污水处理产品进化论：从大时代到小时代

主要内容如下：

一、导言

二、话说产品化

三、需求变化

1、人口与分布
2、产业景气度

四、供给进化

1、工艺进化
2、池体型式进化

五、工艺产品化
1、行业趋势

2、需求认知

3、产品化原则

面对经济衰退、房地产债务、人口红利拐点、中等收入陷阱、中美脱钩等宏观市场环境的变动，环保产业作为政策依赖性强、对各产业发展起支撑作用的基础性产业，产品价值回归的时代是否即将到来？本文将深入探讨污水处理工艺产品的进化论。

二、话说产品化

很多环保公司宣传册都强调拥有何种污水处理工艺技术，很少提及拥有哪种核心装备产品。这主要是与传统的污水处理以生化技术为主相关，而生化处理技术最关键的是要解决的两个问题：一是微生物的富集；二是微生物与处理水的分离。在没有出现填料强化技术、颗粒污泥（厌氧、好氧、厌氧氨氧化）技术、膜生物反应器技术前，传统的生化处理技术只能依靠生化更大的池体容积、更久的停留时间、二沉淀池更大的表面积。面对一幢幢的钢筋混凝土水池构筑物，我们怎么也不会把这个和“产品”这个词联系起来。

Google一下，无论在国内国外，你都可以查到watertreatment plant design guide ，却看不到watertreatment product design guide。污水处理只有工艺设计手册，却看不到产品设计手册。

而现在，情况可能发生些变化。

三、需求变化

环保产业作为居民、企业的公共基础设施行业，其需求受到居民人口及人口分布、产业景气程度的影响。

1、人口与分布

2022年末，中国人口比前一年减少85万，中国的人口出生率已排至全球倒数第二。如果没有政府的强干预措施，人口数量减少的趋势无法逆转，给十四亿人建设的环保治理设施规模在未来很长时间都是过剩的。

大城市对人口的虹吸作用导致人口在地理上的分布不均使得不同城市地域对环保治理设施的需求存在差异。人口净流入（产业集中、养老医疗服务好、宜居）的城市，人口净流出（产业薄弱）的城市、县域、村镇的环保治理设施的需求会呈现明显的差异化。市政污水处理设施的共性需求变化趋势特点是原位扩能工艺、小型集约化工艺发展。

2、产业景气度

我们常说人口红利、经济内循环，因为人口数量增长是经济持续发展的关键动能。人口数量拐点的到来，各产业企业景气度预期在下降，环保治理需求预期规模也在缩减，除了酒厂、电池等逆势上涨的A股龙头。日本经济泡沫破裂时的1990年后，连续19年日本的人口均在正增长，到达2009年后人口数量开始减少。提出著名的“资产负债表衰退理论”的日本野村证券首席经济学家辜朝明测算：1990年日本房地产业占国内GDP总量约20%；2022年中国的占比约26%。日本从1990年开始进入经济增速放缓的低增长时代，甚至在个别年份还出现负增长，这就是所谓日本“失去的三十年”。中国在房地产债务危机爆发的同时人口数量减少，此外还叠加中等收入陷阱、中美贸易脱钩、政策的不确定等不利因素影响。但也不用太悲观，辜朝明近日在财经论坛中表示，目前中国近一半的经济学博士论文都在研究“资产负债表衰退理论”，而应对“缩表”的绝佳策略就是政府借债支出，他相信中国集中力量办大事的优势可以很好的应对。产业企业污水处理设施需求变化趋势特点为高效低成本、即插即用。何谓即插即用？如果企业盈利，污水处理设施方便增加模块扩能技改后迅速投产；如果企业亏损，污水处理设施方便停用、折旧变卖。综上，污水处理设施的需求趋势变化为高效低成本、集约化（原位扩能、模块化、小型化）。

