(一)臭氧行業(yè)發(fā)展概況和市場(chǎng)前景
1、國際臭氧行業(yè)發(fā)展概況
1840 年德國科學(xué)家舒貝因?qū)㈦娊夂突鸹ǚ烹娫囼?yàn)過程中產(chǎn)生的一種異味氣體確定為 O3,命名為臭氧,臭氧的特性和功能開始進(jìn)入科學(xué)研究領(lǐng)域,在發(fā)現(xiàn)其廣譜滅菌效果后,逐漸進(jìn)入了工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用階段。1902 年,世界第一座采用臭氧處理工藝的大型水廠在德國帕德博恩建立,目前臭氧工藝在歐美日等發(fā)達(dá)國家已得到廣泛應(yīng)用,凈化后的自來水可供直接飲用;1937 年,世界上第一座使用臭氧處理的商業(yè)游泳池在美國啟用,目前臭氧已成為奧運(yùn)水中競(jìng)賽項(xiàng)目指定的水質(zhì)消毒方式; 上世紀(jì)六七十年代美國開始利用臭氧技術(shù)處理生活污水, 1975 年,全美有超過 1,000 套臭氧裝置被安裝在污水處理廠,近年來發(fā)達(dá)國家陸續(xù)建立了大規(guī)模的臭氧深度處理污水處理廠,例如,日本在缺水地區(qū)將污水用臭氧深度處理后作為中水使用; 1982 年瓶裝水開始使用臭氧殺菌,目前礦泉水、純凈水廠家?guī)缀醵佳b備了臭氧設(shè)備。1973 年成立的國際臭氧協(xié)會(huì)(IOA)成為臭氧研究和應(yīng)用推廣的平臺(tái)。到二十世紀(jì)末,臭氧的工業(yè)應(yīng)用已非常普遍, 廣泛應(yīng)用于飲用水處理、污水處理、紙漿漂白、中間體合成、紡織脫色、香料合成、廢舊輪胎處理、疾病治療、倉儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。例如: 2002 年, WEDECO 提供的 3 臺(tái) 175kg/h 臭氧發(fā)生器在巴西 VCP 紙廠用于紙漿漂白,該設(shè)備是目前世界上單機(jī)產(chǎn)量最大的臭氧發(fā)生器。2006年, BOC 公司開發(fā)的 LoTOx 技術(shù)利用氧/臭氧混合氣進(jìn)行煙氣脫硝目前已有應(yīng)用實(shí)例,大西洋中部某石油精煉廠采用該技術(shù)進(jìn)行 NOX 脫除,美國俄亥俄州 1 臺(tái) 2.5萬千瓦燃煤鍋爐采用該技術(shù)進(jìn)行工程示范, NOX 去除率可達(dá) 85%~90%;美國加利福尼亞州,利用 LoTOx 技術(shù)的熔鉛爐可去除 80%的 NOX。隨著臭氧技術(shù)的不斷進(jìn)步,臭氧在新的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗟玫酵黄啤?br />目前以瑞士 Ozonia 和德國 WEDECO 為代表的國際臭氧行業(yè)知名企業(yè)國際化發(fā)展擴(kuò)張迅速,分別于 1995 年和 2002 年進(jìn)入中國市場(chǎng),加大了對(duì)包括中國在內(nèi)的新興國家市場(chǎng)的開拓力度。
2、中國臭氧行業(yè)發(fā)展概況
我國臭氧技術(shù)起步較晚,上世紀(jì) 70 年代中期,國內(nèi)開始進(jìn)行臭氧技術(shù)的研究開發(fā); 90 年代,隨著礦泉水、純凈水臭氧消毒技術(shù)的推廣應(yīng)用,醫(yī)藥行業(yè)采用臭氧進(jìn)行空氣殺菌處理,以及小型家用臭氧發(fā)生器的應(yīng)用,促進(jìn)了我國臭氧行業(yè)的發(fā)展。2000 年后,我國工業(yè)用大型臭氧設(shè)備制造技術(shù)的研究取得大量成果,在臭氧放電管、熔斷器、中高頻電源等大型臭氧發(fā)生器制造的關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破,相繼研制成功的 3kg/h、 10kg/h、 20kg/h、 50kg/h、 80kg/h、 100kg/h、 120kg/h 等大型中頻臭氧發(fā)生器,將中國臭氧技術(shù)逐步提升到國際先進(jìn)水平。2010 年,《水處理用臭氧發(fā)生器 CJ/T322-2010》的實(shí)施,使我國臭氧發(fā)生器標(biāo)準(zhǔn)與國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌,對(duì)我國臭氧行業(yè)整體技術(shù)水平的提升和市場(chǎng)的規(guī)范起到重要作用。經(jīng)過多年的發(fā)展,我國的臭氧系統(tǒng)設(shè)備制造技術(shù)水平和市場(chǎng)規(guī)模有了很大提高,并在市政給水、市政污水、工業(yè)廢水、煙氣脫硝、精細(xì)化工、泳池消毒、空間消毒、飲料食品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)力度的加強(qiáng),臭氧行業(yè)將迎來一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期。但我國臭氧行業(yè)還需進(jìn)一步完善和規(guī)范。首先,產(chǎn)品規(guī)格和性能指標(biāo)需進(jìn)一步提高,以滿足市場(chǎng)對(duì)大型、高性能臭氧設(shè)備的需求;其次,臭氧設(shè)備的集成度、系統(tǒng)配套水平和系統(tǒng)控制水平有待提高, 應(yīng)用技術(shù)研發(fā)需加大投入,拓展臭氧應(yīng)用領(lǐng)域,尋求更大市場(chǎng)空間;最后,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)有待進(jìn)一步規(guī)范,避免中、小型臭氧發(fā)生器低端市場(chǎng)的惡性競(jìng)爭(zhēng)局面,鼓勵(lì)臭氧設(shè)備制造企業(yè)積極參與國際高端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。
3、中國臭氧行業(yè)發(fā)展前景
臭氧系統(tǒng)設(shè)備廣泛應(yīng)用于自來水處理、廢水處理、煙氣脫硝、紙漿漂白、精細(xì)化工、食品及飲料殺菌等領(lǐng)域。尤其在市政給水深度處理、市政污水和中水處理、各類難降解工業(yè)廢水處理、煙氣脫硝處理等行業(yè)的大型環(huán)保治理工程中,臭氧系統(tǒng)設(shè)備是關(guān)鍵的工藝設(shè)備,是國家實(shí)現(xiàn)“十三五”節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)備之一。臭氧行業(yè)的未來發(fā)展與國家環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排的政策和執(zhí)行力度密切相關(guān)。國家“十三五規(guī)劃綱要”提出培育服務(wù)主體,推廣節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品,支持技術(shù)裝備和服務(wù)模式創(chuàng)新,完善政策機(jī)制,促進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。同時(shí),提出要增強(qiáng)節(jié)能環(huán)保工程技術(shù)和設(shè)備制造能力,研發(fā)、示范、推廣一批節(jié)能環(huán)保先進(jìn)技術(shù)裝備。相關(guān)規(guī)劃的出臺(tái)為主要應(yīng)用于環(huán)保行業(yè)的臭氧設(shè)備制造創(chuàng)造了良好的發(fā)展環(huán)境。2010-2015 年我國環(huán)境污染治理投資總額為 7,612.19 億元、 7,114.03 億元、8,253.46 億元、 9,037.20 億元、 9,575.50 億元和 8,806.30 億元,預(yù)計(jì)至 2020 年,我國 GDP 總量將比 2010 年翻一番,這將會(huì)帶動(dòng)與此相關(guān)的臭氧設(shè)備制造行業(yè)的發(fā)展。
“十二五”期間,我國節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)以 15%至 20%的速度增長(zhǎng),十二五期間環(huán)保投資 3.4 萬億元,比十一五期間增長(zhǎng)了 62%。據(jù)環(huán)保部規(guī)劃院測(cè)算,預(yù)計(jì)“十三五”期間環(huán)保投入將增加到每年 2 萬億元左右,“十三五”期間社會(huì)環(huán)??偼顿Y有望超過 17 萬億元。大量的社會(huì)環(huán)保投資將帶動(dòng)大型臭氧系統(tǒng)設(shè)備的市場(chǎng)需求。受益于國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)加速、國家對(duì)環(huán)保問題的日益重視以及投入的不斷增大,臭氧設(shè)備制造行業(yè)正處于快速發(fā)展階段,其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷延伸和豐富,對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的直接貢獻(xiàn)將逐漸增大,將成為改善經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的先進(jìn)制造業(yè),發(fā)展前景廣闊。此外,國際市場(chǎng)臭氧設(shè)備需求逐年增加,隨著我國臭氧設(shè)備制造技術(shù)逐漸達(dá)到并超越國際同類先進(jìn)企業(yè)水平,依靠成本和服務(wù)優(yōu)勢(shì),我國臭氧設(shè)備制造企業(yè)的國際競(jìng)爭(zhēng)力將進(jìn)一步提升,國際市場(chǎng)占有率將不斷提高。
(二)臭氧細(xì)分行業(yè)的發(fā)展概況和市場(chǎng)容量
1、臭氧設(shè)備在給水處理行業(yè)的發(fā)展概況和市場(chǎng)容量
(1)臭氧設(shè)備在我國給水處理行業(yè)發(fā)展背景
①生活飲用水水源污染嚴(yán)重,威脅人身健康
我國地表水總體為輕度污染,Ⅳ~Ⅴ類和劣Ⅴ類 地表水水質(zhì)的斷面比例分別為 23.7%和 8.6%, 112 個(gè)重要湖泊(水庫)中,Ⅳ~Ⅴ類和劣Ⅴ類共有 38 個(gè)。而在地下水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)顯示,水質(zhì)優(yōu)良的測(cè)站比例僅占 2.9%,良好的測(cè)站比例為 21.2%,較差的測(cè)站比例為 56.2%,極差的測(cè)站比例為 19.8%,無較好測(cè)站。在枯水期、豐水期和平水期,監(jiān)測(cè)的 68 條河流入海斷面水質(zhì)劣于第 V 類地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比例分別為 35%、 29%和 38%。造成飲用水水源污染的主要原因是隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,工業(yè)廢水、廢渣、化肥、農(nóng)藥以及日化用品等逐步污染水源。當(dāng)前水源中的污染物不僅包括細(xì)菌、藻類、寄生蟲、病毒等微生物,還出現(xiàn)了鉛、汞、鉻等重金屬和氰化物、氟化物、亞硝酸鹽等對(duì)人體健康有害的無機(jī)物,而且還有對(duì)生活飲用水安全影響最大的有機(jī)物,包括一些“三致”物質(zhì)和造成人類生育能力下降及其后代生存能力減弱的內(nèi)分泌干擾物。人們的健康生活正受到水污染的巨大困擾,成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。近年來我國嚴(yán)重的水污染事件不斷發(fā)生,公眾已經(jīng)認(rèn)識(shí)到飲用水安全對(duì)自身健康的重要性,意識(shí)到飲用水深度處理的迫切性。
②現(xiàn)有自來水常規(guī)處理工藝的局限性
自來水生產(chǎn)技術(shù)主要分為預(yù)處理、常規(guī)處理和深度處理。目前,大多數(shù)自來水廠采用的絮凝—沉淀—過濾—氯消毒常規(guī)水處理工藝, 在當(dāng)前我國污染嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)情況下有很多局限性: A、對(duì)有機(jī)污染為主的微污染去除能力非常有限; B、難以去除異味; C、氯消毒難以殺滅“兩蟲”; D、加氯消毒副產(chǎn)物使水中毒物含量增加。
③國家對(duì)飲用水安全的日益重視和相應(yīng)政策支持
2007 年 8 月 22 日,國務(wù)院通過《全國城市飲用水安全保障規(guī)劃》,提出到2020 年,全面改善設(shè)市城市和縣級(jí)城鎮(zhèn)的飲用水安全狀況,建立比較完善的飲用水安全保障體系,全面實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)目標(biāo)對(duì)飲用水安全的要求。2006 年頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)屬強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)中的飲用水水質(zhì)指標(biāo)由原標(biāo)準(zhǔn)的 35 項(xiàng)增至 106 項(xiàng),并要求全部指標(biāo)最遲于2012 年 7 月 1 日實(shí)施。其中有機(jī)化合物指標(biāo)由 5 項(xiàng)增至 53 項(xiàng),無機(jī)化合物指標(biāo)由10 項(xiàng)增至 21 項(xiàng),感官性狀和一般理化指標(biāo)由 15 項(xiàng)增加至 20 項(xiàng),微生物學(xué)指標(biāo)由2 項(xiàng)增至 6 項(xiàng),增加了對(duì)“兩蟲”等易引起腹痛等腸道疾病,一般消毒方法很難全部殺死的微生物的檢測(cè)。
隨著水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高和水源水質(zhì)的惡化,要完全去除水中的污染物,除強(qiáng)化常規(guī)處理外,還需增加臭氧預(yù)處理工藝和臭氧—活性炭深度處理工藝。目前,臭氧—活性炭工藝在我國新建的市政給水廠取得廣泛應(yīng)用,是已被證明的實(shí)現(xiàn)新的生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)的主流工藝。此外,我國的一些老水廠,其處理工藝及構(gòu)筑物均參照建設(shè)年代的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),已難以達(dá)到新的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),需采用臭氧—活性炭深度處理工藝進(jìn)行升級(jí)改造。
(2)臭氧在飲用水處理中的作用
