第2章 中国工业节水治污进展及产业发展前景

中国工业节能与清洁生产协会节水与水处理分会

水是生命之源、生态之基、生产之要。我国人均水资源量约为2100m3,仅为世界平均水平的1/4左右,人多水少、水资源时空分布不均是我国的基本国情和水情。由于水资源禀赋先天不足等原因,我国水资源利用和保护面临着严峻的挑战。党中央、国务院高度重视水资源合理开发和清洁高效利用,国务院最严格的水资源管理制度明确用水总量、用水效率、限制功能区纳污3 条红线管理,对近期及2020 年、2030 年万元工业增加值用水量提出了明确要求。制造强国战略提出了实施绿色制造工程,实施传统制造业清洁生产、节水治污等专项技术改造。绿色制造工程把水资源利用高效化改造作为重点工作之一,推动走绿色发展之路,用最少的水资源消耗取得最大的经济生态效益。

工业是用水的重要领域,每年用水1300 亿~1400 亿m3,节水潜力大;同时,工业也是废水的主要来源,每年的废水排放量约为200 亿m3。工业废水中含有大量的污染物,给水环境造成严重影响,是治污的重中之重。因此,强化工业领域节水治污工作对于落实最严格水资源管理制度、水污染防治行动计划,缓解我国水资源短缺问题,改善水环境质量,全面推动绿色发展,具有重要意义。

2.1 工业用水现状

2.1.1 工业用水量稳中有降

图2-1 2010—2018年全国工业用水情况

(资料来源:水利部,2014—2017 年《中国水资源公报》;国家统计局,2018 年《国民经济和社会发展统计公报》)

“十二五”以来,我国工业用水总量趋于稳定,用水总量控制格局基本形成,用水总量基本维持在1300 亿m3 左右(见图2-1),工业用水量占全社会总用水量的比例也基本保持在1/4 左右。2018 年,我国工业用水量为1354 亿m3,较2010 年的1447 亿m3 下降6.4%。以上数据表明,改革开放以来,我国工业用水量不断增加的势头从“十二五”开始得到了有效遏制。

2.1.2 工业用水效率显著提高

“十二五”以来,我国万元工业增加值用水量逐年下降,2018 年万元工业增加值用水量为45m3,比2010 年的90m3 降低了50%(按可比价),年均下降6.2%,如图2-2 所示。

图2-2 2010—2018年全国工业用水效率变化情况

(资料来源:国家统计局,2010—2018 年《国民经济和社会发展统计公报》)

2.1.3 非常规水资源利用量快速增长

“十二五”以来,我国非常规水资源利用量快速增加,海水、矿井水、中水、雨水等非常规水资源的开发利用技术日趋成熟,海水淡化已成为工业水源的重要补充。根据《2017 年中国水资源公报》计算,2017年全国非常规水源利用量为81.2亿m3,全国海水直接利用量为1022.7亿m3(主要作为火/核电的冷却用水),我国海水淡化工程数量和产能规模不断增大(见图2-3),截至2017 年年底,已建成海水淡化工程160 个,海水淡化总产能达到122.26 万m3/d,比2010 年增长了119.6%,超过三分之二应用在工业领域。天津、浙江、河北、山东等省市利用量最大,占当年全国海水淡化量的83.0%,浙江省积极推进沿海电厂、重化工厂等高用水企业配套建设海水淡化设施,要求海水淡化工程对新建和改扩建的沿海电厂配套用水贡献率力争达到100%。一些缺水地区积极推广火电、钢铁、化工、建材等企业使用城市再生水,推进工业园区、企业开展雨水集蓄利用,实现了工业用水多元化,节省了大量宝贵的地表水和地下水资源。2017 年全国市政再生水利用量为71.34 亿m3

图2-3 全国海水淡化工程规模增长情况(2010—2018年)

(资料来源:《中国海水淡化年度报告》)

2.2 工业废水处理现状

“十二五”以来,我国加大了工业废水的治理力度,工业废水排放标准不断提高,工业废水排放量呈现持续下降趋势。2016 年,我国工业废水排放量约为192.3 亿m3,占废水排放总量的25.4%,与2010 年的237.5亿m3、占比38.5%比较,均有较大幅度的下降,如图2-4 所示。在同期主要工业产品产量和工业增加值大幅增长的情况下,万元工业增加值用水量和工业废水排放量双双下降,工业节水治污取得明显成效。

图2-4 2010—2016年全国工业废水排放情况

(资料来源:2010—2016 年《中国环境统计年报》、2017 年《中国环境统计年鉴》)