四、供给进化

掌握传统生化处理工艺技术、采用钢砼池体型式的环保公司，在工艺技术变革、企业利润增收、项目效率提升等多重因素驱动下也在发生变化。

 1、工艺进化

以传统的AO处理工艺为主的时代，COD的容积负荷1～2KgCOD/天·m3；如果处理更高浓度的污水，生化池体容积只能线型成比例增加，此外曝气能耗成倍增加。Perry L.McCarty(佩里·麦卡蒂)教授发明厌氧生物滤池、受到启发后Gatze Lettinga（莱廷格）教授发明的UASB，由环保工程公司在全球范围内广泛推广并应用，进而加速厌氧处理技术领域反应器产品创新迭代，包括后来的EGSB、IC，COD的厌氧容积负荷在某些行业污水达到15～20KgCOD/天·m3甚至更高。其实污水中可生化降解的COD占比高就比较容易降解，反而是污水的NH3-N、TN的降解是生化反应的限速步骤。以采用超滤膜进行泥水分离的餐厨厌氧沼液污水处理为例（污泥浓度约10000mg/L计），硝化的容积负荷约0.3~0.5kgNH3-N/(m3·d)、脱氮（反硝化）容积负荷约0.4~0.6kgNO3-N/(m3·d)，而采用厌氧氨氧化技术后，无需外加碳源，脱氮负荷约可以达到1.6~2kgNO3-N/(m3·d)，曝气理论能耗降低约50%。受UASB技术的发明，在好氧处理领域人们积极寻求传统活性污泥法的替代技术，生物膜悬浮填料技术(MBBR)、膜生物反应器（MBR）、好氧颗粒污泥技术（AGS）均是有力的竞争者。MBBR技术采用比表面积大、密度与水接近的悬浮式填料产品以生物膜富集的方式提高生化池的污泥浓度，附着微生物的悬浮填料沉降速度可达到40m/h，强化污水处理、泥水分离效果。MBR技术采用内置或外置超滤膜组替代二沉池进行泥水分离，将生化池的污泥浓度可提升至15~20g/L，缩短系统的水力停留时间及池体容积，显著提升出水水质效果，使得进一步处理回用成为可能。特别是好氧颗粒污泥技术，污泥浓度可达到8~15g/L，单个污泥颗粒沉降速度可达到40~100m/h，无需单独设置沉淀池进行泥水分离，采用间歇式处理可无需建造反硝化池，可同步实现脱氮除磷，其中好氧颗粒污泥的胞外聚合物基质（Kaumera）可以回收生产新型材料。纵观污水处理生化工艺的技术发展脉络，由线性叠加或组合各宏观模块（预处理、生化、深度处理）逐渐转向并聚焦于微观多功能型（脱氮、除磷、沉降）的颗粒污泥（厌氧或好氧）。UASB、IC、EGSB技术推广均采用反应器方式产品化输出高效厌氧处理工艺，主要功能是高效降解COD；MBR、MBBR技术的关键分别是膜产品、填料产品，主要功能是采用好氧方式高效降解COD、NH3-N；好氧颗粒污泥技术更是将脱碳、脱氮、除磷功能集约于一体化，使得该技术未来完全产品化成为可能。

2、池体型式进化

2013年9月，大气十条污染防治政策发布，而后水十条、土十条污染防治政策相继出台，中国环保产业进入正式进入如火如荼的环保大建设时代（2013年～2022年），市政公共及产业企业领域均在此阶段集中释放新业务增量需求，这与彼时的经济刺激政策、内需拉动政策以及后续政府债务的形成是息息相关的。2023年，在经济衰退、房地产债务、人口红利拐点、中等收入陷阱、中美脱钩等宏观市场环境的影响下，新业务即增量业务的需求量急剧下滑，正式进入环保小时代（2023年~），以存量业务提质增效的业务需求为主的时代。在大开大合的大建设时代，污水处理的环保项目本质是套了壳的土建工程项目、景观绿化项目，比如污水收集管网工程、污水提升泵站工程、污水处理厂工程、流域及生态治理工程、黑臭水体治理工程。集中式污水处理厂工程由于建设规模体量大，池体构筑物一般采用钢砼型式；村镇等分散式污水处理厂常见生化处理单元采用一体化污水处理设备、预处理及调节池采用钢砼型式，或是全钢砼型式。项目的承包主体一般是：①具备土建、市政施工资质的单位为主体总包②土建施工单位与环保公司联合体承包③资质齐全的大型环保公司或设计院总承包。土建施工单位与环保公司沟通经常面临的情况：①环保公司设计的异型池体，土建施工单位因施工难度大要求设计变更，污水处理效果无法保证影响调试验收；②土建施工质量差，影响设备安装质量；③土建施工进度慢，影响设备安装进度；④环保公司与土建施工单位反复沟通最后以环保公司妥协而收场。建设单位及其聘请的评审专家对于环保公司提出工艺技术方案的价值认知决定方案是否被采纳以及具体采用哪种工艺；工艺技术方案对除环保公司以外的其他参建方的利益影响决定对于该方案能否达成共识。在这样环境下，创新性高效的工艺技术方案的价值未被充分认可，方案未被应用。环保公司提供的项目设计服务价值没有得到建设单位、承包主体方的认可，但实际上工艺图是环保公司画的，设计院用来套图框出图。环保公司提供的环保设备、产品的造价被承包主体单位、建设单位、造价咨询单位按照标准设备、材料计价，称斤论两核算。在环保大时代背景下，环保公司的创新性高效工艺技术方案、设计服务、设备产品价值均未被充分认可而获得溢价增加企业利润，因此关注重点转移到如何降低项目成本。比如生产分散式一体化污水处理设备的环保公司强调产品的标准化，因为标准化带来成本降低、质量提升、效率的提升。标准化使得环保公司快速扩张，获得规模化效益后实现产业化，产业化推动成本进一步降低，标准化这个增长飞轮转起来后加速环保企业的快速扩张，比如金达莱、深圳合续、碧水源等公司。在环保小时代，项目类别主要是存量业务的提质增效项目，特点是技改扩能项目多、小体量小规模项目多。在大体量、大规模项目上可能采用钢砼型式的技术经济评价更优，但是在小体量、小规模项目上采用分段焊接罐体等装配型式的技术经济评价更优。此外采用装配式产品的项目还拥有建设周期短、力学性能优、占地面积少、水力流态好、可重复利用的特点。近几年，市场供给端开始出现比如北控水务的装配式水厂、鹏鹞环境的“PPMI装配式水厂”等产品。