臭氧在飲用水處理中主要功能為氧化分解有機(jī)物,降低 COD,臭氧將大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物,將小分子有機(jī)物降解為水與二氧化碳,再輔以其它方法,使有機(jī)物的去除更為經(jīng)濟(jì)有效。新飲用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 CODMn 應(yīng)小于 3mg/L,很多地區(qū)水源水中 CODMn 約在 5-6mg/L,常規(guī)工藝無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,臭氧工藝是降解 COD 最有效的手段之一。臭氧還可以殺菌、消毒、除臭、除味、脫色,去除鐵、錳等金屬離子,一般情況下不產(chǎn)生副污染物。臭氧作為消毒劑,對(duì)一般細(xì)菌、大腸桿菌、病毒等特別有效,其殺菌能力比氯系列消毒劑要強(qiáng)幾十倍到數(shù)百倍,在足夠 CT(臭氧濃度×反應(yīng)時(shí)間)值條件下可以控制抗氯性的“兩蟲”。目前飲用水處理中采用的消毒技術(shù)主要有液氯、二氧化氯、紫外線和臭氧,臭氧殺菌消毒效果最好且沒有二次污染。 氯消毒技術(shù)采用最廣泛,但氯消毒會(huì)產(chǎn)生“三致”物質(zhì),并且難以殺滅抗氯性的“兩蟲”,單純的氯消毒已不能達(dá)到處理效果,需尋找氯消毒的替代技術(shù)。臭氧與紫外線設(shè)備投資費(fèi)用高,并且不能維持管網(wǎng)持續(xù)的消毒能力,目前還沒有發(fā)現(xiàn)既有氯的持續(xù)消毒能力又有臭氧的強(qiáng)消毒能力的藥劑。氯與臭氧的組合應(yīng)用成為一種很好的選擇,在水集中處理段采用臭氧降解有機(jī)物和消毒,提高殺菌消毒能力的同時(shí)又沒有二次污染,在供水線路上采用添加少量氯,減少氯使用量,降低副作用的同時(shí)保持了持續(xù)消毒能力。
(3)臭氧-生物活性炭工藝在飲用水深度處理中的優(yōu)勢(shì)地位
①臭氧-生物活性炭工藝是目前飲用水深度處理最為成熟的工藝
臭氧-生物活性炭處理工藝在世界發(fā)達(dá)國家已得到廣泛運(yùn)用, 有悠久應(yīng)用歷史、豐富實(shí)施技術(shù)數(shù)據(jù)和大量成功案例。歐洲的自來水廠在 20 世紀(jì)初就開始采用臭氧工藝,目前法國、德國的水廠大多采用了臭氧深度處理工藝。 20 世紀(jì)八十年代以來,由于美國環(huán)保局對(duì)出廠水和管網(wǎng)水的消毒作了更加嚴(yán)格的規(guī)定,迫使當(dāng)時(shí)的美國水廠必須采用臭氧深度處理技術(shù)改造來達(dá)到供水要求。我國飲用水應(yīng)用臭氧-生物活性炭深度處理技術(shù)已有十幾年歷史。臭氧-生物活性炭工藝是集活性炭物理吸附、臭氧化學(xué)氧化、生物降解及臭氧滅菌消毒等功效為一體的工藝。該工藝首先利用臭氧預(yù)氧化作用,在預(yù)臭氧接觸池內(nèi)投加臭氧,主要作用是殺藻、改善絮凝效果和初步氧化分解水中的大分子有機(jī)物及其他還原性物質(zhì),降低生物活性炭濾池的有機(jī)負(fù)荷,同時(shí)臭氧氧化能使水中難以生物降解的有機(jī)物斷鏈、開環(huán),轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的脂肪烴,改變其生化特性,避免了預(yù)氯化產(chǎn)生消毒副產(chǎn)品。在后臭氧接觸池內(nèi)投加臭氧,主要作用是氧化有機(jī)物(將大分子有機(jī)物變?yōu)樾》肿佑袡C(jī)物,以利后續(xù)生物活性炭吸附降解)、殺死細(xì)菌、病毒、病原體等,并為后續(xù)活性炭提供充足的氧源?;钚蕴磕軌蜓杆俚匚剿械娜芙庑杂袡C(jī)物,同時(shí)也能富集微生物,靠臭氧產(chǎn)生的充足氧源,炭床中的微生物就能以有機(jī)物為養(yǎng)料大量生長(zhǎng)繁殖,使活性炭吸附的小分子有機(jī)物充分生物降解。
臭氧在飲用水處理工藝中的應(yīng)用示意圖
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
臭氧-生物活性炭工藝可以處理微污染水中的有機(jī)物、氨氮、色度、濁度、嗅味等,使有機(jī)物濃度降低至 0.7mg/L~1.6mg/L,氨氮濃度低于檢測(cè)限值,對(duì)水中的無機(jī)還原性物質(zhì)、色度、濁度、嗅味也有很好的去除效果,并且能有效降低出水的“三致”物質(zhì),解決膜技術(shù)無法去除的溶解性有機(jī)物和嗅味,有效去除藥物及個(gè)人護(hù)理品污染物。
②臭氧-生物活性炭與粉末炭—超濾膜兩種深度處理工藝對(duì)比
目前,我國的飲用水深度處理工藝主要有臭氧-生物活性炭工藝與剛剛出現(xiàn)的粉末炭+超濾膜深度處理工藝(膜技術(shù))。膜技術(shù)是新興的高效分離、濃縮、提純、凈化技術(shù),是采用高分子膜作介質(zhì),以附加能量作推動(dòng)力,對(duì)雙組分或多組分溶液進(jìn)行表面過濾分離的物理處理方法。粉末炭+超濾膜工藝在飲用水深度處理方面尚處于起步階段,其對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求較高,必須要經(jīng)過各種嚴(yán)格的預(yù)處理和常規(guī)處理, 避免頻繁的膜淤塞和污染等問題而提高運(yùn)行成本。 在 CODMn 為 6mg/L 左右、有嗅味、氨氮高的水質(zhì)條件下,與臭氧-生物活性炭處理工藝特點(diǎn)對(duì)比如下:
臭氧-生物活性炭與粉末炭—超濾膜工藝特點(diǎn)對(duì)比
臭氧-生物活性炭 | 粉末炭-超濾膜 | |
出水質(zhì)量 | 可達(dá)標(biāo) 可去除小分子有機(jī)物 減 少 AOC (AssimilableOiganicCarbon 生物可同化有機(jī)碳),有利管網(wǎng)水的生物穩(wěn)定性 | 可達(dá)標(biāo) 出水濁度小于 0.1NTU 小分子有機(jī)物去除較少 細(xì)菌病毒大量減少,去除兩蟲有保障 |
基建造價(jià)(元/m3/d) | 300 左右 | 300-330 |
運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用(元/m3) | 臭氧 0.051(以 3mg/L 臭氧投放量,液氧 1000 元/噸, 10kgO2 產(chǎn) 1kgO3、臭氧電耗 10kW•h/kg) 活性炭 0.042(以炭?jī)r(jià) 1.1 萬元/噸計(jì),每年補(bǔ)炭 10%,用 4 年)合計(jì): 0.093 | 粉末炭 0.0055(1mg/L, 5500 元/噸) 膜折舊 0.044(以膜價(jià) 80 元/m3/d,用 5 年計(jì)) 電耗 0.07(0.1kW•h/m3)合計(jì): 0.1195 |
問題與優(yōu)點(diǎn) | 水中溴離子高時(shí),溴酸鹽易超標(biāo) 微生物泄漏 冬天生物炭去除污染物效果較差 工程有成熟實(shí)施經(jīng)驗(yàn) | 膜絲易折斷 膜污染需有效清洗 冬季膜通量減少 節(jié)省占地面積 缺少成熟工程經(jīng)驗(yàn) |
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
另外,臭氧氧化和生物活性炭降解可有效去除有機(jī)物,膜處理會(huì)產(chǎn)生需進(jìn)一步處理的濃縮液。綜上,針對(duì)我國水源微污染水質(zhì)的特點(diǎn),臭氧-生物活性炭工藝具有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)成熟、實(shí)施效果優(yōu)秀、技術(shù)完善和經(jīng)濟(jì)成本低的優(yōu)點(diǎn),是目前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)有效的飲用水深度處理技術(shù),發(fā)展空間巨大。
(4)臭氧設(shè)備在飲用水處理行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模
2010-2015 年,我國生活用水量波動(dòng)穩(wěn)定,截至 2015 年末,生活用水量已達(dá)790.50 億立方米。2012 年 7 月 1 日起,我國所有城鎮(zhèn)水廠供水水質(zhì)必須達(dá)到新飲用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 106 項(xiàng)指標(biāo)。2016 年年末,城市供水綜合生產(chǎn)能力達(dá)到 3.03億立方米/日,比上年增長(zhǎng) 2.2%,其中,公共供水能力 2.39 億立方米/日,比上年增長(zhǎng) 3.4%。 2016 年,年供水總量 580.7 億立方米,用水人口 4.7 億人。全國給水深度處理研究會(huì) 2014 年年會(huì)上,重點(diǎn)研討臭氧-生物炭工藝工程應(yīng)用和運(yùn)行管理、生物炭的再生利用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、存在的問題和應(yīng)對(duì)措施、膜技術(shù)在凈水廠的工程應(yīng)用總結(jié)等,并特別對(duì)臭氧-活性炭工藝,膜處理等技術(shù)的應(yīng)用情況、存在問題及應(yīng)對(duì)措施等做了深入探討,水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高將會(huì)使水處理工藝改進(jìn)方面的投入增加。另外,為滿足持續(xù)增長(zhǎng)的生活用水需求,政府將新建自來水廠或擴(kuò)大原來自來水廠規(guī)模以提升供水能力,同時(shí)大力建設(shè)和更新供水系統(tǒng)來滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。2020 年,我國生活用水量將達(dá)到 949 億立方米,比 2010 年(765.8億立方米)增加 183 億立方米。未來自來水廠對(duì)能夠進(jìn)行深度處理工藝的供水設(shè)備需求將持續(xù)增長(zhǎng)。
2、臭氧設(shè)備在廢水處理行業(yè)的發(fā)展概況和市場(chǎng)容量
(1)臭氧設(shè)備在廢水處理行業(yè)的發(fā)展背景
①廢水排放總量大,污染嚴(yán)重
2015 年,全國廢水排放總量為 735.32 億噸,比上年增加 2.67%。污染物排放指標(biāo)得到一定程度的控制,但總體污染物的排放規(guī)模較高,水資源污染形勢(shì)嚴(yán)峻。
②水資源短缺,工業(yè)用水量大
我國屬于水資源短缺國家,隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展,用水總量快速增加,全國有三分之二的城市存在不同程度的缺水。未來一段時(shí)期,我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)快速發(fā)展,生活和工業(yè)用水的需求仍將會(huì)有一定幅度的增加,這同時(shí)伴隨著巨大的廢水排放,對(duì)水環(huán)境的污染和破壞日益嚴(yán)重,加劇水資源的短缺,廢水處理及再生利用的重要性越來越突出,日益成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源保護(hù)不可或缺的組成部分。
③國家相應(yīng)政策支持
2011 年,《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)工作的意見》提出要繼續(xù)加強(qiáng)主要污染物總量減排,完善減排統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)和考核體系,鼓勵(lì)各地區(qū)實(shí)施污染物排放總量控制,對(duì)造紙、印染和化工行業(yè)實(shí)行化學(xué)需氧量總量控制,加強(qiáng)污水處理設(shè)施、污水再生利用設(shè)施和垃圾滲濾液處理設(shè)施建設(shè),加大對(duì)重點(diǎn)流域水污染防治的投入力度,完善重點(diǎn)流域水污染防治專項(xiàng)資金管理辦法。污染物排放總量控制措施的實(shí)施,將促使各地政府加大監(jiān)管力度,督促企業(yè)加快進(jìn)行廢水處理設(shè)施的升級(jí)改造。2015 年,《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(又稱“水十條”),提出加快城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)與改造?,F(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施,要因地制宜進(jìn)行改造, 2020 年底前達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)或再生利用要求。敏感區(qū)域(重點(diǎn)湖泊、重點(diǎn)水庫、近岸海域匯水區(qū)域)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施應(yīng)于 2017 年底前全面達(dá)到一級(jí) A 排放標(biāo)準(zhǔn)。建成區(qū)水體水質(zhì)達(dá)不到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的城市,新建城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施要執(zhí)行一級(jí) A排放標(biāo)準(zhǔn)。按照國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃要求,到 2020 年,全國所有縣城和重點(diǎn)鎮(zhèn)具備污水收集處理能力,縣城、城市污水處理率分別達(dá)到 85%、 95%左右。京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域提前一年完成。正在編制中的環(huán)保“十三五”規(guī)劃將以環(huán)境質(zhì)量改善為核心,氣水土三大環(huán)境戰(zhàn)役將穩(wěn)步推進(jìn)。與“十二五”規(guī)劃相比,環(huán)保“十三五”規(guī)劃的目標(biāo)實(shí)施將由單一目標(biāo)即總量控制目標(biāo)、減排目標(biāo)變成雙目標(biāo)即“環(huán)境質(zhì)量改善”和“污染物總量控制”,其中“污染物總量控制” 將是我國當(dāng)前及未來一段時(shí)間內(nèi)環(huán)境管理的重要抓手。圍繞污染物總量控制為核心的考核、監(jiān)管、獎(jiǎng)懲機(jī)制將隨之出臺(tái),各級(jí)各地區(qū)政府與企業(yè)將面臨更為嚴(yán)格的污染物排放管理規(guī)定,臭氧設(shè)備的需求將得到進(jìn)一步提升,這將對(duì)臭氧設(shè)備制造行業(yè)產(chǎn)生積極影響?!?ldquo;十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》以提高環(huán)境質(zhì)量為核心,實(shí)施最嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)制度,打好大氣、水、土壤污染防治三大戰(zhàn)役?!?ldquo;十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》的目標(biāo)實(shí)施由單一目標(biāo)即總量控制目標(biāo)、減排目標(biāo)變成多目標(biāo)即“生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善”、“污染物排放總量控制”和“生態(tài)保護(hù)修復(fù)”,其中“污染物排放總量控制”將是我國當(dāng)前及未來一段時(shí)間內(nèi)環(huán)境管理的重要抓手。圍繞污染物總量控制為核心的考核、監(jiān)管、獎(jiǎng)懲機(jī)制將隨之出臺(tái),各級(jí)各地區(qū)政府與企業(yè)將面臨更為嚴(yán)格的污染物排放管理規(guī)定, 臭氧設(shè)備的需求將得到進(jìn)一步提升,這將對(duì)臭氧設(shè)備制造行業(yè)產(chǎn)生積極影響。
