PDF《水处理技术随水处理需求升级演变》

请务必阅读正文后的免责声明部分 民族特色 精深实用 水处理技术随水处理需求升级演变 环保工程及服务 投资要点: ? 我国已陆续颁布饮用水、污水和工业废水标准.

多年来,我国已陆续颁布饮用水、 污水和工业废水标准,其中部分标准已经多次修订.从水处理的标准来看,饮用水 处理的标准最高,其次是城镇污水处理,最后是工业废水.各工业行业的废水要求 达到一定排放标准后才能对外排放,或是排入城镇污水收集管,做进一步处理. ? 水处理需求十分广泛.从饮用水供应来看,我国饮用水原水多数需要进行处理后才 能达到饮用水的标准.城镇污水进水设计值范围 COD 多在在 400mg/L-600mg/L 之间, BOD5 多为 200mg/L,如果要达到我国城镇污水处理的一级标准,则COD、BOD 的去除 率均在 80%以上,其他总悬浮物的去除率在 90%以上,总氮的去除率在 50%以上,氨 氮的去除率在 70%以上,总磷的去除率在 80%以上.工业废水由于 COD、BOD 等有害 物质的浓度更高,部分行业达到上万,水处理的要求也更高.可以说水处理需求广 泛存在于工农业生活的各个方面. ? 水处理技术随水处理需求升级演变.饮用水处理由于进水水质较好,处理技术相对 简单,主要通过混合、反应、沉淀、过滤及消毒等几个过程达到水质要求.污水处 理技术由于有害物质浓度较高,处理技术要复杂得多,一般分为机械一级处理、生 化二级处理和三级深度处理.其中机械一级处理多作为预处理的必备工艺;

生化二 级处理在一级处理的基础上进一步净化水质,以达到排放标准,多采用活性污泥法 及其衍生工艺;

三级深度处理主要用于水资源化、中水回用或治理难度较大的高浓 度污水处理中,多采用膜技术.可以说水处理技术的演进是随着废水减排、污水处 理、中水回用及水资源化的发展而不断演化的. ? 水资源化诉求推动膜技术的应用.随着各地对水资源化的诉求提高,以活性污泥及 其改良技术为主的传统的水处理技术无法满足对水资源化的要求,逐渐发展出膜技 术.主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透膜技术,各种膜技术的差异主要体现在孔径 尺寸由粗到细.膜技术具有工艺流程短、系统稳定性高、出水水质好、除磷脱氮效 果好、占地少、自动化程度高等优点,缺点是初始投资成本高,运营过程中膜的清 洗、更换也会增加运行费用. 分析师:符彩霞 执业证书编号:S0050510120007 Tel:010-59355924 Email:[email protected] 投资评级 本次评级: 看好 跟踪评级: 维持 市场数据 环保工程及服务行业 指数 1845.04 沪深

300 指数 2388.63 上证指数 2186.12 深证成指 8523.75 中小板指数 6010.8 行业相对市场表现 相关研究 《固废投资增加拉动渗滤液处理需求增 长》 ,2013 年10 月30 日;

《国中水务深度报告: 水务环保行业系统 服务提供商》 ,2013 年6月26 日;

《环保专题之综合篇: 蓝天碧水的呼唤》 ,

2013 年6月26 日;

-5% 45% 95% 12-11 13-1 13-3 13-5 13-7 13-9 沪深300 环保工程及服务 证券研究报告 行业深度报告

2013 年11 月26 日 环保工程及服务行业深度报告 敬请阅读正文之后的免责声明 民族证券 第2页正文目录

一、我国已陆续颁布饮用水、污水和工业废水标准

3

1、生活饮用水卫生标准.3

2、城镇污水处理标准

3

3、工业废水排放标准

4

二、水处理需求十分广泛.4

1、生活饮用水的水处理需求.4

2、城镇污水的水处理需求

5

3、工业废水的水处理需求

6

三、水处理技术随水处理需求升级演变.7

1、自来水处理技术.7

2、污水处理技术概况

8

3、城镇污水处理技术

8

4、工业水处理技术.10

四、水资源化诉求推动膜技术的应用

12

1、膜的应用领域

12

2、膜技术的分类

12

3、膜工艺的分类

13

4、MBR 技术的应用

14

图表目录 图1:江南水务自来水厂的水处理工艺

7 图2:武汉控股城镇污水处理厂的 A2/O 处理工艺流程图.9 图3:中电环保的中水回用工艺流程.10 图4:中电环保用于煤化工的废水处理工艺

11 图5:膜技术在水处理中的应用

12 图6:不同膜的过滤过程比较

13 图7:MBR 工艺与活性污泥法工艺的比较.14 环保工程及服务行业深度报告 敬请阅读正文之后的免责声明 民族证券 第3页

一、我国已陆续颁布饮用水、污水和工业废水标准 水处理主要包括三个方面:自来水供水、城市生活污水处理和工业废水处理,对于这

3 个方面,我国都发布了相关的水处理标准,水处理技术正是随着这些领域水处理标准的 发展而逐步发展起来的.

