臭氧-生物活性炭工艺在饮用水深度处理中优势地位及市场需求分析

1、臭氧-生物活性炭工艺在饮用水深度处理中的优势地位

①臭氧-生物活性炭工艺是目前饮用水深度处理最为成熟的工艺

臭氧-生物活性炭处理工艺在世界发达国家已得到广泛运用，有悠久应用历史、丰富实施技术数据和大量成功案例。欧洲的自来水厂在20世纪初就开始采用臭氧工艺，目前法国、德国的水厂大多采用了臭氧深度处理工艺。20世纪八十年代以来，由于美国环保局对出厂水和管网水的消毒作了更加严格的规定，迫使当时的美国水厂必须采用臭氧深度处理技术改造来达到供水要求。我国饮用水应用臭氧-生物活性炭深度处理技术已有十几年历史。

臭氧-生物活性炭工艺是集活性炭物理吸附、臭氧化学氧化、生物降解及臭氧灭菌消毒等功效为一体的工艺。该工艺首先利用臭氧预氧化作用，在预臭氧接触池内投加臭氧，主要作用是杀藻、改善絮凝效果和初步氧化分解水中的大分子有机物及其他还原性物质，降低生物活性炭滤池的有机负荷，同时臭氧氧化能使水中难以生物降解的有机物断链、开环，转化成简单的脂肪烃，改变其生化特性，避免了预氯化产生消毒副产品。在后臭氧接触池内投加臭氧，主要作用是氧化有机物（将大分子有机物变为小分子有机物，以利后续生物活性炭吸附降解）、杀死细菌、病毒、病原体等，并为后续活性炭提供充足的氧源。活性炭能够迅速地吸附水中的溶解性有机物，同时也能富集微生物，靠臭氧产生的充足氧源，炭床中的微生物就能以有机物为养料大量生长繁殖，使活性炭吸附的小分子有机物充分生物降解。

臭氧在饮用水处理工艺中的应用示意图

资料来源：公开资料整理

臭氧-生物活性炭工艺可以处理微污染水中的有机物、氨氮、色度、浊度、嗅味等，使有机物浓度降低至0.7mg/L~1.6mg/L，氨氮浓度低于检测限值，对水中的无机还原性物质、色度、浊度、嗅味也有很好的去除效果，并且能有效降低出水的“三致”物质，解决膜技术无法去除的溶解性有机物和嗅味，有效去除药物及个人护理品污染物。

②臭氧-生物活性炭与粉末炭—超滤膜两种深度处理工艺对比

目前，我国的饮用水深度处理工艺主要有臭氧-生物活性炭工艺与粉末炭+超滤膜深度处理工艺（膜技术）。膜技术是新兴的高效分离、浓缩、提纯、净化技术，是采用高分子膜作介质，以附加能量作推动力，对双组分或多组分溶液进行表面过滤分离的物理处理方法。粉末炭+超滤膜工艺在饮用水深度处理方面尚处于起步阶段，其对进水水质要求较高，必须要经过各种严格的预处理和常规处理，避免频繁的膜淤塞和污染等问题而提高运行成本。在CODMn为6mg/L左右、有嗅味、氨氮高的水质条件下，与臭氧-生物活性炭处理工艺特点对比如下：

臭氧-生物活性炭与粉末炭—超滤膜工艺特点对比

资料来源：《我国水源水质情况与净水厂改造适用工艺》

另外，臭氧氧化和生物活性炭降解可有效去除有机物，膜处理会产生需进一步处理的浓缩液。

综上，针对我国水源微污染水质的特点，臭氧-生物活性炭工艺具有应用经验成熟、实施效果优秀、技术完善和经济成本低的优点，是目前国内经济有效的饮用水深度处理技术，发展空间巨大。