(2)臭氧在廢水深度處理中的作用
臭氧在廢水處理中的應(yīng)用十分廣泛,在市政污水及回用、印染、石化、造紙、制藥、礦業(yè)及化工等行業(yè)的廢水處理和再生水利用中發(fā)揮了重要作用。臭氧可以實(shí)現(xiàn)其他工藝難以做到的脫色和除臭功能,并同時(shí)氧化難降解有機(jī)物,促進(jìn)污泥沉淀,減少污泥產(chǎn)量,提高廢水的可生化性,在各種難降解的有機(jī)廢水處理中發(fā)揮了難以替代的作用。廢水處理分為三級(jí):一級(jí)處理是預(yù)處理,以機(jī)械方法為主,通過格柵、沉淀或氣浮,去除污水中的懸浮物和部分有機(jī)物;二級(jí)處理最常用的是生物處理法,它能大幅度地去除廢水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)物;三級(jí)處理又稱深度處理,能夠進(jìn)一步去除二級(jí)處理未能去除的污染物,如磷、氮和生物難以降解的有機(jī)污染物、無機(jī)污染物、病原體等,實(shí)現(xiàn)二級(jí)處理無法實(shí)現(xiàn)的脫色、除臭目標(biāo),達(dá)到改善水質(zhì)和國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求,還可以實(shí)現(xiàn)廢水的回收和再利用。廢水深度處理技術(shù)一般包括臭氧氧化、活性炭吸附、膜分離等技術(shù)。因?yàn)槌粞醯膹?qiáng)氧化性、強(qiáng)殺菌消毒能力和難以替代的脫色除臭功能,很多情況下廢水深度處理需要采用臭氧技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的處理效果。廢水深度處理中,臭氧可用來去除 COD、 BOD,并破壞有害的化學(xué)物,臭氧及其產(chǎn)生的活潑•OH 自由基使污水中發(fā)色基團(tuán)的不飽和鍵斷裂生成小分子的酸和醛,生成了低分子量的有機(jī)物,從而使水體色度顯著降低,可以將存在于廢水中的金屬離子氧化為不溶于水的化合物沉淀下來,有助于絮凝,改善沉淀效果,能有效地控制有機(jī)微生物,使循環(huán)水中的 COD 和 AOX(可吸收有機(jī)鹵化物)的數(shù)量都被控制在很低的水平,從而得到優(yōu)良的水質(zhì)。
臭氧在污水處理中的應(yīng)用示意圖
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
①臭氧在市政污水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
臭氧對(duì)降低污水中的 COD 含量,提升水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)一級(jí) A 類排放標(biāo)準(zhǔn)和中水回用有特殊功能。在市政污水處理中, 臭氧已經(jīng)被大量應(yīng)用,在再生水處理領(lǐng)域,“臭氧+MBR”技術(shù)工藝組合作為最有效的技術(shù)之一被越來越多采用。污水廠中用臭氧工藝進(jìn)行處理具有以下優(yōu)點(diǎn): 氧化能力強(qiáng),反應(yīng)速度快,提高了處理效率;不產(chǎn)生二次污染;不生成污泥,無需后處理;原料為空氣或者氧氣,能源為電力,都容易獲?。怀粞醯漠a(chǎn)生量能及時(shí)根據(jù)負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)。我國當(dāng)前污染源繁多,很多污水處理廠的污水來源來自于工業(yè)排放廢水,污水處理難度加大,傳統(tǒng)的二級(jí)處理方式不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn),新建和改造污水廠都需采用三級(jí)處理和深度處理技術(shù),臭氧工藝在其中發(fā)揮重要作用。
②臭氧在處理難降解有機(jī)工業(yè)廢水中的優(yōu)勢(shì)
在工業(yè)廢水處理中,臭氧被越來越廣泛的采用,尤其在難降解有機(jī)工業(yè)廢水處理中優(yōu)勢(shì)明顯。
臭氧在處理難降解有機(jī)工業(yè)廢水中的優(yōu)勢(shì)
廢水類型 | 特點(diǎn)及臭氧處理效果 |
印染廢水 | 具有水量大、有機(jī)污染物濃度高、色度深、含鹽量高、水質(zhì)變化大等特點(diǎn),隨著印染新工藝、新原料、新染料、新助劑的不斷開發(fā)和應(yīng)用,使廢水中的污染物變得越來越復(fù)雜。單靠傳統(tǒng)的二級(jí)處理已經(jīng)不能適應(yīng)廢水治理和回用的要求,用臭氧進(jìn)行深度處理可滿足廢水處理要求,有顯著的脫色效果,且不產(chǎn)生有機(jī)氯等有害物質(zhì)。 |
制藥廢水 | 濃度高、 COD 值高且波動(dòng)性大,毒性大、可生化性差、含鹽量高,臭氧對(duì)制藥廢水預(yù)處理作用較好,將有毒有害物質(zhì)氧化為可生化的小分子,再與生物處理聯(lián)用,可以實(shí)現(xiàn)高效處理。 |
煉油廢水 | 有機(jī)物多為石油裂解物質(zhì)和烴類衍生物,國外很多煉油廠污水一般有三級(jí)或深度處理工藝,采用臭氧技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行深度處理,保證出水水質(zhì),可實(shí)現(xiàn)煉油廢水的重復(fù)利用,減少水資源浪費(fèi)。 |
焦化廢水 | 是比較普遍且危害性很嚴(yán)重的工業(yè)廢水之一,污染物成分復(fù)雜,濃度高,毒性大,性質(zhì)穩(wěn)定,處理難度大,一般的處理方法有一定局限性,臭氧對(duì)焦化廢水中 COD、揮發(fā)酚及色度的去除率分別可達(dá) 91%、 99%及 98%以上。 |
礦業(yè)廢水 | 廢棄泥漿和井下作業(yè)廢液具有成分復(fù)雜、腐蝕性強(qiáng)、處理難度大等特點(diǎn),臭氧處理能達(dá)到綜合治理的目的;氰化廢水是金礦最主要的污染源,用臭氧氧化法處理效果顯著,處理后廢水中氰化物的殘余濃度低于污水排放標(biāo)準(zhǔn)(0.5mg/L)。 |
垃圾滲濾液 | 污染性極強(qiáng)的高濃度有機(jī)廢水,已知的有機(jī)污染物高達(dá) 77 種,其中促癌物、輔致癌物 5 種,對(duì)周邊環(huán)境、填埋場(chǎng)土層及地下水都會(huì)造成極大的污染。用臭氧技術(shù)與其他技術(shù)的組合處理,有機(jī)物能得到有效分解,生物降解性大大提高。 |
造紙廢水 | 廢水中的木質(zhì)素是不為生化法降解的穩(wěn)定化合物,臭氧可以氧化廢水中含的木質(zhì)磺酸等有機(jī)物,可以對(duì)廢水脫色、除臭,對(duì)有毒的化合物,包括木材的提取物、飽和脂肪酸、氯衍生物等具有消毒作用。 |
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
臭氧氧化法在廢水處理中除了用于以上范圍外,還可用于處理炸藥廢水、表面活性劑廢水、毛紡廢水,以及含有硝基酚廢水、氨基酚廢水、氨基蒽醌廢水、磺基水楊酸廢水等多種廢水。
(3)臭氧設(shè)備在廢水處理行業(yè)的市場(chǎng)容量
在處理水平正常提高的情況下,我國“十三五”時(shí)期的廢水治理投入(含治理投資和運(yùn)行費(fèi)用)將達(dá)到13,922 億元,其中用于工業(yè)和城鎮(zhèn)生活污水的治理投資將達(dá)到 4,590 億元。
①臭氧設(shè)備在我國市政污水處理及回用行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模
目前,我國的工業(yè)化進(jìn)程正在不斷推進(jìn),城市化、工業(yè)化將持續(xù)快速發(fā)展,根據(jù)“十三五規(guī)劃綱要”,我國城鎮(zhèn)化率將由“十二五”期末的 55%進(jìn)一步加以提升,使市政生活污水的排放總量提升到更高水平。我國生活污水排放量由 1998 年的 195 億噸增長(zhǎng)至 2015 年的 535.2億噸。生活污水排放量占全國污水排放總量的比重亦由 2000 年的 53.21%上升至2015 年的 72.78%,未來隨著我國人口數(shù)量的不斷增加、城市化進(jìn)程的繼續(xù)推進(jìn)和人民生活水平的提高,生活污水排放量將繼續(xù)增長(zhǎng),成為新增污水排放量的主要來源。2015 年后,縣城新增污水處理規(guī)模的需求仍然較大,全國已建成投入運(yùn)營的污水處理廠中, 按照一級(jí) A 設(shè)計(jì)的數(shù)量和規(guī)模僅分別占 20.7%和 15.4%, 比例過低,將來提標(biāo)改造將迎來較大需求。而我國現(xiàn)階段污水處理標(biāo)準(zhǔn)與美國等發(fā)達(dá)國家相比,仍然比較寬松。隨著環(huán)保相關(guān)法律完善,法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的提高,對(duì)污水處理的需求會(huì)進(jìn)一步大幅度提高。環(huán)保部部長(zhǎng)陳吉寧指出,“十三五”時(shí)期環(huán)境保護(hù)要以提高環(huán)境質(zhì)量為核心。環(huán)境質(zhì)量是根本目標(biāo),污染減排是重要手段。我國一些主要污染物排放量仍高達(dá) 2000 萬噸左右,只有再減少 30%-50%,環(huán)境質(zhì)量才會(huì)明顯改善。目前,“臭氧+MBR”技術(shù)工藝是實(shí)現(xiàn)市政污水達(dá)標(biāo)排放最為成熟的技術(shù)之一,臭氧系統(tǒng)設(shè)備是利用上述工藝進(jìn)行市政污水處理的關(guān)鍵設(shè)備,未來大量需要改造的污水廠和新建污水廠若要實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放,則大都需要采用深度處理技術(shù),這將為臭氧系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商帶來巨大市場(chǎng)空間。另外,《中共中央、國務(wù)院關(guān)于推進(jìn)價(jià)格機(jī)制改革的若干意見》明確要求到2020 年,市場(chǎng)決定價(jià)格機(jī)制基本完善,合理提高污水收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),要求城鎮(zhèn)污水處理收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)低于污水處理和污泥處理處置成本。價(jià)格機(jī)制改革的完善,將帶來巨大的行業(yè)投資規(guī)模,使包括臭氧設(shè)備在內(nèi)的水處理行業(yè)在“十三五”期間迎來快速成長(zhǎng)期。隨著水資源短缺問題的日益突出,國家把提高污水處理及回用率作為實(shí)施“節(jié)能減排”的重要硬性指標(biāo),使城市污水處理開始從推進(jìn)達(dá)標(biāo)排放向推進(jìn)“低排放”以及污水處理回用轉(zhuǎn)變,推動(dòng)了我國市政污水處理行業(yè)向污水處理回用的更高發(fā)展階段逐步邁進(jìn)。 鑒于“臭氧+MBR”技術(shù)是實(shí)現(xiàn)污水處理回用的最為成熟的技術(shù)之一,“臭氧+MBR”技術(shù)組合在中水回用市場(chǎng)也發(fā)揮著巨大作用。
②臭氧設(shè)備在工業(yè)廢水處理與回用行業(yè)市場(chǎng)容量
我國工業(yè)化快速發(fā)展的同時(shí), 每年有大量工業(yè)廢水排放。 “十三五規(guī)劃綱要”提出國內(nèi)生產(chǎn)總值要至少保持年均增長(zhǎng) 6.5%,同時(shí)要控制主要污染物排放總量,要在繼續(xù)實(shí)施化學(xué)需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物排放總量控制基礎(chǔ)上,增加重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放量等作為約束性指標(biāo),實(shí)施區(qū)域性、流域性、行業(yè)性差別化總量控制指標(biāo)。工業(yè)廢水排放總量會(huì)保持繼續(xù)增長(zhǎng),工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)率要求不斷提升,預(yù)計(jì)工業(yè)水處理市場(chǎng)容量將以超過國民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的速度增長(zhǎng),臭氧設(shè)備在工業(yè)水處理市場(chǎng)的需求會(huì)隨之持續(xù)增長(zhǎng)。
“十三五”規(guī)劃綱要實(shí)施循環(huán)發(fā)展引領(lǐng)計(jì)劃, 推行企業(yè)循環(huán)式生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)循環(huán)式組合、園區(qū)循環(huán)式改造,減少單位產(chǎn)出物質(zhì)消耗。強(qiáng)化約束性指標(biāo)管理,實(shí)行能源和水資源消耗、建設(shè)用地等總量和強(qiáng)度雙控行動(dòng)。不同工業(yè)企業(yè)對(duì)水處理的要求不同,化工廢水、制藥廢水、染料與印染廢水、煉油廢水、焦化廢水、垃圾滲透液等,廢水排放量大、污染嚴(yán)重、 處理難度高。近年來我國污染治理力度加大,排放標(biāo)準(zhǔn)提高,在該領(lǐng)域采用臭氧高級(jí)氧化工藝處理廢水有顯著的效果,市場(chǎng)前景廣闊;廢水回用方面,目前我國工業(yè)用水重復(fù)利用率水平遠(yuǎn)遜于發(fā)達(dá)國家水平,隨著我國工業(yè)廢水回用率的提高,臭氧氧化技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)廢水回用的有效手段之一,存在較大的潛在市場(chǎng)。
3、臭氧設(shè)備在煙氣脫硝行業(yè)的發(fā)展概況和市場(chǎng)容量
(1)臭氧設(shè)備在煙氣脫硝行業(yè)的發(fā)展背景
①大氣污染嚴(yán)重,氮氧化物排放量持續(xù)增長(zhǎng)