1、生活饮用水卫生标准 我国于

1985 年8月首次发布了 《生活饮用水卫生标准》 》 (GB5749-85) ,

2007 年7月1日,由国家标准委和卫生部联合发布的《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2006)强 制性国家标准,这是国家

21 年来首次对

1985 年发布的《生活饮用水标准》进行修订. 与1985 年的标准相比,

2007 年标准中, 水质指标由

35 项增加至

106 项, 增加了

71 项, 修订了

8 项.其中主要指标详见表 1. 表1:我国目前生活饮用水主要指标 指标 限值 总大肠菌群 不得检出 菌落总数(CFU/mL)

100 砷(mg/L) 0.01 镉(mg/L) 0.005 铬(六价,mg/L) 0.05 铅(mg/L) 0.01 汞(mg/L) 0.001 硝酸盐(以N计,mg/L) 10,地下水源限制时为

20 溶解性总固体(mg/L)

1000 总硬度(以碳酸钙计,mg/L))

450 耗氧量(COD 法,mg/L) 3,水源限制时为

5 资料来源: 《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2006) .

2、城镇污水处理标准

2002 年12 月24 日,国家环保总局和国家质检总局联合发布了《城镇污水处理厂污 染物排放标准》 (GB 18918-2002) ,于2003 年7月1日起实施.该标准对城镇污水处理 厂的排放标准做出了明确规定,其中主要指表详见表 2: 表2:我国目前城镇污水处理厂主要指标 指标(mg/L) 一级 A 一级 B 二级 三级 化学需氧量(COD)

50 60

100 120 环保工程及服务行业深度报告 敬请阅读正文之后的免责声明 民族证券 第4页生化需氧量(BOD5)

10 20

30 60 悬浮物(SS)

10 20

30 50 总氮 (以N计)

15 20 - - 氨氮(以N计)

5 8

25 - 总磷(以P计) 0.5

1 3

5 色度

30 30

40 50 粪大肠菌群数(个/L)

1000 10000

10000 10000 资料来源: 《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918-2002) .

3、工业废水排放标准 近年来,我国陆续发布了合成氨、柠檬酸、纺织印染、钢铁、造纸等行业的废水排放 标准, 对于没有发布具体废水排放标准的行业, 则执行 《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) . 其中主要工业废水排放行业造纸和纺织行业的废水排放标准主要指标如表

3 所示. 表3:造纸、纺织印染行业新建企业废水排放主要指标 指标(mg/L) 制浆 造纸 纺织印染(直排) 化学需氧量(COD)

100 80

80 生化需氧量(BOD5)

20 20

20 悬浮物(SS)

50 30

50 总氮 (以N计)

15 12

15 氨氮(以N计)

12 8

10 总磷(以P计) 0.8 0.8 0.5 色度

50 50

50 资料来源: 《纺织染整工业水污染物排放标准》 (GB 4287-2012)、 《制浆造纸工业水污染物排放标准》 (GB 3544-2008).

二、水处理需求十分广泛

1、生活饮用水的水处理需求 据水利部发布的《2011 年中国水资源公报》 ,2011 年全国总用水量 6107.2 亿m3,其 中生活用水 789.9 亿m3,占12.9%;

工业用水 1461.8 亿m3,占23.9%, 这两部分合计 2251.7 亿m3,占 36.8%.工业用水和生活用水都需要进行处理. 由表

4 知,按照目前国内的地下水标准、地表水标准和饮用水标准,能达到饮用水标 准的水源多为地下水和地表水Ⅲ类以上. 环保工程及服务行业深度报告 敬请阅读正文之后的免责声明 民族证券 第5页表4:我国目前的水源状况 指标 饮用水标准(限值) 地下水达 标级别 地下水达标 级别限值 地表水达标 级别 地表水达标 级别限值 总大肠菌群 不得检出 菌落总数(CFU/mL)

100 砷(mg/L) 0.01 Ⅱ类0.01 Ⅰ类0.05 镉(mg/L) 0.005 Ⅲ类0.01 Ⅳ类0.005 铬(六价,mg/L) 0.05 Ⅲ类0.05 Ⅳ类0.05 铅(mg/L) 0.01 Ⅱ类0.01 Ⅱ类0.01 汞(mg/L) 0.001 Ⅳ类0.001 Ⅳ类0.001 硝酸盐(以N计,mg/L) 10,地下水源限 制时为

20 Ⅲ类0.01 Ⅲ类0.01 溶解性总固体(mg/L)

1000 Ⅲ类0.05 Ⅱ类0.05 总硬度(以碳酸钙计,mg/L))

450 Ⅲ类1Ⅲ类

1 耗氧量(COD 法,mg/L) 3,水源限制时为

5 资料来源:民族证券整理.

