运营模式,采取打包捆绑方式引入第三方企业进行整体式设计、模块化建设、一体化运营,这将减少行业内参与公司的数量,提高市场集中度。此外由于国家对污水处理的质量标准不断提高,污水处理行业的技术壁垒也将不断提高,这将淘汰掉一大批技术能力有限的企业,进一步提高行业集中度。
(3)行业向智慧化转型
污水处理行业作为国家新兴战略产业之一,在行业监管的加强、人工成本的大幅度上升和企业自身盈利模式固化等多重因素的影响下,污水处理厂建设、运营、管理等各个环节的发展得到重视,污水处理自动化、信息互联化及智能工业化技术的发展也迫在眉睫。随着大数据技术、物联网技术和人工智能的发展,污水处理行业正走向生产智能化、工艺装备化、设备集成化、监测数据化和管理信息化的智慧化发展道路。通过机器实施分析污水成分,自动进行物料配给,对处理完的水质进行实时监控,实现对水质的智能分析。同时,制造业的发展将会使污水处理设备的制造将开启智能制造模式,污水处理设备将向工程设备化、设备模块化、模块标准化方向演进。
(4)污水资源化趋势加速
再生水主要是指污水经进一步处理后达到一定的水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用水。我国污水资源化起步较晚,污水再生整体水平较低。2018 年城镇再生水利用量为 94 亿立方米,再生比例仅在 16%左右,远低于《全国水资源综合规划》中 50%的要求。
2021 年 1 月,国家发展改革委、科技部、财政部等十部门共同发布《关于推进污水资源化利用的指导意见》,对全面推进污水资源化利用进行了部署,将再生水纳入水资源统一开发管理,推动水资源优化配置。要建立使用者付费制度,放开再生水政府定价,由再生水供应企业和用户按照优质优价的原则自主协商定价。对于提供公共生态环境服务功能的河湖湿地生态补水、景观环境用水使用再生水的,鼓励采用政府购买服务的方式推动污水资源化利用。
(5)由单体污水治理转向综合环境治理
随着我国生态文明建设的不断深入,我国水生态环境保护行业正处于由单一污染控制向水生态环境综合治理转变的行业发展阶段。具体包括:从单纯重视河流自身转变为对整个流域区域的治理;从单一规范流域水资源逐步演变为统筹考虑流域内所有环境资源要素;从流域系统整体功能进行流域治理,强调流域生态保护与社会经济发展的关系,从经济、环境、社会问题的角度进行流域生态系统的综合治理。
此外,未来综合环境治理越来越倚重那些具备配合政府建立环境问题处理机制能力和综合化服务承包能力的环境服务提供商,由环境服务企业为客户提供污水处理、环境咨询与评估、土壤修复、水资源保护、固废处理等一体化环境综合服务。
4、行业主要经营模式
生活污水处理行业是市政公用行业的一部分,根据《市政公用事业特许经营权管理办法(2015 年修正稿)》(原建设部令 126 号),参与市政公用事业的企业应当取得当地政府及相关部门的特许经营权方能在指定区域内展开业务。当前我国生活污水处理企业的经营模式主要有 BOO、BOT、TOT、PPP、DBO 模式:
BOO:BOO 即 build-own-operate 建设-拥有-运营,承包商根据政府赋予的特许经营权,建设并经营某项产业项目,但是并不将此项基础产业项目移交给公共部门。由于水务行业产业化及市场化改革,国内大部分国有水务企业完成了改制,实现了政企分开,转变为自主经营、自负盈亏的经营实体,因此该模式为国内国有水务企业普遍采用的经营模式。
BOT:BOT 即 build-operate-transfer 建设-运营-转移,政府通过契约授予企业以一定期限的特许经营权,许可其融资建设和经营特定的公用基础设施,并准许其通过向客户收取费用或出售产品以清偿贷款,回收投资并赚取利润。当特许期结束后,企业按约定将设施无偿移交给政府部门,由政府指定部门进行经营和管理。
TOT:TOT 即 transfer-operate-transfer 转移-运营-转移,政府部门或国有企业将建设好的项目的一定期限的产权和经营权,有偿转让给投资人,由其进行运营管理;投资人在一个约定的时间内通过经营收回全部投资和得到合理的回报。双方合约期满后,投资人再将该项目交还政府部门或原企业。
PPP:PPP 即 public-private-partnership 政府和社会资本合作,政府采取竞争性方式选择具有投资、建设、运营管理能力的社会资本,双方按照平等协商原则订立合同,由社会资本提供公共服务,政府向社会资本支付对价。
DBO:DBO 即 design-build-operate 设计-建造-运营,承包商设计并建设一个公共设施或基础设施,并且负责运营该设施,满足在工程使用期间公共部门的运作要求,承包商负责设施的维修保养以及更换在合同期内已经超过其使用期的资产,在该合同期满后,资产所有权移交回公共部门。
5、行业技术标准和技术水平特点
随着相关主管部门对污水处理质量标准的不断提高,行业内企业为达到逐渐严格的质量标准,加大了对污水处理工艺的研究,我国水处理技术水平显著提高,技术创新和成果集成转化能力大幅提高,装备和产品的质量性能显著改善;在给水处理、污水处理和再生水处理关键核心技术的应用方面,已经达到国际水平。
目前污水处理行业主要采用 A2/O 工艺、A/O 生物除磷处理工艺、MBR 膜生物反应处理工艺、BAF、氧化沟等工艺技术。各污水处理厂具体采用技术情况由各污水处理厂根据当地污水中污染物情况、出水质量要求以及出水用途等情况确定。总体来看,行业的技术水平有以下特点和趋势:
(1)技术集成化
我国污水中污染物成分多样,单一技术难以将污水处理达标,因此污水处理需要多项关键处理技术共同作用。污水处理系统建设及运营效果和成本取决于污水处理整体工艺的合理性和全部设备运行的经济性,因此建立一套合理整合各项技术的污水处理系统能够显著提高污水处理质量、节约污水处理成本、提高污水处理企业的经济效益。
(2)技术成熟化
污水处理行业是一项关系到生态环境、民生工程、经济可持续发展的重要行业。因此污水处理的质量标准尤为重要,所有经处理后排放或再利用的污水一旦质量不达标会引发严重的环境、社会问题。因此污水处理技术必须成熟稳定,以保证处理的高质量、高标准。因此经过大量实际运用并改良的成熟处理技术受到广泛运用。
(3)技术信息化
污水处理行业作为国家新兴战略产业之一,在行业监管的加强、人工成本的大幅度上升和企业自身盈利模式固化等多重因素的影响下,污水处理厂建设、运营、管理等各个环节的智能化发展得到重视,污水处理自动化、信息互联化及智能工业化技术的发展也迫在眉睫。随着人工智能、5G、物联网、云计算等新一轮信息技术革命的应用和发展,在促进科技创新的同时,也推动传统产业转型升级,涵盖智慧化污水处理的智慧水务成为可能。
污水处理企业将借助新一代无线网络、物联网、云计算等信息技术,通过智能传感系统的实时监测,将水处理工艺各个环节的数据高效收集整合,并用于智能化操作系统的实时模拟和策略制定,使污水处理厂运行实现数据化智能化管理,从而提高污水处理企业的处理质量和经济效益。
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