我國在“十一五”期間實(shí)施了二氧化硫減排戰(zhàn)略,煙塵和二氧化硫污染惡化的趨勢(shì)得到了有效遏制。但總體上大氣污染物濃度仍處于較高水平,特別是氮氧化物排放量持續(xù)增長(zhǎng),使我國酸雨從硫酸型向硝酸型轉(zhuǎn)變??刂扑嵊甑母敬胧┦菧p少二氧化硫和氮氧化物的排放。氮氧化物活性高、氧化性強(qiáng),能促進(jìn)酸雨的形成,對(duì)動(dòng)物的呼吸系統(tǒng)危害較大,若不嚴(yán)格控制,今后一段時(shí)期我國城市光化學(xué)煙霧、酸雨污染和灰霾天氣將呈迅速惡化之勢(shì)。 2009年全國氮氧化物排放總量達(dá)到 1,692.7 萬噸, 2010 年達(dá)到 2,273.6 萬噸, 2011 年氮氧化物排放總量 2,404.3 萬噸, 2012 年氮氧化物排放總量 2,337.8 萬噸, 2013 年氮氧化物排放總量 2,227.3 萬噸, 2014 年達(dá)到 2,078 萬噸, 2015 年為 1,851.9 萬噸??刂频趸锱欧帕恳殉蔀?ldquo;十三五”期間環(huán)保工作的重點(diǎn)。
②國家對(duì)空氣質(zhì)量的重視和相應(yīng)政策支持
2010 年 5 月 11 日,國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)了環(huán)保部等部委的《關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見》,該意見要求加強(qiáng)氮氧化物污染減排,建立氮氧化物排放總量控制制度,明確了脫硝設(shè)施安裝政策。新建、擴(kuò)建、改建火電廠應(yīng)根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書批復(fù)要求建設(shè)煙氣脫硝設(shè)施,重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的火電廠應(yīng)在“十二五” 期間全部安裝脫硝設(shè)施,其他區(qū)域的應(yīng)預(yù)留煙氣脫硝設(shè)施空間,重點(diǎn)開展鋼鐵、石化、化工等行業(yè)氮氧化物污染防治。2011 年 7 月 29 日,環(huán)保部和國家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布了新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,新標(biāo)準(zhǔn)將自 2012 年 1 月 1 日起實(shí)施,新標(biāo)準(zhǔn)將燃煤鍋爐的氮氧化物排放濃度限值統(tǒng)一確定為 100mg/m3,其中新建機(jī)組從 2012 年起執(zhí)行,現(xiàn)有機(jī)組從 2014 年 7 月起執(zhí)行?!痘痣姀S氮氧化物防治技術(shù)政策》(環(huán)發(fā)[2010]10 號(hào))鼓勵(lì)開發(fā)新技術(shù),鼓勵(lì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煙氣脫硝技術(shù)、脫硫脫硝協(xié)同控制技術(shù)以及氮氧化物資源化利用技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。2011 年 8 月 31 日,國務(wù)院印發(fā)了《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》,確定了“十二五”期間全國各?。▍^(qū)、市)化學(xué)需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物排放總量控制目標(biāo)及各地區(qū)的分擔(dān)量,比較“十一五”期間增加氨氮和氮氧化物兩項(xiàng)控制目標(biāo),提出“將污染物總量控制作為環(huán)評(píng)前置條件”、“實(shí)施脫硝電價(jià)”等 50 條政策措施。方案的出臺(tái)正式將氮氧化物納入總量控制指標(biāo),方案要求 2015 年氮氧化物排放總量控制在 2,046.2 萬噸,比 2010 年的 2,273.6 萬噸下降10%?!吨攸c(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》(國函[2012]146 號(hào))提出到 2015年,重點(diǎn)區(qū)域氮氧化物排放量下降 13%,環(huán)境空氣質(zhì)量有所改善,二氧化氮年均濃度下降 7%;大力推進(jìn)火電行業(yè)氮氧化物控制,加快燃煤機(jī)組低氮燃燒技術(shù)改造及脫硝設(shè)施建設(shè),單機(jī)容量 20 萬千瓦及以上、投運(yùn)年限 20 年的現(xiàn)役燃煤機(jī)組全部配套脫硝設(shè)施,脫硝效率達(dá)到 85%以上,綜合脫硝效率達(dá)到 70%以上。2013 年 9 月國務(wù)院發(fā)布的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中提出“全面整治燃煤小鍋爐,加快重點(diǎn)行業(yè)脫硫、脫硝、除塵改造工程建設(shè)。綜合整治城市揚(yáng)塵和餐飲油煙污染。大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),培育壯大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè),促進(jìn)重大環(huán)保技術(shù)裝備、產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。”2014 年 5 月 15 日,國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《2014-2015 年節(jié)能減排低碳發(fā)展行動(dòng)方案》提出“2014-2015 年,單位 GDP 能耗、化學(xué)需氧量、二氧化硫、氨氮、氮氧化物排放量分別逐年下降 3.9%、 2%、 2%、 2%、 5%以上,單位 GDP 二氧化碳排放量?jī)赡攴謩e下降 4%、 3.5%以上。”2014 年 9 月 12 日,國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)部、國家能源局發(fā)布的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020 年)》(發(fā)改能源[2014]2093 號(hào))提出:“東部地區(qū)(遼寧、北京、天津、河北、山東、上海、江蘇、浙江、福建、廣東、海南等 11 省市)新建燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值(即在基準(zhǔn)氧含量 6%條件下,煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于 10、 35、 50 毫克/立方米),中部地區(qū)(黑龍江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等 8 ?。┬陆C(jī)組原則上接近或達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值,鼓勵(lì)西部地區(qū)新建機(jī)組接近或達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值。”即實(shí)行煙氣污染物的超低排放。
2015 年 8 月 18 日,財(cái)政部和環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)大氣污染防治專項(xiàng)資金管理提高使用績(jī)效的通知》提出“資金安排向重點(diǎn)治理任務(wù)傾斜。大氣污染治理任務(wù)重、資金需求量大,各地應(yīng)按照輕重緩急安排專項(xiàng)資金,優(yōu)先保障國家確定的重點(diǎn)治理任務(wù),同時(shí)因地制宜保障好省級(jí)政府確定的重點(diǎn)工作。”2015 年 8 月 29 日第二次修訂的《中華人民共和國大氣污染防治法》規(guī)定“國家鼓勵(lì)和支持大氣污染防治科學(xué)技術(shù)研究,開展對(duì)大氣污染來源及其變化趨勢(shì)的分析,推廣先進(jìn)適用的大氣污染防治技術(shù)和裝備,促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化,發(fā)揮科學(xué)技術(shù)在大氣污染防治中的支撐作用。”
(2)臭氧氧化技術(shù)在煙氣脫硝中的應(yīng)用
①臭氧氧化脫硝技術(shù)簡(jiǎn)介
臭氧氧化煙氣脫硝技術(shù)在國外已是成熟的工程應(yīng)用技術(shù),已進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段,在國內(nèi)應(yīng)用剛剛起步。臭氧脫硝主要是利用臭氧的強(qiáng)氧化性將不可溶的低價(jià)態(tài)氮氧化物氧化為可溶的高價(jià)態(tài)氮氧化物,然后在洗滌塔內(nèi)將氮氧化物吸收,達(dá)到脫除的目的, BOC 公司的 LoTOx 技術(shù)即采用此原理進(jìn)行煙氣脫硝。而 BELCO公司則將 BOC 公司的 LoTOx 技術(shù)與自己研發(fā)的 EDV 濕法洗滌系統(tǒng)結(jié)合,形成一體化的脫硫脫硝系統(tǒng),在石油石化行業(yè)用于石油精煉廠中加熱器、鍋爐等的廢氣治理。該一體化的脫硫脫硝系統(tǒng),在不同的 NOX 等污染物濃度和比例下,可以同時(shí)高效率脫除煙氣中的 NOx、二氧化硫和顆粒物等污染物。同時(shí), LoTOx 技術(shù)還不影響其他污染物控制技術(shù)。目前該技術(shù)在四川石化煉化一體化工程 250 萬噸/年重油催化裂化裝置中已獲得應(yīng)用,由公司提供臭氧系統(tǒng)設(shè)備集成,是臭氧氧化脫硝工藝在國內(nèi)石油煉化廢氣處理同時(shí)脫硫脫硝的第一例應(yīng)用。隨著該技術(shù)的推廣,在國內(nèi)的熱電、焦化、玻璃等行業(yè),已有眾多的成功運(yùn)行業(yè)績(jī),其效果得到了驗(yàn)證。
臭氧在煙氣脫硝工藝中的應(yīng)用示意圖
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
隨著我國環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的提高,一些傳統(tǒng)的煙氣脫硝工藝難以滿足嚴(yán)格的減排要求,臭氧氧化脫硝技術(shù)成為較好選擇。采用臭氧高級(jí)氧化技術(shù)不僅對(duì)氮氧化物具有良好的脫除效果,而且對(duì)煙氣中的其他有害污染物,比如重金屬汞也有一定的去除能力。
②煙氣脫硝技術(shù)對(duì)比
煙氣脫硝技術(shù)一般是指對(duì)燃燒排放的尾氣進(jìn)行脫硝處理,即后端脫硝,主要有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)和氧化脫硝等技術(shù)。與后端脫硝對(duì)應(yīng)的是前端脫硝,是指在燃燒過程中控制氮氧化物產(chǎn)生的各種低氮燃燒技術(shù)。氧化脫硝技術(shù)主要是指利用氧化劑進(jìn)一步氧化氮氧化物,并在后級(jí)通過其他工藝吸收氮氧化物的脫硝技術(shù)。氧化劑可采用臭氧、雙氧水等,一般采用臭氧。
常用的后端脫硝技術(shù)對(duì)比
控制方式 | 脫硝原理 | 優(yōu)缺點(diǎn) | 應(yīng)用特點(diǎn) |
選擇性非催化還原法(SNCR) | 煙氣溫度在 870~1200℃時(shí),將氨、尿素等還原劑噴入煙氣中與 NOx 反應(yīng)生成氮?dú)夂退?/div> | 優(yōu)點(diǎn):占地面積小、投資少; 缺點(diǎn):在大型鍋爐上只能達(dá)到30%~50%的 NOx 脫除率; 液氨在儲(chǔ)運(yùn)和運(yùn)行過程中存在安全問題。 | 小型鍋爐和一些工業(yè)爐窯上的脫硝; 經(jīng)常和其他脫硝技術(shù)聯(lián)合使用。 |
選擇性催化還原法(SCR) | 通過選擇合適的催化劑,反應(yīng)溫度降低到適合實(shí)際使用的 290~430℃范圍,還原劑(氨、尿素等)有選擇性地與煙氣中的NOx 反應(yīng)以達(dá)到脫硝的效果。 | 優(yōu)點(diǎn):脫除效率可達(dá) 90%;技術(shù)成熟,容易操作; 缺點(diǎn):建設(shè)投資大、運(yùn)行費(fèi)用高;催化劑目前大都由國外進(jìn)口,價(jià)格昂貴,失效催化劑是危險(xiǎn)廢棄物;運(yùn)行不穩(wěn)定,檢修維護(hù)不方便,脫硝運(yùn)行成本高;液氨在儲(chǔ)運(yùn)和運(yùn)行過程中存在安全問題。 | 世界上應(yīng)用最多、最成熟的煙氣脫硝技術(shù)之一; 目前我國大型燃煤電廠控制NOx 污染的主要手段之一。 |
低溫氧化脫硝技術(shù) | 用強(qiáng)氧化劑把不可溶的低價(jià)態(tài)的氮氧化物氧化成可溶的高價(jià)態(tài)的氮氧化物,再把高價(jià)態(tài)的氮氧化物利用堿化吸收洗滌工藝清除掉。 | 優(yōu)點(diǎn):不需要增高煙氣的溫度;不使用氨等還原劑;不使用催化劑;占地面積??;在 NOx含量和煙氣量都不穩(wěn)定進(jìn)氣條件下,維持 90%以上的清除率;同時(shí)處理重金屬;可以配合濕法洗滌同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫; 缺點(diǎn):目前在實(shí)踐中應(yīng)用的案例不如還原法廣泛,在氮氧化物濃度較高時(shí),設(shè)備投資及運(yùn)行成本較高。 | 大型火電廠有運(yùn)行成本優(yōu)勢(shì); 石油石化等行業(yè) NOx 排放濃度高且不穩(wěn)定的工況有穩(wěn)定、良好的效果。 |
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
從上表看出選擇性非催化還原法(SNCR)脫硝效率不高,在一些場(chǎng)合不能滿足新修訂的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn);氧化脫硝技術(shù)脫硝效率高,但之前我國沒有掌握先進(jìn)的臭氧技術(shù)和氧化脫硝技術(shù), 在實(shí)踐中應(yīng)用的案例不多; 選擇性催化還原法(SCR)脫硝效率相對(duì)較好,但催化劑使用以及后續(xù)更換需要進(jìn)口,價(jià)格昂貴,運(yùn)行還有不穩(wěn)定因素和一定的安全隱患。在保證 NOX脫除率為 80%~95%的情況下, LoTOx 運(yùn)行費(fèi)用為 1,700~1,950 美元/噸 NOX, SCR的運(yùn)行費(fèi)用 2,364~2,458 美元/噸 NOX。新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》將氮氧化物的排放濃度限值大幅降低,各種脫硝技術(shù)的技術(shù)水平都需要提升,既要提高脫硝效率以符合新發(fā)布的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn),又需要符合投資少、經(jīng)濟(jì)高效的原則。實(shí)踐證明,臭氧氧化脫硝技術(shù)能夠滿足新的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn),大型臭氧設(shè)備的國產(chǎn)化大大降低了初始投資。電能是臭氧氧化脫硝運(yùn)行的主要消耗,火電廠采用臭氧氧化脫硝優(yōu)勢(shì)明顯,如果使用內(nèi)部核算電價(jià),運(yùn)行成本可進(jìn)一步降低。目前,臭氧氧化脫硝技術(shù)已在國內(nèi)多個(gè)熱電廠應(yīng)用,取得了優(yōu)良的脫硝效果,也將逐步成為火電廠脫硝技術(shù)之一。在石油石化等行業(yè),氮氧化物排放濃度高且不穩(wěn)定,臭氧氧化脫硝技術(shù)成為最好的選擇方式之一。隨著我國臭氧技術(shù)水平的提高,大型國產(chǎn)臭氧設(shè)備在實(shí)踐中應(yīng)用案例的增多,國家發(fā)改委脫硝電價(jià)補(bǔ)償政策及地方政府超低排放改造補(bǔ)貼政策的出臺(tái),臭氧氧化脫硝技術(shù)將在我國大氣污染防治中發(fā)揮重要的作用。