2、臭氧设备在饮用水处理行业市场规模

2013-2017年，我国生活用水量逐年增长，截至2017年末，生活用水量已达838.10亿立方米。具体如下图：

（数据来源：国家统计局）

2012年7月1日起，我国所有城镇水厂供水水质必须达到新饮用水标准规定的106项指标。根据住建部统计，2017年，城市供水综合生产能力达到3.05亿立方米/日，比上年增长0.51%，其中，公共供水能力2.51亿立方米/日，比上年增长4.82%。2017年，年供水总量533.92亿立方米，用水人口4.67亿人。全国给水深度处理研究会2014年年会上，重点研讨臭氧-生物炭工艺工程应用和运行管理、生物炭的再生利用经验总结、存在的问题和应对措施、膜技术在净水厂的工程应用总结等，并特别对臭氧-活性炭工艺，膜处理等技术的应用情况、存在问题及应对措施等做了深入探讨，水质标准的提高将会使水处理工艺改进方面的投入增加。

受近年来干旱持续多发，我国多地通过调用长江、黄河水等作为饮用水源以及受地下水、地表水污染的影响，保障居民用水安全已愈发迫切，对饮用水进行深度处理已经引起各级政府重视，比如发行人所在地的青岛市已经明确，至2018年底，全市所有自来水厂全部完成深度处理改造。

实践证明，臭氧-生物活性炭深度水处理工艺无论从净水工艺出水的化学稳定性和生物稳定性方面来看，还是从经济运行成本的方面来看，都是目前值得推广的净水技术。

另外，为满足持续增长的生活用水需求，政府将新建自来水厂或扩大原来自来水厂规模以提升供水能力，同时大力建设和更新供水系统来满足水质标准要求。根据国家环保总局环境规划院、国家信息中心《2008-2020年中国环境经济形势分析与预测》，2020年，我国生活用水量将达到949亿立方米，比2010年（765.8亿立方米）增加183亿立方米。未来自来水厂对能够进行深度处理工艺的供水设备需求将持续增长。

根据国家统计局数据显示，2008至2017年期间，全国的用水量由5,909.95亿立方米增至6,043.40亿立方米，与此同时，全国废水排放总量由571.68亿吨增至699.66亿吨，增幅达到了22.39%。截至2017年末，我国城镇化率为58.5%（数据来源：国家统计局），相比中等发达国家的80%（数据来源：世界银行）左右仍有较大差距。随着国内城镇化、工业化的继续推进，用水量、废水排放量仍将持续增加。另外，近年来，由于城镇人口扩张引起的生活污水排放量快速增长，以及农业化肥的普遍使用，使得废水排放量中的有机物含量显著提升。POPs（持久性有机污染物）、TN（总氮）、TP（总磷）等污染物含量的上升，使得水体污染问题趋于复杂。除主要污染物的处理与治理问题外，水环境污染的范围由流域污染向湖泊、地表水、地下水蔓延，使得居民饮用水污染问题加剧、综合治理难度加大。

我国水环境的改善有赖于污水处理、污染整治的综合运用。污水处理方面，国家通过财政及政策扶持，不断促进水环境基础设施的建设。2009至2015年期间，我国城镇污水处理厂数量由1,878座增至3,542座（数据来源：住建部），年复合增长率达到11.25%，污水日处理能力由1.05亿吨/日增至1.70亿吨/日。

2015年后，县城新增污水处理规模的需求仍然较大，全国已建成投入运营的污水处理厂中，按照一级A设计的数量和规模仅分别占20.7%和15.4%，比例过低，将来提标改造将迎来较大需求。而我国现阶段污水处理标准与美国等发达国家相比，仍然比较宽松。随着环保相关法律完善，法规标准的提高，对污水处理的需求会进一步大幅度提高。

目前，“臭氧+MBR”技术工艺是实现市政污水达标排放最为成熟的技术之一，臭氧系统设备是利用上述工艺进行市政污水处理的关键设备，未来大量需要改造的污水厂和新建污水厂若要实现达标排放，则大都需要采用深度处理技术，这将为臭氧系统设备供应商带来巨大市场空间。

另外，我国南方及北方区域的水环境状况差异较大，其中南方存在水质性缺水的情形，虽然水体丰富，但受污染影响，自然水体经净化处理后仍难以达到高品质饮用水的状态；北方则存在水源性缺水的情形，自然水体相对匮乏。对于水质型缺水，如果在污水处理环节便能够做到深度处理，则将改善自然水体质量；对于水源性缺水，如果加强回用力度，将提高水的利用效率，满足北方居民对水资源的需求。总体来看，目前我国污水处理行业在深度处理及水回用方面，仍然有较大的提升空间。