2011 年, 全国评价了

634 个地表水集中式饮用水水源地. 其中河流型饮用水水源地、 湖泊型饮用水水源地、 水库型饮用水水源地分别占评价水源地总数的 59.9%、 3.2%和36.9%. 按全年水质合格率统计,合格率在 80%及以上的集中式饮用水水源地有

452 个,占评价 水源地总数的 71.3%,其中合格率达 100%的水源地有

352 个,占评价总数的 55.5%.全年 水质均不合格的水源地有

31 个,占评价总数的 4.9%

1 .

2011 年,北京、辽宁、吉林、黑龙江、上海、江苏、海南、宁夏、广东

9 个省(自 治区、直辖市)采用《地下水质量标准》 (GB/T14848-93) ,对所辖区域的

857 眼监测井 的水质监测资料进行了地下水水质分类评价. 评价结果显示: 水质适用于各种用途的Ⅰ~ Ⅱ类监测井占评价监测井总数的 2.0 %;

适合集中式生活饮用水水源及工农业用水的Ⅲ类 监测井占 21.2%;

适合除饮用外其它用途的Ⅳ~Ⅴ类监测井占 76.8%.主要污染项目是总 硬度、氨氮、矿化度等.在9个省级行政区中,海南的监测井水质以Ⅱ类为主;

上海、北 京以Ⅲ类为主;

黑龙江、江苏以Ⅳ类为主;

吉林、辽宁、广东、宁夏的监测井水质以Ⅴ类 为主

2 . 由上述情况知,无论是地表水源还是地下水源,要达到城市供水标准,多数都需要进 行水处理.

2、城镇污水的水处理需求

1 资料来源: 《2011 年中国水资源公报》 ,水利部.

2 资料来源: 《2011 年中国水资源公报》 ,水利部. 环保工程及服务行业深度报告 敬请阅读正文之后的免责声明 民族证券 第6页我国城镇污水处理厂的进水水质受地域、季节的影响变化较大,一般 COD 指标范围 在200mg/L-1000mg/L 之间,BOD5 在100mg/L-600mg/L 之间,根据环保部对

87 个城市污 水处理厂的调查, 多数污水处理厂的设计值范围 COD 在400mg/L-600mg/L 之间, BOD5 为200mg/L.根据我国城镇污水处理厂的进水水质情况和出水水质要求,如果要达到一级 A 的标准,国内城镇污水处理厂的 COD 去除率大约在 88%-92%之间,BOD 的去除率大约在 93%-95%之间;

如果要达到一级 B 的标准,COD 去除率大约在 85%-90%之间,BOD 的去除 率大约在 87%-90%之间.其他总悬浮物的去除率在 90%以上,总氮的去除率在 50%以上, 氨氮的去除率在 70%以上,总磷的去除率在 80%以上,详见表 5.这些正是城镇污水处理 厂的主要处理任务. 表5:城镇污水处理厂的水处理需求 指标(mg/L) 城市污水处理厂进水水质 出水水质标准 按90%保证率时的去 除率 分布范围 保证率 90%时 的设计值 一级 A 一级 B 一级 A 一级 B 化学需氧量(COD) 200-1000 400-600

50 60 88%-92% 85%-90% 生化需氧量(BOD5) 100-600 150-200

10 20 93%-95% 87%-90% 悬浮物(SS) 100-1000 300-400

10 20 97%-98% 93%-95% 总氮 (以N计) 30-80

40 15

20 63% 50% 氨氮(以N计) 20-40

30 5

8 83% 73% 总磷(以P计) 4-10

5 0.5

1 90% 80% 资料来源:民族证券整理

3 .

3、工业废水的水处理需求 工业各个行业废水的水质差别很大,主要指标 COD、BOD 和总悬浮物从几百到几万 都有, 这一方面带来工业废水的水处理需求, 另一方面也增加了对工业废水处理的技术难 度,像造纸、印染、制革、生物制药、白酒等行业的废水水质如表

6 所示. 表6:工业废水的水处理需求 指标(mg/L) 工业废水 造纸出水 水质标准 造纸 印染 制革 生物制药 白酒 化学需氧量(COD) 1200-2000 400-2000 1100-4000 2000-4000

4 万-5 万80 生化需氧量(BOD5) 400-800 100-800 400-2900 800-1200 2.5 万-2.8 万20 悬浮物(SS) 400-800 100-200 1000-2.8 万100-200 2.5 万30 资料来源:民族证券整理.

3 《昆明市污水处理厂进水水质特征分析》 ,孙迎雪等, 《环境科学与技术》 ,2013 年第

7 期. 环保工程及服务行业深度报告 敬请阅读正文之后的免责声明 民族证券 第7页

三、水处理技术随水处理需求升级演变 水处理:指通过物理、化学、生物的手段,去除水中一些对生产、生活不需要的有害 物质的过程.由于不同的水所含有害物........