(3)臭氧設(shè)備在煙氣脫硝行業(yè)的市場(chǎng)容量
2011 年 9 月,環(huán)保部新聞發(fā)言人陶德田就新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表示,據(jù)測(cè)算,實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)在大幅削減污染物排放的同時(shí),還將帶動(dòng)相關(guān)的環(huán)保技術(shù)和產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展,形成脫硝、脫硫和除塵等環(huán)保治理和設(shè)備制造行業(yè)約 2,600 億元的市場(chǎng)規(guī)模。近年來,大氣污染治理的市場(chǎng)熱點(diǎn)集中于火電廠脫硝、脫硫和除塵領(lǐng)域。由于受國家重視發(fā)展較早,政策要求嚴(yán)格, 電價(jià)補(bǔ)貼、價(jià)格稅費(fèi)等機(jī)制相對(duì)完善,火電廠脫硫脫硝除塵治理市場(chǎng)已相對(duì)成熟。整體氧化脫硝裝置是高效廢氣處理集成系統(tǒng), 需要大規(guī)格的臭氧系統(tǒng)設(shè)備。
①石油石化行業(yè)的煙氣脫硝市場(chǎng)
氧化脫硝技術(shù)在石化行業(yè)已成熟應(yīng)用并取得良好效果。石油石化行業(yè)的煙氣脫硝需求巨大,單套設(shè)備合同標(biāo)的高,公司設(shè)備已在各石化企業(yè)得到應(yīng)用。截至2015 年 8 月,我國共計(jì)有 200 多套催化裂化裝置,將需要大規(guī)模的臭氧設(shè)備。
②火電廠煙氣脫硝市場(chǎng)
氮氧化物減排是“十三五”大氣污染治理重點(diǎn),截至 2015 年 6 月,全國二氧化硫排放總量接近兩千萬噸、氮氧化物兩千多萬噸,要實(shí)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量根本好轉(zhuǎn),二氧化硫、氮氧化物總量至少要下降到百萬噸級(jí)水平,我國將在“十三五”實(shí)施更加嚴(yán)格的二氧化硫和氮氧化物排放控制標(biāo)準(zhǔn),火電廠原有及新建機(jī)組均需進(jìn)行嚴(yán)格的脫硝處理。2016 年, 我國全口徑發(fā)電設(shè)備容量 16.46 億千瓦。 其中, 火電達(dá) 10.54 億千瓦,占比約為 64%,依然是我國電力產(chǎn)能的主力軍。目前,氧化脫硝技術(shù)在火電廠煙氣脫硝中已開始應(yīng)用??梢灶A(yù)見,臭氧氧化脫硝技術(shù)以其明顯的優(yōu)勢(shì),將逐步成為火電廠采用的主要煙氣脫硝技術(shù)之一。隨著“十三五”更為嚴(yán)格的脫硝處理規(guī)則的實(shí)施,未來幾年我國將迎來火電廠脫硝項(xiàng)目的建設(shè)高峰期,這將為臭氧系統(tǒng)設(shè)備制造行業(yè)帶來巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。另外,未來新增電廠對(duì)煙氣脫硝裝置也存在巨大的需求。根據(jù)我國能源結(jié)構(gòu)情況, 未來火電裝機(jī)容量將持續(xù)增長(zhǎng), “十三五”期間全國煤電規(guī)劃開工規(guī)模 2.6 億千瓦,投產(chǎn)規(guī)模 2.5 億千瓦, 2020 年我國煤電裝機(jī)預(yù)計(jì)達(dá)到 11.6 億千瓦。未來 10 年火電廠每年新增 5,000 萬千瓦的裝機(jī)容量,這將持續(xù)帶來對(duì)臭氧設(shè)備的需求。
③其他行業(yè)煙氣脫硝市場(chǎng)
水泥、鋼鐵、化工、玻璃等行業(yè)的窯爐排放的煙氣也需要進(jìn)行脫硝處理,《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》要求加快其他行業(yè)脫硫脫硝步伐,加強(qiáng)水泥、石油石化、煤化工等行業(yè)二氧化硫和氮氧化物治理,新建水泥生產(chǎn)線要安裝效率不低于 60%的脫硝設(shè)施,“十三五”規(guī)劃則將施行更為嚴(yán)格的煙氣脫硝處理規(guī)定,更為嚴(yán)格的開展燃煤鍋爐煙氣治理,新建燃煤鍋爐要安裝符合國家脫硫脫硝處理規(guī)定的脫硫脫硝設(shè)施。臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)在這些行業(yè)已有應(yīng)用業(yè)績(jī),隨著我國環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高,煙氣脫硝市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng),臭氧設(shè)備需求也必將持續(xù)增長(zhǎng)。
4、臭氧設(shè)備在精細(xì)化工行業(yè)的應(yīng)用和市場(chǎng)容量
在精細(xì)化工行業(yè),臭氧代替高錳酸鉀等氧化劑,不但使產(chǎn)品質(zhì)量提高,減少環(huán)境污染,還降低了生產(chǎn)成本。臭氧容易打斷烯烴類有機(jī)物的碳鏈結(jié)合鍵,使其部分氧化后組合成新的氧化物。在醫(yī)藥中間體、化工中間體、天然香料等精細(xì)化工產(chǎn)品的合成工藝中,臭氧是一種重要的生產(chǎn)原材料。我國精細(xì)化工產(chǎn)品包含約 25 個(gè)門類,近 3 萬個(gè)品種的產(chǎn)品,應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程可分為原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品分離和提純?nèi)齻€(gè)階段,生產(chǎn)工藝復(fù)雜多樣,化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)步驟多。近年來我國化學(xué)原料及化學(xué)制品工業(yè)總產(chǎn)值一直保持較快速度增長(zhǎng),其中精細(xì)化學(xué)品占化學(xué)原料及化學(xué)制品的比重一直處于上升趨勢(shì)。世界生產(chǎn)重心已經(jīng)向中國發(fā)生明顯轉(zhuǎn)移。精細(xì)化工在我國行業(yè)統(tǒng)計(jì)中體現(xiàn)為專用化學(xué)品, 2003 年到 2016 年,我國化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)主營業(yè)務(wù)收入由 8,858 億元增長(zhǎng)到 8.77 萬億元,業(yè)務(wù)規(guī)模擴(kuò)大 10 倍左右。從公司近年在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的銷售來看,該領(lǐng)域?qū)Τ粞踉O(shè)備需求穩(wěn)定。
5、臭氧設(shè)備在其他行業(yè)的應(yīng)用和市場(chǎng)容量
臭氧在空氣消毒、瓶(桶)裝水消毒、泳池消毒、食品、灌裝等消毒領(lǐng)域很早就得到了廣泛應(yīng)用,衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》把臭氧定義為一種廣譜殺菌劑,可殺滅細(xì)菌繁殖體和芽胞、病毒、真菌等,并可破壞肉毒桿菌毒素。臭氧在消毒領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)成熟,該領(lǐng)域?qū)Τ粞踉O(shè)備需求穩(wěn)定。紙漿漂白將是臭氧設(shè)備的另一個(gè)巨大市場(chǎng),臭氧能有效地脫除有機(jī)發(fā)色基團(tuán),提高紙漿白度,并能避免有機(jī)氯化物污染,成為全無氯漂白工藝中的重要工藝。目前,臭氧漂白在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化,國內(nèi)正處于起步階段,中日合資企業(yè)江蘇王子制紙有限公司引進(jìn)國外臭氧發(fā)生器及其構(gòu)件用于紙漿漂白,該訂單總額大約為 10 億日元。臭氧技術(shù)國產(chǎn)化水平日益提高已完全能夠滿足紙漿漂白的需求,我國作為一個(gè)造紙大國對(duì)大型臭氧系統(tǒng)設(shè)備的需求巨大。臭氧在食品保鮮、包裝覆膜、醫(yī)療等其他領(lǐng)域也有應(yīng)用,并且隨著臭氧技術(shù)的不斷提高,臭氧系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來越寬廣,對(duì)臭氧設(shè)備的需求將保持增長(zhǎng)。
(三)行業(yè)技術(shù)情況
1、行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)
(1)臭氧制取技術(shù)
臭氧制取技術(shù)是指產(chǎn)生臭氧的技術(shù),在工業(yè)應(yīng)用中主要有介質(zhì)阻擋放電法、紫外線法、電解法等。介質(zhì)阻擋放電法:其基本原理是將含氧氣體通過由放電電極和絕緣介質(zhì)構(gòu)成的放電間隙,當(dāng)電極間施加的外部交流高壓電場(chǎng)超過氣體的擊穿電壓時(shí),氣體發(fā)生充分電離,從高壓電場(chǎng)獲得能量的電子與氧分子發(fā)生非彈性碰撞,電子把能量轉(zhuǎn)移給氧分子,氣體被激勵(lì)后,發(fā)生電子雪崩,形成等離子體。當(dāng)電子從放電電場(chǎng)獲得的能量大于 8.4eV 時(shí),氧分子開始分解、電離,產(chǎn)生的氧原子與氧分子結(jié)合最終形成臭氧。目前工業(yè)應(yīng)用臭氧發(fā)生器大都采用介質(zhì)阻擋放電的方法。如圖所示:
臭氧發(fā)生原理示意圖
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
介質(zhì)阻擋放電技術(shù)易于制造單機(jī)臭氧產(chǎn)量高的設(shè)備,技術(shù)進(jìn)步快,相對(duì)能耗較低,能夠?qū)崿F(xiàn)臭氧的工業(yè)應(yīng)用,是目前市場(chǎng)占有率最高、應(yīng)用最廣的技術(shù)。紫外線法:紫外線式臭氧發(fā)生器是使用特定波長(zhǎng)的紫外線照射氧分子,使氧分子分解而產(chǎn)生臭氧。這種方式臭氧產(chǎn)量低、相對(duì)能耗大、紫外線燈管使用壽命短,工業(yè)應(yīng)用范圍較窄。電解法:電解法臭氧發(fā)生器是通過電解純凈水產(chǎn)生臭氧。此種方式能制取高濃度的臭氧水,使用和維修簡(jiǎn)單,但臭氧產(chǎn)量無法做大、電極使用壽命短、臭氧不容易收集,使用范圍受到限制,并且制造成本高。目前該種臭氧發(fā)生器只在一些特定的小型設(shè)備上或某些特定場(chǎng)所使用,實(shí)現(xiàn)臭氧的工業(yè)規(guī)模應(yīng)用還需不斷的技術(shù)進(jìn)步。
(2)臭氧發(fā)生器核心技術(shù)
①臭氧發(fā)生單元設(shè)計(jì)技術(shù)
臭氧發(fā)生單元基于介質(zhì)阻擋放電原理,是用于產(chǎn)生臭氧的基本物理單元,是構(gòu)成臭氧發(fā)生室的基礎(chǔ)。臭氧發(fā)生單元設(shè)計(jì)技術(shù)是通過對(duì)高壓放電等離子體物理參數(shù)的研究和試驗(yàn),研發(fā)具有優(yōu)良介電常數(shù)和導(dǎo)熱性能的介質(zhì)材料,設(shè)計(jì)、加工精密的電極結(jié)構(gòu)構(gòu)成微小、均勻的放電間隙,以及研究與設(shè)計(jì)外部高壓電場(chǎng)參數(shù)等的關(guān)鍵技術(shù)。國內(nèi)外主流臭氧設(shè)備制造商的臭氧發(fā)生單元均有技術(shù)專利,WEDECO 的玻璃介質(zhì)放電技術(shù), Ozonia 的 AT(Advantage Technology)非玻璃介電體技術(shù)和近年新推出的 IGS(Intelligent Gap System)技術(shù),日本富士電機(jī)系統(tǒng)株式會(huì)社、三菱電機(jī)的玻璃介質(zhì)放電技術(shù);公司擁有非玻璃介質(zhì)放電和玻璃介質(zhì)放電兩種技術(shù),其中 DTA 非玻璃放電體技術(shù)和玻璃介質(zhì)放電技術(shù)均獲得發(fā)明專利。
②臭氧專用電源及電源控制技術(shù)
臭氧的產(chǎn)生需要電力電源為其提供高電壓和能量來源,對(duì)于電源而言,臭氧發(fā)生單元屬于特殊的非線性容性負(fù)載,為了獲得更高的臭氧濃度及產(chǎn)量,更低的電能消耗,需要對(duì)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、負(fù)載諧振電路參數(shù)、電源控制方式以及工作點(diǎn)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì),使臭氧發(fā)生器工作在最為合適的工作點(diǎn),這是臭氧電源技術(shù)的關(guān)鍵,國際知名臭氧設(shè)備制造商都擁有與自己的臭氧發(fā)生單元相匹配的臭氧電源技術(shù)。
③臭氧發(fā)生器運(yùn)行控制技術(shù)
臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧的濃度、電耗、產(chǎn)量與氣源質(zhì)量,氣體的溫度、壓力、流量以及電源工作點(diǎn)都有著直接的關(guān)系, 高效的臭氧發(fā)生器需要對(duì)設(shè)備運(yùn)行過程中關(guān)鍵的物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、計(jì)算, 并通過合理的控制方法,使臭氧發(fā)生器工作在最佳運(yùn)行狀態(tài)。臭氧發(fā)生器的運(yùn)行控制技術(shù)需臭氧發(fā)生器生產(chǎn)企業(yè)對(duì)其控制參數(shù)和算法進(jìn)行長(zhǎng)期的摸索,以及數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累。
(3)臭氧系統(tǒng)集成技術(shù)
臭氧發(fā)生器是臭氧系統(tǒng)的一部分,要實(shí)現(xiàn)完整的工業(yè)應(yīng)用,還需要臭氧投加裝置、臭氧尾氣破壞裝置、氣源裝置等相關(guān)輔助設(shè)備,并由系統(tǒng)控制單元按照詳細(xì)的工藝要求和控制流程,對(duì)各個(gè)輔助設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,統(tǒng)一調(diào)度,保證整個(gè)生產(chǎn)流程的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性。成熟的系統(tǒng)集成技術(shù)需要對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行的長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)累積。
