第二节 日本膜市场
从20世纪60年代开始，日本在国家层面进行顶层设计，通过政府组织的一系列国家攻关项目并给予其经常性的经费支持，形成膜领域创新资源的优化布局，构筑日本膜领域的知识创新体系、技术创新体系和服务体系。同时，通过资源整合，提升企业的技术创新能力和市场开拓能力，培育具有国际竞争力的企业集团，在全球膜领域占据重要地位。
目前，日本膜企业的业务范围遍布全球，日东电工集团美国海德能公司、东丽株式会社、东洋纺织公司与美国陶氏化学几乎垄断全球RO膜的供应；三菱丽阳公司、旭化成公司、久保田株式会社在UF、MF膜技术领域处于全球领先地位，其业务范围也覆盖全球，对我国膜市场及膜产品的推广应用有很大影响。
一、日本膜技术应用现状
（一）净水行业
截至2005年，日本不同规模的供水系统（包括公共水厂、大型供水系统和私人供水系统）在全国约有14800个，其中应用膜技术的净水设施约为550个（见图2—11）。日本膜分离（MF/UF）净水设施的建设非常迅速，设施数呈直线增长，1992年仅为7处，2013年末总数达到了809处，处理能力达到了150万m3/d。RO膜净水设施数逐年稳定增加，在2008年后累计处理水量增加趋势变缓，截至2013年，日本RO净水设施数达到639处，累计处理能力为64.7万m3/d。MF/UF净水设施所占的比重明显增加，2000—2013年间，MF/UF净水设施从25%增加到70%。
图2—11 日本MF/UF膜和RO膜净水设施建设状况和累计处理能力（至2013年）
2000年，日本膜技术自来水厂处理能力仅为10万m3/d，膜技术主要应用于小型供水系统，其中71%的膜系统产水量小于500m3/d，产水量大于1000m3/d的膜系统仅占13%。从2004年开始，一些产水量超过1万m3/d的大、中型水厂也开始使用膜技术。2004年2月，处理能力达到3万m3/d的膜法供水系统在东京都羽村市建成投入使用。2005年前后，横滨市和福冈市也安装了产水量为10万m3/d的大型供水系统。
图2—12、图2—13为日本MF/UF膜和RO膜净水分离设施截至2013年的处理规模比例。从图中可以看出，日本大多数MF/UF膜分离净水设备的处理能力为100～1000m3/d，其次为处理能力小于100m3/d的设备，二者总处理能力较小；处理能力大于1000m3/d的设施数比例仅占25%，但其处理能力达到89%，其中大于1万m3/d的膜分离设施数量有28处，累计处理能力高达87.88万m3/d。对于RO膜净水设施而言，48%的设备处理能力在100～500m3/d，而占设备数30%的处理能力在1000～5000m3/d范围内的设备提供了62%的处理能力。
图2—12 日本MF/UF膜净水设施的处理规模分布（截至2013年）
注：处理能力单位为m3/d。
图2—13 日本RO膜净水设施的处理规模分布（截至2013年）
注：处理能力单位为m3/d。
（二）工业废水处理
日本MBR处理技术起步较早，但最初均应用于小规模的污水处理系统，包括在线污水处理净化槽系统、粪便处理系统、建筑污水回用系统以及工业废水处理。除MBR技术外，利用RO膜处理工业废水的技术早在1974年就已经出现，并持续得到广泛运用。截至2013年，RO膜处理工业废水的设施已建成215处，累计处理能力达到18.5万m3/d（见图2—14），其中85%以上的出水仍然用于工业。
图2—14 日本RO膜处理工业废水的设施建设状况和累计处理能力（1974—2013年）
（三）海水淡化
日本的脱盐装置应用始于20世纪60年代，从80年代起进入迅速发展阶段。2013年日本的脱盐装置累计产水量达到164万m3/d（见图2—15）。
图2—15 日本脱盐装置累计产水总量（至2013年）
注：参考数据来源于脱盐协会历年统计报告，该报告的统计周期为每年6月至第二年6月，期间新增的装置量列为首年的新增量。
（1）RO市场。
由图2—16可以看出，在日本的脱盐装置中RO膜技术设施占绝大多数。截至2013年，其产水量达到脱盐产水总量的88.47%，累计脱盐能力达到145万m3/d。RO膜装置数量累计占有比例为89.3%，其次是ED技术，所占比例为4.3%，另外还有MED、MSF等技术。从20世纪70年代起，新增脱盐设施多数为RO设备。
图2—16 日本不同技术脱盐装置累计使用比例（1965—2013年）
由图2—17可以看出，在RO脱盐装置中，50%以上为小型脱盐装置（小于500m3/d），其次为1000～10000m3/d的大型装置（截至2013年累计数据），目前，日本最大的两个RO脱盐装置均用于海水淡化。进行脱盐的水源主要为纯净水（38.8%）、苦咸水（15.0%）、废水（15.0%）、河水（13.8%）和自来水（3.9%），而海水在总脱盐水源中仅占13.5%（见图2—18）。
图2—17 日本RO膜分离设施规模比例
注：处理能力单位为m3/d。
图2—18 日本RO脱盐装置处理不同水源比例
RO脱盐装置出水的用途以提供工业用水居多，占比达到80.64%（见图2—19），其次用于提供市政用水（12.7%），只有很少量的出水用于发电（3.44%）、军用（1.45%）、旅游业（0.92%）等。RO工程建立之初主要用于工业、发电和市政，1991—1992年开始用于提供军事和旅游业用水，2004年起才首次用于灌溉。
图2—19 日本RO脱盐装置出水的不同用途比例（截至2007年）
（2）日本膜技术在海水淡化中的发展进程。
日本从1976年开始将RO用于海水淡化，之后基本每年都有新建成的RO海水淡化装置。日本各年新建RO海水淡化处理装置的数量呈周期性波动状，在1994年、2000年和2004年新增处理装置数量较多。从累计处理规模上看，在1988年、1996年和2003年累计海水淡化日处理量显著增加（见图2—20）。目前，位于冲绳岛的日产6万m3淡水的RO海水淡化厂是日本最大规模的民用海水淡化厂，该厂建成于1996—1997年，总投资金额约347亿日元。
图2—20 日本RO海水淡化装置的各年建设情况和累计处理能力（1976—2013年）
（四）苦咸水淡化
截至2013年底，日本建设的1549个RO脱盐设施中有206处用于苦咸水的脱盐，累计处理能力超过20万m3/d。由图2—21可以看出，日本用于苦咸水淡化的RO装置从20世纪80年代早期开始加快了建设步伐，工程技术逐渐趋于成熟，应用规模越来越大，到2000年左右发展态势减缓，2003年以后，日本几乎没有出现新建的苦咸水脱盐设施。
二、日本膜技术的产业化
日本膜企业生产的膜产品在全球的市场份额中占有很高的比重，1996年日本的分离膜市场已达10亿美元，占全球分离膜市场的1/3，其膜产品销往世界各国。表2—3为日本主要的膜企业及其业绩。
图2—21 日本RO苦咸水淡化装置的各年建设情况和累计处理能力（1971—2013年）
表2—3 日本主要膜企业及其业绩
日本膜企业的特点为：1）产业领域宽，几乎每家企业都在发展MF、UF和RO业务；2）产品系列化和专用化，可根据用户的需要，开发多种类型的膜和不同系列膜组件；3）注重利用本公司以往的技术积累，发挥自己的技术优势。