随着水资源短缺问题的日益突出，国家把提高污水处理及回用率作为实施“节能减排”的重要硬性指标，使城市污水处理开始从推进达标排放向推进“低排放”以及污水处理回用转变，推动了我国市政污水处理行业向污水处理回用的更高发展阶段逐步迈进。鉴于“臭氧+MBR”技术是实现污水处理回用的最为成熟的技术之一，“臭氧+MBR”技术组合在中水回用市场也发挥着巨大作用。《中共中央、国务院关于推进价格机制改革的若干意见》明确要求到2020年，市场决定价格机制基本完善，合理提高污水收费标准，要求城镇污水处理收费标准不应低于污水处理和污泥处理处置成本。价格机制改革的完善，将带来巨大的行业投资规模，使包括臭氧设备在内的水处理行业在“十三五”期间迎来快速成长期。

1）国家相关产业政策大力支持

新修订的《水污染防治行动计划》、《大气污染防治行动计划》《生活饮用水卫生标准》、《城镇污水处理厂污染物排放标准》、《火电厂大气污染物排放标准》等标准有力的推动了相关的环保技术和产业市场的发展，大型国产臭氧设备在相关领域的成功应用为臭氧设备供应商创造了良好发展空间。

国务院发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发[2010]32号）明确将节能环保产业作为现阶段重点培育和发展的七大新兴产业之一，示范推广先进环保技术装备及产品，提升污染防治水平。发挥国家科技重大专项的核心引领作用，结合实施产业发展规划，突破关键核心技术，加强创新成果产业化，提升产业核心竞争力。

《环保装备“十二五”发展规划》明确提出要加快研发大型臭氧发生器，国家在“十二五规划纲要”之“水体污染控制与治理”中明确将“非玻璃介质大型臭氧发生器设备研制及其产业化”列为重大科技专项。

《2015年国家先进污染防治示范技术名录（水污染治理领域）》与《2015年国家鼓励发展的环境保护技术目录（水污染治理领域）》分别将“臭氧催化氧化法制药废水深度处理技术”与“非均相催化臭氧氧化深度处理印染废水技术”列入国家鼓励发展的环保技术领域。

《“十三五”生态环境保护规划》以提高环境质量为核心，实施最严格的环境保护制度，打好大气、水、土壤污染防治三大战役。《“十三五”生态环境保护规划》的目标实施由单一目标即总量控制目标、减排目标变成多目标即“生态环境质量改善”、“污染物排放总量控制”和“生态保护修复”，其中“污染物排放总量控制”将是我国当前及未来一段时间内环境管理的重要抓手。

2015年7月，中央深改组第十四次会议审议通过了《环境保护督察方案（试行）》，明确建立环保督察机制。截至目前，中央层面的环保督察第一轮第四批已结束，环保督查完成了全国覆盖。而以专项督查、区域性督查的环保执法将逐渐形成环保层面上的长效机制，当前各省市的水环境专项督查正在持续紧张进行，预计环保行业的市场将有望进一步释放。

中共十九大报告上将“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”作为主要内容之一，明确提出“壮大节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业”，并表示“着力解决突出环境问题。坚持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战。加快水污染防治，实施流域环境和近岸海域综合治理。”

2018年1月1日，《环境保护税法》正式施行。《环境保护税法》全文5章、28条，对税收减免、征收管理、计税依据和应纳税额等进行了规定。环保税将进一步强化税收在生态环境方面的调控作用，形成有效约束和激励机制，促进落实排污者责任。

2018年7月3日，国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，明确了大气污染防治工作的总体思路、基本目标、主要任务和保障措施，提出了打赢蓝天保卫战的时间表和路线图，“经过3年努力，大幅减少主要大气污染物排放总量，协同减少温室气体排放，进一步明显降低细颗粒物（PM2.5）浓度，明显减少重污染天数，明显改善环境空气质量，明显增强人民的蓝天幸福感。”