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曲久辉 | 水污染治理技术与关键设备永远是第一位!

时间:2018-08-25 08:38:32

  曲久辉,河南弘康环保科技有限公司技术发展顾问。中国工程院院士,清华大学环境学院特聘教授,博士生导师。曲久辉院士在中国环境保护协会主办的2018环保产业创新发展大会上的发言中指出,中国水污染治理产业已经到了关键时期,技术到了革命时期,产业和技术融合必然是大势所趋。
曲久辉院士在发展大会上发表以下演讲。
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一、产业必须得到技术的支撑,产业与技术融合是大势所趋
        污染产业发展到了关键时期,这个关键时期特征标志就是我们要治理水污染,要改善水环境,要保障水安全。我认为这是一种需求导向。我们经常讲创新驱动和需求导向,实际上这种需求导向往往跟水技术的创新驱动结合在一起。这种创新驱动离不开我们产业革命和技术革命的引导。大家知道新的产业革命以及新的科技革命都在发生和正在发生。这样一种发生实际上给我们创造一个极佳的机会,产业到了关键时期,引导技术发展潮流,而技术到了革命时期,支撑产业会取得新一轮的发展。我认为这是新一轮产业变革和技术革命的创新导向。
        同时在这样一种革命的导向和引导下,所有企业包括环保产业,它必然面临升级和换代,包括企业做强做大发展时期,这是企业内在导向。同时市场在完善,中国环保产业几十年市场不规范,有很多非正常的手段来做,环保产业应该是朝阳的产业。现在这样一个机制,特别是十八大以来,市场机制是在完善,而我们讲的是实力的比拼,所以完善的市场和比拼的实力,它必然把我们企业带上一个新的竞争导向。这样一个导向它实际上告诉我们产业必须得到技术的支撑,也就是说产业和技术融合必然是大势所趋。
 
二、中国水污染治理产业:应用技术缺乏创新内涵
       事实上中国也不断提升了科技发展对产业发展支撑的数据。这个数据告诉我们2017年全社会的R&D支出达到1.76万亿,比2012年增长71%。中国科技论文发表和被引用量是世界第二,发明专利申请量和授权量是世界第一。企业申请数量、拥有数量占到中国总数量60%,跃居全世界的第二。中国人多,研发人员全是当量世界第一,科技创新贡献率将近60%,创新能力从2012年第20位提升到17位。给我们提升了很多自信,认为中国科技发展到了新时期,特别是近五年发展迅速,对产业支撑起到了重大作用。如果我们反思一下,一定发现这里存在很多问题和挑战。具体表现在:
我们有大量的科技研发,有一些重大的研发项目,但是我们研发主力在哪里?现在还在高等学校和研究机构,不在企业,不在一些特别有优势的企业,特别是环保企业,我们现在不具有水科技研发最强的实力。
       另外研发兴趣,其实往往研发兴趣由科学家、研究人员、技术人员所主导,经常跟产业需求不在一个轨道上。产业需求是什么?也许专家们不知道,专家们做的一些产业往往用不上,往往存在两张皮,或者说研发很多技术仍然游离于产业主体。刚才数字支撑技术转化率往往滞后于科技的预期,我们做一个重大项目,或者国家重大计划的时候,我们往往提出一些比较宏观,比较具体,比较诱人,也比较伟大的目标。但是我们完成的时候,这些目标都实现了,甚至比我们提出还要好,但是实际效果往往滞后于科技的预期,包括我们设定项目时候的预期,也包括我们完成项目所给出结论的预期,这种预期使得我们中国水污染治理产业,它的应用技术往往缺乏创新的内涵。
总结一下,污水处理技术有很多是来自于国外的,一开始我们用的国外技术发明,现在很多有点创造性的事情,我们还是说国外要怎么做,我们还要从国外引进,产业需求与技术融通仍然是任重道远。
       我们需要什么?我们需要产业和技术的融通。刚才讲到好多这种研发主力,大量资金的投入,还有各种资源的融合,在高等学校研究机构。当然现在水环境治理企业做得研发也越来越多,不管是企业还是高等院校追求的是创新,不管是技术创新、工艺创新、产品创新、还是工程应用的创新,我们都在追求创新。高等学校和研发机构在创新以后容易开花,我们看到含苞待放的花蕾,我们也看到鲜艳美丽的鲜花,开花以后往往不结果,这是高等院校和研发机构面临的困惑,有花无果。但是水污染治理企业往往是有果无花,我们直接应用,产出什么结果,但是我们看不到特别美的鲜花。我们需要技术和产业它们之间要贯通要融通,这种情况下我们才能做到真正在当前形势下做到开花结果。所以我认为企业成为产业技术创新的主体,它一定是必由之路。只有企业成为创新主体的时候,我们才能够很快开花结果。
 
       我们认真想一想,一个企业如果投入了研发资金,它一定是非常有用,非常需要,一定要开花结果。我们拿一个国家项目,我们可以不开花,我们可以有一个交差的结果,我们可以没有结果,我们开一个让别人看上去非常绚丽的花朵,所以只有企业真正投入,企业成为创新主体的情况下,才能保证中国水污染治理产业既能够开花又能够结果。
 