市场出现此类产品的主要原因是环保小时代市场需求端项目规模的变化、供给端环保公司对于价值和效率优化驱动。如果土建施工单位参与不进来，环保公司不仅位于价值链的上游，并且缺少共同分享蛋糕的人。相比钢砼型式，装配式型式输出的环保工艺产品可以提升建设效率、服务效率。技术服务难以被客户认可价值，把其包装为产品后可以实现客户价值认可的最大化。

五、工艺产品化

1、行业趋势

2022年4月，北控水务公开发布BEAOA与北控速粒两项技术产品。其中北控速粒技术是基于好氧颗粒污泥技术处理市政污水的装配式产品。该技术具有节约占地、绿色低碳、装配式安装等特点，主要应用于分散式污水、中小规模城镇污水、工业点源污水、重点区域村镇污水等项目。2023年1月，北控水务与三一筑工联合研发的“装配式水厂（建构筑物）关键技术研究与应用”通过科技成果评价。该技术采用预制大型空腔装配式墙体、新型防水防渗节点构造做法，开发工装设备、施工安装方法等，形成装配式污水处理厂构筑物设计、生产、运输、安装及验收成套建造技术。北控水务作为水务行业龙头企业，其提出高效颗粒污泥、装配式建构筑物这两个技术组合为核心的产品与服务创新方向，是以“技术+产品”模式迭代产品规划、开发过程，是以“技术产品化、项目产品化、服务产品化”三个方向同时发力，最终实现以客户需求为核心的综合解决方案。北控水务由原来的投资建设型（资金+工程）公司发展为现在的工程和运营服务型（资管+运营）公司，正在谋求未来转变为科技型（产品+服务）公司。在谈及北控水务的“创新战略”的初衷，北控水务副总裁表示“现有供排水业务基本成熟的条件下，企业需要提质增效并依托存量资产挖掘新业务机会。客户要求全方位全能力的交付，现在面临的环境问题越来越综合，越来越复杂，环保企业需要拥有解决综合问题的能力。”目前国内环保企业推出工艺产品还包括清研环境的“RPIR快速生化污水处理技术”、鹏凯环境的“鹏凯圆”等。

2、需求认知

| 用户是谁？

污水处理工艺产品的用户包括投资建设商、属地运营单位、生产排污公司、环保工艺集成公司。

| 需求是什么？需求是关于世界的事实，是用户真实的需要。属性是想象用户怎样使用产品的抽象。需求不是属性。污水工艺产品的需求是满足污水治理要求的产品服务。

| 怎样做需求分析？需求分析应当列举用户的决策因素，根据决策因素的权重进行排序。决策因素包括达标、服务质量好、投资运行成本低、建设周期短、启动周期短、占地面积少、环境友好、可靠稳定、数字化等。决策因素会因不同客户、地域、时间、项目特点而不同。市场上很多污水处理工艺产品一上来就宣传产品的大数据、云平台、人工智能等各种酷炫，但很可能还没解决稳定达标处理的问题，这就是没有对决策因素权重进行正确排序的例子。

3、产品化原则

| 好技术≠好产品。什么是好技术？可能对不同用户来讲好技术的评价标准并不一样，换言之技术没有好坏。好技术并不能证明这是一个好产品，好产品意味交付用户满足需求的产品。

| 技术是一个原理，产品化是将技术原理落地的实践过程。污水处理工艺产品提供的实质是产品服务，而仅仅依靠技术并不能完成服务的落地。从技术到产品的过程，是在有限的条件下探索实现从技术原理到快速商业化最优路径的过程。当然，这个过程需要产品人通过项目实践不停打磨、优化、迭代升级产品从满足最大的应用场景逐步进化到满足更多的应用场景。正如莱廷格教授在他的自传中表述“UASB的商业化起步是失败与成功并存”的一样，产品化的过程需要同时面对失败与成功，小步快跑、反复试错才能取得进步。

| 产品化是交付客户需求价值的最优效率方式，不能为了技术转化而产品化。产品化可以使得产品服务效率提升（沟通、建设、服务），使得技术服务价值包装为产品后易被用户认可。产品化使得用户心中对于产品服务的体验感、获得感、价值感更强。产品化是需要技术做支撑的，为产品选择合适的技术，而不是为了某种特定的技术而去硬要转化为产品，是需要站在用户的角度考虑该产品有无采用该技术的必要性、合理性、经济性。设计产品时，产品化的雏形先于技术应用的概念而形成。