2016 年,在全国重点调查企业中,工业废水治理设施投资为108.2 亿元,相较于2011 年下降了31.3%,这除了与工业废水处理量下降相关联,还与近年来我国积极淘汰落后产能,促进产业结构调整等政策实施,以及企业不断提高生产效率、减少排放相关。另外,工业废水处理技术在不断进步,投资成本也在不断降低。

2.3 高用水行业节水治污进展

2.3.1 总体情况

2011—2017 年工业取水量占全国总取水量的比例呈逐年小幅下降的趋势,2017 年占比为21.1%,比2016 年降低了0.3%。其中,火电(含直流冷却发电)、钢铁、纺织、造纸、石化、食品和发酵等高用水行业取水量占工业取水量的50%左右。

2011—2017 年,我国钢铁行业取水量由26.2 亿m3 下降到25.6 亿m3;吨钢耗取水量由4.1m3 下降到3.2m3,降低了20.6%左右;重复利用率由97.4%上升到98.1%,提高了0.7%。2011—2015 年,我国造纸行业新鲜水取水量由45.59 亿m3 降低到28.98 亿m3,万元产值取水量由67.4m3 下降到40.6m3,降低了39.76%。

在《中国环境统计年报》(2015 年)统计的41 个行业中,废水排放量位于前4 位的行业依次为化学原料和化学制品制造业、造纸和纸制品业、纺织业及煤炭开采和洗选业,如图2-5 所示。4 个行业的废水排放量为82.6 亿吨,占重点调查工业企业废水排放总量的45.5%(见图2-6),相比4 个行业2011年废水排放量107.0 亿吨,占重点调查工业企业废水排放总量的50.3%,都有明显下降。

图2-5 2015年重点行业取水量和工业废水排放量情况

图2-6 2015年重点行业工业废水排放量占比

2.3.2 工业节水技术进展

发展工业节水技术可以提高工业用水效率和效益、减少水损失、开发利用非常规水资源,对促进节水减污、清洁生产有着重要的推动作用。近年来,工业节水技术不断创新和突破,大量技术得到了推广应用。钢铁行业重点研发推广了焦化废水膜处理回用技术、干熄焦技术、城市中水和钢铁工业废水联合再生回用技术等先进节水技术;火电行业重点发展了直接空冷技术、表面式间接空冷技术、循环水高效利用技术等先进节水技术;石化行业含油污水再生回用、钛白粉生产废水再生回用、冷凝水回收利用、乙二醇冷凝液回收利用等节水技术取得进展;化工行业干法乙炔工艺、粉煤加压气化等工艺节水技术和聚氯乙烯母液回收利用技术、化工凝结水、反渗透浓水回收利用技术等废水回收利用技术得到了广泛推广应用;纺织印染行业重点发展了超低浴比高温高压纱线染色机、数码喷墨印花节水工艺、喷水织机废水处理回用等技术;造纸行业重点研发推广了纸机白水多圆盘分级与回用技术、分级处理梯级利用集成节水技术等先进节水技术等。此外,再生水、矿井水、雨水、海水等非常规水资源的利用技术也取得了显著进步。

2.4 工业节水治污市场前景

2.4.1 工业节水治污政策驱动

工业节水治污市场具有显著的政策驱动性特征,其市场规模和发展趋势受相关规划及政策影响较大。近年来,国家、地方政府和行业组织发布了相应的法律、政策、规划和措施,有效地推动了工业节水治污工作。新修正的《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国环保法》和《中华人民共和国环境税法》提高了水污染法定排放要求,完善了排污许可管理,明确了直接向环境排放应税污染物的企业事业单位和其他生产经营者为纳税人。国务院发布的《关于实行最严格水资源管理制度的意见》(国发〔2012〕3 号)、《水污染防治行动计划》(国发〔2015〕17 号)提出,实施绿色制造工程,实施传统制造业清洁生产、节水治污等专项技术改造;到2020 年,万元工业增加值用水量将降低到65m3 以下(以2000 年不变价计,下同),到2030 年将降低到40m3 以下,用水效率达到或接近世界先进水平。还提出强化工业节水技术改造、严格用水定额管理、加强非常规水资源开发利用等具体措施,为工业节水市场指明了发展方向和预期目标。强调系统推进水污染防治、水生态保护和水资源管理,狠抓工业污染防治,制定造纸、焦化、氮肥、有色金属、印染、农副食品加工、原料药制造、制革、农药、电镀等行业专项治理方案,专项整治十大重点行业。

2.4.2 工业节水治污重点领域

工业节水治污产业和市场正在从过去的主要以政策驱动为主,向政策和价格双重因素驱动转变,用水价格、水处理成本、排污成本等市场因素将发挥主导作用。过去低廉的水价、水资源费(税)、排污费是企业节水动力不足的主要原因,随着反映水资源稀缺程度的、符合市场规律的价格机制逐步形成,未来我国工业节水产业和市场规模将不断发展。