①臭氧投加技術(shù):為了保證臭氧的充分利用,需要針對(duì)不同的工程應(yīng)用特點(diǎn),對(duì)臭氧投加濃度、投加量、投加方式、接觸時(shí)間等進(jìn)行研究設(shè)計(jì),開發(fā)高效的臭氧投加裝置,選擇適合的投加工藝。
②尾氣破壞技術(shù):臭氧屬于對(duì)人體有害的強(qiáng)氧化性氣體,未被吸收的臭氧尾氣不能直接排放至大氣中,需要根據(jù)工程應(yīng)用條件、尾氣濃度及其變化、工作氣量及其變化研究開發(fā)尾氣分解裝置和新型高效催化劑,保證臭氧尾氣分解效率,降低能耗。
③氣源處理技術(shù):臭氧發(fā)生器在選用空氣或現(xiàn)場(chǎng)制取氧氣作為氣源時(shí),原料氣中含有大量的水分、灰塵、油、碳?xì)浠衔铮N)和氫之類的雜質(zhì),對(duì)臭氧發(fā)生器的安全運(yùn)行具有較大危害,降低了臭氧產(chǎn)生效率,需要根據(jù)氣源中雜質(zhì)的類型和含量設(shè)計(jì)開發(fā)氣源處理裝置,對(duì)氣源進(jìn)行干燥、過濾、吸附處理。
④系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù):根據(jù)臭氧應(yīng)用工藝流程,構(gòu)建以臭氧發(fā)生器為核心,輔以其它外圍設(shè)備的完整的臭氧系統(tǒng),并設(shè)計(jì)自動(dòng)化控制與檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)供氣流量、臭氧濃度、投加功率等進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)故障診斷、報(bào)警、自動(dòng)恢復(fù),對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,保證系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性、可靠性。
2、行業(yè)技術(shù)指標(biāo)
臭氧產(chǎn)量、濃度與電耗是衡量臭氧設(shè)備性能的三項(xiàng)主要指標(biāo)如下:臭氧產(chǎn)量是指臭氧發(fā)生器單位時(shí)間產(chǎn)生的臭氧量,臭氧產(chǎn)量=臭氧濃度×工作氣量。臭氧濃度、工作氣量都需要換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下。目前國際上臭氧發(fā)生器最大的單機(jī)產(chǎn)品規(guī)格已達(dá) 175kg/h。臭氧濃度是指臭氧發(fā)生器出氣中的臭氧含量(采用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的質(zhì)量÷體積的濃度,即 mg/L 或 g/m3;或質(zhì)量的濃度,即 wt%)。臭氧濃度通過用碘量法或紫外吸收法測(cè)定。目前經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臭氧濃度一般為:氧氣源 7-12wt%(相當(dāng)于102-179mg/L),空氣源 2.3-3.5wt%(相當(dāng)于 25-45mg/L)。臭氧電耗是指產(chǎn)生 1kg 臭氧消耗的電能,臭氧電耗=有功功率÷臭氧產(chǎn)量。目前經(jīng)濟(jì)電耗一般為:氧氣源 7-11kW•h/kg,空氣源 13-18kW•h/kg。臭氧產(chǎn)量和濃度關(guān)系到臭氧在工業(yè)應(yīng)用中的效果,電耗則關(guān)系到臭氧設(shè)備的運(yùn)行成本,在相同條件下,產(chǎn)量越大、濃度越高、電耗越低的臭氧設(shè)備技術(shù)越先進(jìn)。因此,這三項(xiàng)指標(biāo)代表著臭氧設(shè)備的性能,也標(biāo)志著從事臭氧設(shè)備制造公司的技術(shù)實(shí)力。另外,冷卻水溫度對(duì)臭氧設(shè)備性能指標(biāo)的影響較大。同樣的臭氧設(shè)備在較低的冷卻水溫度下,可以獲得更高的性能指標(biāo),因此國內(nèi)臭氧設(shè)備經(jīng)濟(jì)電耗一般指冷卻水溫度在 25℃左右的情況。隨著臭氧設(shè)備制造技術(shù)的進(jìn)步和新材料、新工藝的應(yīng)用,臭氧發(fā)生器在產(chǎn)量、濃度與電耗三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)上將會(huì)有較大程度的提高。臭氧的制取技術(shù)獲得突破將推動(dòng)臭氧技術(shù)指標(biāo)的提升和運(yùn)行費(fèi)用的降低,進(jìn)一步提高臭氧應(yīng)用的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,應(yīng)用領(lǐng)域也將更加廣闊。
3、行業(yè)技術(shù)特點(diǎn)
(1)臭氧技術(shù)是涉及多學(xué)科的綜合性技術(shù)
臭氧技術(shù)是涉及到近代物理、材料、電力電子、精密機(jī)械、自動(dòng)化控制、電子信息、應(yīng)用化學(xué)等多學(xué)科的綜合性技術(shù),其專業(yè)技術(shù)主要包括:①介質(zhì)阻擋放電技術(shù),包括高壓放電物理參數(shù)的設(shè)計(jì)、介質(zhì)材料與結(jié)構(gòu)、電極材料與結(jié)構(gòu)、放電管的機(jī)械強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)精度、耐壓性能和散熱性能以及與上述相關(guān)的加工工藝等。②臭氧電源及其控制技術(shù),包含主電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),負(fù)載諧振電路設(shè)計(jì),電源控制設(shè)計(jì),使臭氧發(fā)生器工作在最為合適的工作點(diǎn),保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。③臭氧運(yùn)行控制技術(shù),主要指臭氧發(fā)生器的自動(dòng)化控制技術(shù),根據(jù)臭氧發(fā)生理論,設(shè)計(jì)合理的臭氧發(fā)生器控制系統(tǒng)和自動(dòng)控制算法,對(duì)溫度、壓力、流量、濃度和電源工作點(diǎn)等關(guān)鍵物理參數(shù)進(jìn)行采集和控制,使臭氧發(fā)生器工作在最佳狀態(tài)。④臭氧系統(tǒng)集成技術(shù),主要包含臭氧投加裝置、臭氧尾氣破壞裝置、氣源裝置等相關(guān)輔助設(shè)備及系統(tǒng)集成工藝的設(shè)計(jì),使各環(huán)節(jié)設(shè)備技術(shù)參數(shù)達(dá)到最佳匹配,保證整個(gè)生產(chǎn)過程的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性。因此,臭氧技術(shù)的研發(fā)既需要長(zhǎng)時(shí)間、大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持,更需要各學(xué)科研究人員共同合作開發(fā)。
(2)臭氧系統(tǒng)設(shè)備需根據(jù)用戶需求定制
臭氧設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,不同行業(yè)用戶對(duì)系統(tǒng)配置、運(yùn)行控制等方面有不同要求,需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況結(jié)合客戶的安裝要求、運(yùn)行環(huán)境、工況條件等因素對(duì)臭氧系統(tǒng)集成進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。因此,臭氧系統(tǒng)集成具有很強(qiáng)的專業(yè)性和針對(duì)性,需要臭氧設(shè)備供貨商具有強(qiáng)大的綜合技術(shù)實(shí)力,才能確保整套臭氧系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。
4、臭氧的應(yīng)用技術(shù)及其特點(diǎn)
臭氧的應(yīng)用技術(shù)是在工業(yè)中利用臭氧的強(qiáng)氧化性,通過對(duì)臭氧的單獨(dú)使用或與其它方法聯(lián)合使用,達(dá)到降解有機(jī)物、 脫色、除臭、殺菌等特定目的。臭氧在市政給水、中水回用、市政污水、工業(yè)廢水、煙氣脫硝、精細(xì)化工、泳池消毒、空間消毒、飲料食品等行業(yè)應(yīng)用廣泛,與流體力學(xué)、分析化學(xué)、消毒學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)等學(xué)科密切相關(guān),應(yīng)根據(jù)不同領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)及臭氧發(fā)揮的主要作用,進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域,臭氧的功能與技術(shù)應(yīng)用方式不同,與其他技術(shù)既有互相替代的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,又有互補(bǔ)的合作關(guān)系。 例如在飲用水深度處理、廢水處理和精細(xì)化工等領(lǐng)域中對(duì)傳統(tǒng)氧化劑的替代;臭氧技術(shù)在很多情況下是和其他技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用,在水處理工藝中的組合形式就有: 臭氧-活性污泥、臭氧-活性炭吸附、臭氧-絮凝-膜處理、臭氧-氣浮、臭氧-膜處理等;臭氧技術(shù)更有自身獨(dú)特的功能,比如在水處理中的脫色、除臭功能,隨著水質(zhì)的惡化和水標(biāo)準(zhǔn)的提高,在很多水處理項(xiàng)目中都必須采用臭氧技術(shù)才能達(dá)到處理效果。
5、國際臭氧技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
(1)臭氧發(fā)生器單機(jī)產(chǎn)量及應(yīng)用規(guī)模不斷提高。 3×175kg/h 的大型臭氧發(fā)生器在巴西 VCP 造紙廠紙漿漂白中已得到實(shí)際應(yīng)用。在國內(nèi), 5×120kg/h 的大型臭氧發(fā)生器 2012 年在石家莊橋東污水廠投入運(yùn)行。5×80kg/h 的大型臭氧發(fā)生器 2012年在上海石化投入運(yùn)行,用于煙氣脫硝。 4 套 120kg/h 大型臭氧發(fā)生器已應(yīng)用于紹興柯橋?yàn)I海印染產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)污水深度處理工程。
(2)臭氧發(fā)生器技術(shù)指標(biāo)不斷提升。臭氧應(yīng)用正常運(yùn)行濃度已經(jīng)有達(dá)到14wt%(約合 210mg/L),實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)可以達(dá)到 300mg/L。同時(shí)由于新介質(zhì)結(jié)構(gòu)研發(fā)以及合理的電源特性匹配,使得相同臭氧濃度和產(chǎn)量下的電耗越來越低。
(3)臭氧發(fā)生器的集成配套要求越來越完善。從早期要求單一產(chǎn)品臭氧發(fā)生器供貨,發(fā)展到現(xiàn)在的全套臭氧系統(tǒng)設(shè)備供貨,包括不同臭氧應(yīng)用行業(yè)的臭氧投加系統(tǒng)、尾氣分解系統(tǒng)、自控系統(tǒng)等在內(nèi)的全套臭氧系統(tǒng)設(shè)備,提供臭氧系統(tǒng)解決方案。
(4)應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。近年來,隨著臭氧應(yīng)用技術(shù)的不斷進(jìn)步,臭氧在煙氣脫硝、廢舊輪胎處理、臭氧冰保鮮等新興領(lǐng)域的應(yīng)用取得較大進(jìn)展,并取得了較好的應(yīng)用效果。
(四)行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)
1、行業(yè)的經(jīng)營模式
臭氧發(fā)生器按照臭氧產(chǎn)量的大小分為小、中、 大型臭氧發(fā)生器。不同型號(hào)的臭氧發(fā)生器應(yīng)用行業(yè)不同,經(jīng)營模式也有很大區(qū)別。中小型的臭氧設(shè)備,或者臭氧系統(tǒng)的配套設(shè)備,設(shè)備采購金額不大, 用途簡(jiǎn)單,不必采用招投標(biāo)的形式,臭氧設(shè)備供應(yīng)商和終端用戶直接進(jìn)行商務(wù)談判,按客戶的要求提供適合的產(chǎn)品。大型臭氧系統(tǒng)設(shè)備所需技術(shù)水平高、投資金額大,客戶在采購設(shè)備時(shí)大多采用招投標(biāo)的形式。大型臭氧系統(tǒng)設(shè)備不是標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備,需根據(jù)不同的應(yīng)用條件設(shè)定臭氧設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù),臭氧系統(tǒng)設(shè)備的銷售不僅僅是簡(jiǎn)單的提供設(shè)備,還要提供綜合的技術(shù)服務(wù),因此訂單生產(chǎn)、量身定制、綜合服務(wù)是臭氧設(shè)備供應(yīng)商生產(chǎn)經(jīng)營的特點(diǎn)。大型臭氧設(shè)備的銷售需經(jīng)過“設(shè)計(jì)+生產(chǎn)+銷售+服務(wù)”整個(gè)過程,首先根據(jù)客戶的應(yīng)用情況進(jìn)行設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)達(dá)標(biāo)后根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行產(chǎn)品訂單生產(chǎn),設(shè)備生產(chǎn)完成后要進(jìn)行設(shè)備的安裝調(diào)試或者指導(dǎo)安裝調(diào)試,還需提供后續(xù)的技術(shù)服務(wù)。臭氧設(shè)備的生產(chǎn)需要專業(yè)的技術(shù),基于技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)提供有針對(duì)性的產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)和服務(wù)也是臭氧設(shè)備行業(yè)經(jīng)營的關(guān)鍵。大型臭氧設(shè)備大多應(yīng)用在水處理、煙氣處理等環(huán)保項(xiàng)目中。環(huán)保項(xiàng)目可能由終端客戶自己組織建設(shè),也可能由專業(yè)的環(huán)保工程公司承包實(shí)施具體的項(xiàng)目建設(shè),因此臭氧設(shè)備供應(yīng)商銷售產(chǎn)品時(shí)可能直接銷售給終端客戶,也可能銷售給環(huán)保工程公司??紤]到大型臭氧設(shè)備是環(huán)保項(xiàng)目中的關(guān)鍵設(shè)備,客戶有時(shí)也會(huì)委托臭氧企業(yè)實(shí)施與臭氧工藝密切相關(guān)的全部處理環(huán)節(jié)。