1.工业节水工艺技术改造

尽管我国工业节水取得了长足进步,但先进工艺、技术和装备比重在整体上仍然偏低,结构不合理等问题仍然广泛存在,致使不同企业、不同地区的单位产品取水量相差悬殊,工业企业节水工艺技术改造任务依然艰巨,存在较大市场空间。随着水资源税改革的逐步推进,从经济上倒逼企业积极实施节水技术改造。

工业用水行业相对集中,主要集中在火电、化工、造纸、钢铁、纺织、农副食品加工、石化等行业,这些行业是工业节水市场的重点领域。

2.工业废水再生回用

重点行业污染防治提标升级催生工业废水再生回用市场。高用水行业同时也是工业废水的主要产生源,尤其是化工、石化、造纸、纺织等行业。随着新修正的水污染防治法、环保法的实施,对工业废水处理提出了更严格的要求。在此背景下,实施工业废水深度治理再生利用项目具有显著的节水减污协同效益,工业废水再生回用市场空间巨大。

工业园区废水集中深度处理回用项目潜力巨大,市场前景广阔。目前,工业园区废水集中处理回用技术上已非常成熟,无论是综合性工业园区和还是行业性产业园区都有成功的案例。我国工业园区数量众多,这种通过废水集中深度治理回用的节水方式具有明显的规模优势,还可以根据园区企业的具体用水需求选择与之相适应的处理工艺和水质标准,具有显著的环境效益和经济效益。

3.工业节水咨询服务

节水咨询服务主要包括工业企业用水审计和水平衡测试,市场规模受各地政策影响较大。近年来,随着工业节水工作的不断强化,节水咨询服务市场主要依托第二种类型,在一些区域迅速发展。目前,一些提供节水服务的龙头公司已突破了传统的节水咨询服务范围,已形成问题诊断、技术方案提供、融资支持、运营管理等一体化服务模式。

4.工业废水第三方治理

工业废水第三方治理可提高工业企业治污效率,增强政府环境执法效能,降低突发事件环境风险,是现代企业发展和有效改善环境的大势所趋。为了更广泛、有效地推行第三方治理,2015 年1 月14日,国务院办公厅发布了《关于推行环境污染第三方治理的意见》,2017 年8 月环境保护部又发布了《关于推进环境污染第三方治理的实施意见》(以下简称《意见》)。从健全第三方治理市场、强化政策引导和支持等方面鼓励和支持环境污染第三方治理的发展。《意见》提出,推动环境污染治理市场化,在电力、钢铁等重点行业及开发区(工业园区)污染治理等领域,大力推行环境污染第三方治理,通过委托治理服务、托管运营服务等方式,由排污企业付费购买专业环境服务公司的治污减排服务,提高污染治理的产业化、专业化程度。

5.非常规水资源利用

2017 年,我国非常规水资源在经济社会用水中的比重仍较低,仅占总供水量的1.3%,与一些节水先进国家相比还有一定差距。从技术发展水平看,我国海水、矿井水、中水、雨水等非常规水资源的再生利用技术日趋成熟,与国外差距不大,但在精细化、成套化、自动化方面与国外仍有较大差距。

(1)海水淡化。海水淡化已成为全球沿海国家解决水资源短缺、保护生态环境、促进经济社会可持续发展的重要措施。《全国海水利用“十三五”规划》提出的目标为:“十三五”末期,全国海水淡化总规模达到220 万吨/d 以上,沿海城市新增海水淡化规模105 万吨/d 以上,海岛地区新增海水淡化规模14 万吨/d 以上。海水淡化装备自主创新率达到80%及以上,自主技术国内市场占有率达到70%以上,国际市场占有率提升10%。

(2)再生水。再生水具有地域限制小、处理成本较低的优势,产水可应用于工业领域。但目前利用率不高,利用潜力巨大。《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》提出的目标为:“十三五”期间,新增再生水利用设施规模1505 万m3/d。其中,设市城市为1214 万m3/d,县城为291 万m3/d。此外,雨水的利用技术日趋成熟,雨水蓄积用于工业生产已纳入一些地区的海绵城市建设规划中。

(3)矿井水。矿井水经过处理消毒后,可用于绿化、冲洗、工业用水。根据《矿井水利用发展规划》,2015 年全国煤矿矿井水排放量达71 亿m3,利用量达54 亿m3,利用率达到75%。煤矿新增矿井水利用量16 亿m3,非煤矿新增矿井水利用量约为5 亿m3,全国新增矿井水利用量约为23 亿m3