2、行業(yè)的周期性
臭氧行業(yè)屬于環(huán)保裝備制造業(yè),其發(fā)展與經(jīng)濟(jì)周期的變化相關(guān),一定程度上受到國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況影響。在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同時(shí)期,國家的宏觀政策會(huì)有所調(diào)整,該類調(diào)整將直接或者間接影響到臭氧行業(yè)的發(fā)展。大型臭氧發(fā)生器主要應(yīng)用在市政水處理、工業(yè)污水處理和煙氣處理等下游行業(yè),可能會(huì)受到經(jīng)濟(jì)周期波動(dòng)的影響。但隨著環(huán)保問題日益突出, 大眾對(duì)于環(huán)境保護(hù)的日益重視,國家從戰(zhàn)略的角度不斷加大對(duì)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的投資, 逐漸提高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),并從政策上強(qiáng)制要求企業(yè)采取環(huán)保措施,環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)作為朝陽產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展的有利時(shí)期,其對(duì)臭氧發(fā)生器的需求在未來相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將保持持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。
3、區(qū)域性、季節(jié)性特征
大型臭氧設(shè)備廣泛應(yīng)用于市政、石化、電力、 化工、冶煉、制藥、造紙等眾多領(lǐng)域,不依賴某一單一市場(chǎng)或區(qū)域。受環(huán)保政策的實(shí)施和執(zhí)行力度影響,臭氧設(shè)備的需求與地區(qū)污染情況、廢水排放情況以及地方政府對(duì)環(huán)保重視程度有關(guān),同時(shí)市政、石化、電力、化工、制藥等是臭氧設(shè)備需求較多的行業(yè),因此在上述行業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū),需求量也比較大。從區(qū)域上看,我國東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展早,污染較為嚴(yán)重,對(duì)廢水和煙氣處理技術(shù)提出了更高的要求,同時(shí)因?yàn)闁|部地區(qū)人口多、城市密集,水廠的數(shù)量也較多,因此大型臭氧設(shè)備在東部的需求更多。臭氧設(shè)備自身的生產(chǎn)銷售不受季節(jié)性的影響, 但對(duì)于市政、石化、電力、化工、冶金等大型客戶而言,其一般在設(shè)備采購、貨款結(jié)算方面遵守嚴(yán)格的預(yù)算管理制度,投資立項(xiàng)申請(qǐng)與審批一般集中在每年的上半年,執(zhí)行實(shí)施相對(duì)集中在下半年。
4、行業(yè)進(jìn)入壁壘
(1)技術(shù)壁壘
臭氧的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)需要多年的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累,臭氧技術(shù)的研發(fā)既需要長(zhǎng)時(shí)間、大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持,更需要各學(xué)科研究人員共同合作開發(fā)。臭氧設(shè)備的研制需要多學(xué)科的技術(shù)綜合運(yùn)用,涉及的技術(shù)包括高壓放電等離子體物理參數(shù)的研究與控制,介質(zhì)材料研究與放電單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、非線性負(fù)載諧振電力電源及其控制系統(tǒng)的研究、臭氧運(yùn)行控制技術(shù)、臭氧系統(tǒng)集成技術(shù)等的設(shè)計(jì)研究,涉及到近代物理、材料、電力電子、精密機(jī)械、自動(dòng)化控制、電子信息、應(yīng)用化學(xué)等多學(xué)科;臭氧系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用更涉及多種技術(shù),比如水處理行業(yè),包括市政給水、市政中水、市政排水以及工業(yè)廢水處理等,整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要針對(duì)不同水質(zhì)進(jìn)行投加臭氧實(shí)驗(yàn)、技術(shù)方案設(shè)計(jì)、臭氧設(shè)備參數(shù)設(shè)定、工藝流程安排、臭氧系統(tǒng)設(shè)備的安裝、設(shè)備調(diào)試、臭氧設(shè)備檢測(cè)等眾多環(huán)節(jié)?,F(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用中對(duì)臭氧設(shè)備的技術(shù)參數(shù)要求越來越高, 應(yīng)用技術(shù)要求也越來越復(fù)雜,臭氧技術(shù)是臭氧行業(yè)最主要的門檻。因此,對(duì)于新進(jìn)入臭氧行業(yè)的企業(yè),臭氧技術(shù)門檻高,涉及技術(shù)種類繁多,掌握行業(yè)技術(shù)所需周期長(zhǎng),具有較高的技術(shù)壁壘。
(2)品牌和既往成熟業(yè)績(jī)壁壘
大型臭氧設(shè)備是專業(yè)化設(shè)備,單套價(jià)值較高,使用壽命一般在 10 年以上,因此客戶在選擇供應(yīng)商時(shí),重點(diǎn)考慮設(shè)備廠商的品牌和行業(yè)口碑,知名品牌意味著客戶的認(rèn)可,其設(shè)備在性能、質(zhì)量及服務(wù)等方面具有更高的可靠性。大型臭氧設(shè)備在與人民生活質(zhì)量密切相關(guān)的市政自來水廠和市政污水廠,以及涉及環(huán)保強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)要求的廢水和廢氣排放企業(yè)應(yīng)用較多,客戶對(duì)臭氧系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性具有非常高的要求。大型臭氧設(shè)備各細(xì)分行業(yè)客戶都極為重視臭氧系統(tǒng)供應(yīng)商的既往工程業(yè)績(jī)和實(shí)際應(yīng)用效果等情況, 這也是臭氧系統(tǒng)供應(yīng)商開發(fā)新客戶重要的先決條件。大型臭氧設(shè)備的采購一般都采用招投標(biāo)形式,客戶會(huì)明確限定供應(yīng)商具有同類及同規(guī)模臭氧設(shè)備應(yīng)用成功案例。因此,品牌和既往成功業(yè)績(jī)是臭氧企業(yè)能否參與重要項(xiàng)目市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的基本條件,成為新進(jìn)入此行業(yè)的企業(yè)在短期內(nèi)無法逾越的門檻。
(3)臭氧技術(shù)人才壁壘
臭氧技術(shù)是專業(yè)性非常強(qiáng)的綜合學(xué)科技術(shù),需要掌握相關(guān)技術(shù)的各學(xué)科專業(yè)人才,臭氧設(shè)備的研究開發(fā)、設(shè)備制造、 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試、銷售與客服更需要大量具有成熟經(jīng)驗(yàn)的臭氧技術(shù)人才。臭氧設(shè)備制造業(yè)屬于國民經(jīng)濟(jì)中的細(xì)分行業(yè),我國大型臭氧設(shè)備制造企業(yè)起步較晚,國內(nèi)個(gè)別高校也僅對(duì)臭氧產(chǎn)生機(jī)理和應(yīng)用效果進(jìn)行研究,沒有涉及臭氧設(shè)備核心制造技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)及工程應(yīng)用技術(shù)。目前國內(nèi)臭氧企業(yè)普遍規(guī)模較小、研發(fā)投入不足,小型臭氧設(shè)備的制造技術(shù)相互模仿嚴(yán)重,缺乏高性能、大型臭氧設(shè)備的研發(fā)、制造和應(yīng)用等方面的經(jīng)驗(yàn),掌握臭氧核心技術(shù)的企業(yè)和人才不多,難以通過人才引進(jìn)的方式解決。因此,臭氧企業(yè)從事大型設(shè)備制造并進(jìn)入高端市場(chǎng)領(lǐng)域,需長(zhǎng)期進(jìn)行機(jī)理研究、設(shè)備開發(fā)和工程實(shí)踐等經(jīng)驗(yàn)的積累,需自身長(zhǎng)期培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才并形成技術(shù)團(tuán)隊(duì)。臭氧技術(shù)人才缺乏成為進(jìn)入大型臭氧設(shè)備制造領(lǐng)域的壁壘。
(4)生產(chǎn)能力壁壘
生產(chǎn)能力壁壘體現(xiàn)在臭氧設(shè)備生產(chǎn)的質(zhì)量要求、臭氧設(shè)備生產(chǎn)的規(guī)模化效應(yīng)和 臭 氧 設(shè) 備 的 定 制 化 生 產(chǎn) 能 力 。 2010 年 實(shí) 施 的 《 水 處 理 用 臭 氧 發(fā) 生 器CJ/T322-2010》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)臭氧設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、穩(wěn)定運(yùn)行和安全使用提出了更高要求,是臭氧設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)準(zhǔn)入基本標(biāo)準(zhǔn)。大型臭氧設(shè)備的生產(chǎn)既需要較大的固定資產(chǎn)投資和流動(dòng)資金投入,又需要通過長(zhǎng)期的生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)積累,以保證產(chǎn)品質(zhì)量、供貨周期并降低生產(chǎn)成本。大型臭氧系統(tǒng)設(shè)備需要根據(jù)用戶不同的需求量身定制,同時(shí)國內(nèi)的石油、化工、電力等行業(yè)所遵循的行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范各不相同,不同國家和地區(qū)所遵循的標(biāo)準(zhǔn)以及電力條件、 工況條件也有較大差別,需要有針對(duì)性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組裝和出廠檢測(cè),每個(gè)環(huán)節(jié)都有專業(yè)化的技術(shù)分工,對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)能力、生產(chǎn)及時(shí)性、生產(chǎn)協(xié)調(diào)能力等方面都有很高的要求。另外,重要客戶在做出采購決策前,會(huì)實(shí)地考察企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、加工設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、質(zhì)量管理等方面的生產(chǎn)能力。因此,對(duì)于一個(gè)新進(jìn)入臭氧行業(yè)的企業(yè),生產(chǎn)能力是其面臨的一個(gè)重要壁壘。
5、行業(yè)市場(chǎng)化程度和競(jìng)爭(zhēng)格局
臭氧的應(yīng)用已經(jīng)有一百多年的歷史,在各個(gè)行業(yè)被廣泛采用。臭氧市場(chǎng)需求大,國內(nèi)外均有較多臭氧設(shè)備提供商,涵蓋從普通消毒設(shè)備到水處理、煙氣處理用的大型高端臭氧設(shè)備。隨著臭氧技術(shù)的發(fā)展,越來越多的臭氧應(yīng)用方式被研究開發(fā),尤其臭氧在水處理、煙氣處理等環(huán)保領(lǐng)域的顯著優(yōu)勢(shì)給掌握臭氧先進(jìn)技術(shù)的企業(yè)帶來大量市場(chǎng)機(jī)會(huì),越來越多的企業(yè)意識(shí)到了臭氧的廣闊應(yīng)用前景,紛紛進(jìn)入臭氧行業(yè)。在中、小型臭氧發(fā)生器市場(chǎng),產(chǎn)品的技術(shù)要求不高,進(jìn)入門檻相對(duì)較低,新進(jìn)入的企業(yè)一般從低端的中小型產(chǎn)品做起,參與競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)眾多,競(jìng)爭(zhēng)激烈,競(jìng)爭(zhēng)手段趨向于以價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)為主。大型臭氧發(fā)生器制造需要核心臭氧技術(shù)的支撐,對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性與高效性有很高的要求,目前我國掌握核心臭氧技術(shù)的企業(yè)不多,掌握高端臭氧技術(shù)的企業(yè)就更少。客戶在高端應(yīng)用領(lǐng)域的臭氧設(shè)備采購中,對(duì)供應(yīng)商設(shè)定了很高的技術(shù)條件、規(guī)模要求和既往工程業(yè)績(jī)的要求,進(jìn)入門檻較高,往往只有包括本公司在內(nèi)的國內(nèi)外幾家公司符合參與競(jìng)爭(zhēng)條件。因此應(yīng)用在高端領(lǐng)域的大型臭氧設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)規(guī)范。
6、行業(yè)的供求情況和利潤(rùn)水平變動(dòng)
環(huán)保政策的支持和臭氧技術(shù)的進(jìn)步使臭氧設(shè)備市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)。臭氧市場(chǎng)需求的提高,促使大量企業(yè)進(jìn)入臭氧行業(yè),能夠提供中小型臭氧發(fā)生器的企業(yè)越來越多,尤其是小型臭氧發(fā)生器對(duì)技術(shù)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的要求不高,行業(yè)進(jìn)入壁壘低,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈,利潤(rùn)水平下降。大型設(shè)備市場(chǎng)由于競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)受到技術(shù)實(shí)力、品牌、既往業(yè)績(jī)等門檻的制約,整個(gè)市場(chǎng)只有少數(shù)企業(yè)能夠提供合格的產(chǎn)品。在大型臭氧設(shè)備和高端應(yīng)用領(lǐng)域,掌握臭氧制備核心技術(shù)的企業(yè)不多,前幾年國內(nèi)對(duì)大型臭氧設(shè)備的需求基本依賴進(jìn)口,隨著我國國內(nèi)企業(yè)臭氧技術(shù)水平的提高,大型國產(chǎn)臭氧設(shè)備在臭氧的高端應(yīng)用領(lǐng)域成功應(yīng)用,客戶對(duì)國產(chǎn)大型設(shè)備的認(rèn)可程度也越來越高,因成本和服務(wù)優(yōu)勢(shì)明顯,國產(chǎn)大型臭氧設(shè)備的整體利潤(rùn)水平呈上升趨勢(shì)。長(zhǎng)期來看,國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)將不斷提高,環(huán)保監(jiān)管力度會(huì)不斷加大,產(chǎn)業(yè)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整也會(huì)不斷延伸,行業(yè)利潤(rùn)還將保持較高的水平。
(五)行業(yè)與上、下游行業(yè)之間的關(guān)聯(lián)性
臭氧設(shè)備制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈中處于基礎(chǔ)性地位,產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高,產(chǎn)品覆蓋面廣,屬于技術(shù)密集型行業(yè)。
1、行業(yè)的上、下游行業(yè)
本行業(yè)的主要原材料為不銹鋼材、硅鋼片、玻璃管、釉料、銅材、控制柜、電氣器件、電子元件、儀器儀表等,不銹鋼材占比較大。本行業(yè)的主要產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于市政水處理、工業(yè)水處理、煙氣處理、精細(xì)化工等眾多領(lǐng)域,下游行業(yè)主要是市政、石油石化、化工、冶煉、制藥、造紙等行業(yè)。
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
2、上、下游行業(yè)對(duì)本行業(yè)的影響
(1)上游行業(yè)的影響。臭氧設(shè)備制造所需原材料均為應(yīng)用比較廣泛的基礎(chǔ)工業(yè)原材料,市場(chǎng)供應(yīng)充分,價(jià)格比較穩(wěn)定,不會(huì)成為生產(chǎn)臭氧設(shè)備的制約因素。臭氧技術(shù)是多學(xué)科的綜合性技術(shù),大型臭氧設(shè)備都是非標(biāo)產(chǎn)品,其放電體、變壓器、控制系統(tǒng)、曝氣裝置、配套設(shè)備等重要組件都需要企業(yè)自己加工制造,臭氧設(shè)備制造商如果不能掌握全套的臭氧設(shè)備制造和集成技術(shù),需要從外部采購部分關(guān)鍵設(shè)備,會(huì)使企業(yè)增加成本并形成技術(shù)依賴,可能會(huì)成為臭氧設(shè)備生產(chǎn)的制約。
(2)下游行業(yè)的影響。臭氧設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,下游行業(yè)眾多、客戶分散,不存在依賴某一行業(yè)和某一客戶的現(xiàn)象。 隨著國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高,環(huán)保監(jiān)督力度的加大,產(chǎn)業(yè)升級(jí)的加速,下游行業(yè)對(duì)本行業(yè)產(chǎn)品的需求預(yù)計(jì)會(huì)得到大幅度的上升,有力的促進(jìn)本行業(yè)的發(fā)展。下游行業(yè)的處理標(biāo)準(zhǔn)與其自身的發(fā)展?fàn)顩r和產(chǎn)業(yè)政策息息相關(guān),下游行業(yè)自身及相關(guān)環(huán)保法規(guī)對(duì)環(huán)保處理的要求將直接影響臭氧設(shè)備行業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而影響本行業(yè)的發(fā)展。
(六)影響行業(yè)發(fā)展的有利和不利因素
1、有利因素
(1)國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策大力支持
本行業(yè)作為環(huán)保裝備制造業(yè),主要服務(wù)于環(huán)保行業(yè),受到國家多項(xiàng)政策支持。國家政策對(duì)公司所處行業(yè)的支持,具體參見本節(jié)“二、行業(yè)基本情況(二)行業(yè)監(jiān)管體制、主要法律法規(guī)及產(chǎn)業(yè)政策 2、行業(yè)主要法律法規(guī)和 3、行業(yè)主要政策”。新修訂的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)有力的推動(dòng)了相關(guān)的環(huán)保技術(shù)和產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展,大型國產(chǎn)臭氧設(shè)備在相關(guān)領(lǐng)域的成功應(yīng)用為臭氧設(shè)備供應(yīng)商創(chuàng)造了良好發(fā)展空間。國務(wù)院發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》(國發(fā)[2010]32 號(hào))明確將節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為現(xiàn)階段重點(diǎn)培育和發(fā)展的七大新興產(chǎn)業(yè)之一,示范推廣先進(jìn)環(huán)保技術(shù)裝備及產(chǎn)品,提升污染防治水平。發(fā)揮國家科技重大專項(xiàng)的核心引領(lǐng)作用,結(jié)合實(shí)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,突破關(guān)鍵核心技術(shù),加強(qiáng)創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化,提升產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力?!董h(huán)保裝備“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出要加快研發(fā)大型臭氧發(fā)生器,國家在“十二五規(guī)劃綱要”之“水體污染控制與治理”中明確將“非玻璃介質(zhì)大型臭氧發(fā)生器設(shè)備研制及其產(chǎn)業(yè)化”列為重大科技專項(xiàng)。最新發(fā)布的《2015年國家先進(jìn)污染防治示范技術(shù)名錄(水污染治理領(lǐng)域)》與《2015 年國家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄(水污染治理領(lǐng)域)》分別將“臭氧催化氧化法制藥廢水深度處理技術(shù)”與“非均相催化臭氧氧化深度處理印染廢水技術(shù)”列入國家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域?!?ldquo;十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》以提高環(huán)境質(zhì)量為核心,實(shí)施最嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)制度,打好大氣、 水、土壤污染防治三大戰(zhàn)役?!?ldquo;十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》的目標(biāo)實(shí)施由單一目標(biāo)即總量控制目標(biāo)、減排目標(biāo)變成多目標(biāo)即“生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善”、“污染物排放總量控制”和“生態(tài)保護(hù)修復(fù)”,其中“污染物排放總量控制”將是我國當(dāng)前及未來一段時(shí)間內(nèi)環(huán)境管理的重要抓手。
(2)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展,下游行業(yè)需求旺盛
自改革開放以來,國民經(jīng)濟(jì)一直保持快速發(fā)展,各行業(yè)規(guī)模快速增長(zhǎng)。臭氧設(shè)備在市政、石化、化工、造紙、紡織、 制藥、香料等眾多工業(yè)領(lǐng)域中都有大量應(yīng)用,各個(gè)行業(yè)的用水需求量、廢水排放量、煙氣處理量、精細(xì)化工中間體需求量也在逐漸增大,將給臭氧設(shè)備提供強(qiáng)大的需求。“十三五”期間的經(jīng)濟(jì)年均增長(zhǎng)底線是 6.5%以上,按此增速預(yù)計(jì),則 2020 年國內(nèi)生產(chǎn)總值與城鄉(xiāng)居民人均收入將會(huì)比 2010 年翻一番,用水需求、廢水排放量、煙氣處理量也將擴(kuò)大,從而對(duì)臭氧設(shè)備的需求亦會(huì)大幅增長(zhǎng)。
(3)行業(yè)技術(shù)水平提高,成功應(yīng)用在多領(lǐng)域,逐漸替代進(jìn)口高端設(shè)備
臭氧制備技術(shù)越來越成熟,隨著臭氧濃度和單位臭氧產(chǎn)量的提高,單位臭氧產(chǎn)生能耗的降低,臭氧在水處理、煙氣處理、精細(xì)化工等領(lǐng)域的應(yīng)用成本大幅降低,推動(dòng)企業(yè)積極采用臭氧技術(shù)進(jìn)行相關(guān)處理。大型國產(chǎn)臭氧設(shè)備的研發(fā)成功并在各領(lǐng)域得到應(yīng)用,在應(yīng)用中都表現(xiàn)了很強(qiáng)的技術(shù)和綜合服務(wù)優(yōu)勢(shì),大大降低了下游企業(yè)的設(shè)備采購?fù)顿Y。國產(chǎn)臭氧系統(tǒng)設(shè)備集成程度提高,在一些高端應(yīng)用領(lǐng)域作為核心組件發(fā)揮重要作用,技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平,改變了我國高端臭氧設(shè)備長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面,進(jìn)口臭氧設(shè)備已經(jīng)逐漸被國產(chǎn)臭氧設(shè)備替代。
2、不利因素
(1)行業(yè)監(jiān)管體制有待于進(jìn)一步完善
目前我國臭氧設(shè)備制造行業(yè)的主管部門為國家發(fā)改委、環(huán)保部、住建部、衛(wèi)生部及省、市各級(jí)相關(guān)部門,但缺乏直接的管理部門,對(duì)行業(yè)的規(guī)范發(fā)展需進(jìn)一步政策支持。
(2)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境亟待改善,技術(shù)水平有待提高
我國臭氧設(shè)備制造行業(yè)發(fā)展歷史較短,盡管近年來我國在大型臭氧設(shè)備技術(shù)上不斷取得突破,但和國外相比在技術(shù)積累和技術(shù)應(yīng)用上依然存在差距。我國大多的臭氧發(fā)生器制造企業(yè)規(guī)模較小且分散,只能生產(chǎn)中小型臭氧發(fā)生器,現(xiàn)代化管理手段匱乏,生產(chǎn)經(jīng)營管理水平較低, 技術(shù)創(chuàng)新不夠,產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量不盡人意。行業(yè)內(nèi)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的企業(yè)較少,沒有形成良好的行業(yè)內(nèi)的技術(shù)交
流和學(xué)習(xí)平臺(tái)。未來隨著優(yōu)勢(shì)企業(yè)利用專業(yè)化優(yōu)勢(shì)不斷做優(yōu)做強(qiáng),其在研發(fā)、生產(chǎn)、銷售等方面的綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力將得到充分體現(xiàn),從而提高整個(gè)行業(yè)的技術(shù)水平與盈利能力。
(3)臭氧設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域有待推廣
臭氧具有消毒殺菌、脫色除臭、精細(xì)化工等功能,沒有二次污染物的產(chǎn)生,在給水處理、污水處理、煙氣脫硝、化工中間體等行業(yè)的應(yīng)用有非常好的效果,對(duì)部分其他技術(shù)具有很強(qiáng)的替代作用。臭氧在紙漿漂泊、廢舊輪胎回收等領(lǐng)域都有潛在的需求,在國外已開始采用臭氧技術(shù)處理,但受國內(nèi)臭氧應(yīng)用技術(shù)發(fā)展水平的限制,國內(nèi)還沒有完全開發(fā)出其應(yīng)用技術(shù),國外廠商利用技術(shù)和品牌優(yōu)勢(shì)對(duì)產(chǎn)品定價(jià)過高,限制了臭氧設(shè)備在多個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用。隨著環(huán)保政策標(biāo)準(zhǔn)的提高和我國臭氧制造及應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步,臭氧設(shè)備開始在多個(gè)行業(yè)應(yīng)用,但應(yīng)用還不夠普遍,技術(shù)不能得到大面積推廣,相對(duì)限制了臭氧設(shè)備市場(chǎng)的發(fā)展。
相關(guān)報(bào)告:智研咨詢發(fā)布的《2018-2024年中國臭氧設(shè)備行業(yè)深度調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》


2025-2031年中國臭氧設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析及未來前景研判報(bào)告
《2025-2031年中國臭氧設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析及未來前景研判報(bào)告》共十三章,包含臭氧設(shè)備行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策,臭氧設(shè)備行業(yè)發(fā)展及競(jìng)爭(zhēng)策略分析,臭氧設(shè)備行業(yè)發(fā)展前景及投資建議等內(nèi)容。