三、如何使企业成为创新主体?
        怎么样使企业成为创新主体?这是非常关键的事情。多少年来我们都在议论,都在追求,甚至做一些科学项目的时候,也在要求企业成为创新主体,让企业主导参与。企业怎么样成为创新主体?怎么样实现产业和技术的融通?怎么样让我们企业通过成为创新主体能够变得自强,能够有高远的未来?这是我们大家追求的一个重要目标。也就是说企业自主创新必须要有理性和足够的自信。
       首先企业要成为创新主体,第一点要做到自觉的创新和驱动创新相融合。什么是自觉?我认识到什么我就干什么,我认识到什么自觉创新,我就主动做这种创新,我知道市场和现在未来需要什么创新,我就布局什么创新,这是企业自觉创新的,膜有最大的市场,膜最大的市场在水处理,一定是在供水处理,特别是工业水处理厂,水处理当中,特别是供水中膜一定有很大的市场。污水处理资源化和能源化,这种情况下膜的研究,包括从材料、组件、反应器、整体系统产品、到工程应用变成自觉的行为。中国现在是全球膜生产和应用最多的国家,而且是发展势头最迅猛的国家,是全球关系膜的产业以及研究最多人的国家。我们企业在这方面,在我们所认识自觉行为的方面,有自己的组织,有自己投入,有持续投入和研发。膜的创新发展活力非常大,这个活力来源于什么?大家都关心什么?你们看一下文献,看一下全球动态就会知道,膜发展实际上两件事情。第一件事情怎么样,不管是海水淡化、超虑、纳虑等等,最关心是膜污染的问题,大家关心的难题还是在膜污染问题。第二个问题能量消耗,如果把膜处理能量消耗降下来,这是非常有利的手段,是物理的方法,不是加药剂的方法,比我们采取其他的方法更安全更可靠,它没有污染物的转化成其他物质的过程。这样市场需求驱动了我们创新活力,而需求不断启发我们创新自觉,这种自觉性,实际上来源于需求,来源于对需求的理解,来源于企业自己的组织和投入。
        企业成为创新主体第二点应该做到自发创新和规划创新相融合。什么是自发创新?没有外力作用而自然进行创新的过程,它是非自觉的,不自觉的创新过程。也就是说把自然的动力与主观动力相融合的创新,当我们做到自然创新和主观融合创新相结合的时候,在中国一定会形成巨大的创新潜力和活力。一般大家认为所谓的自然创新或者自发创新会来自科学家的兴趣,会是基础研究,这样一种研究有可能启动一些所谓的原始性的创新,包括原始创新的基本理论原理,也包括技术。我认为自发创新应该是原始创新的最基本形式,这种情况下我们企业没有那么多的科学家靠兴趣做原始性的创新,所以我们应该和优秀的科学家合作,不仅仅是和工程师合作,不仅仅和一些做技术的人合作,我们应该和这些优秀科学家合作,合作过程当中获得他们的思想,获得他们进行原创的基本思路,同时能够把他们原创的思想和思路及时转化成企业自觉规划的一种创新行为。
       所以企业怎么样做到这一点? 2018年5月北京大学量子材料研究中心在Nature的发表了一篇文章。大家都知道盐,纳粒子,都是水和粒子,有多少层,有什么结构,会影响什么,他们做这个研究凭自发问题进行探索,解决最核心两个问题,第一个获得单个的纳水合粒子,一定要有高分辨成像直接观测方法,把这两个问题解决观测到了一个纳粒子有多少水和层,有多少个水粒子,有什么晶和结构。得到一个幻数效应,一个纳粒子会有多个水合粒子,多个水合粒子存在水和纳粒子的情况下,迁移速度比常规水合物高一到两个数量级,对我们来说这是重大的启发。如果迁移速度很快,我们是否可以用在脱盐上,脱盐让粒子迁移或者粒子留下。他们得出这样一种认识,在海水淡化当中我们可以利用,利用原因是什么?水合粒子之所以有这样的幻数效应,就是因为它有特定的晶格结构,这种晶格结构是对称性的,我们可以构造,我们可以控制它的周期,我们可以获得一种很高水平粒子淡化的方法,我认为这是在原始创新方面给我们水处理技术一个重要的启示。
       说到这我就认为像这样一种原始创新的方法和原理的话,作为企业应该去认真的思考。我们应该用这个原理设计到什么样的原材料,而这种材料可以控制它的周期,能够控制它的水合粒子的控制性,这是原始创新怎么启发我们把这样一个理论成果变成一种技术成果。
 
       我有一个美好的愿望,中国水污染治理力量形成原始创新力量,我们没有这种力量一定要和优秀科学家进行合作。
       第三个创新有自己创新、自我创新,我们应该把自己创新和合作创新相融合。企业有时候靠自己,自己投入,自己研发队伍,自己组织的资源进行创新,这是自己的创新,任何创新都不是自己,都不是由自我行为能够完善的过程。所以作为水污染治理企业我们应该坚持企业主动布局的技术创新。并且不断增加主动创新,自己创新、自主创新的完善能力和我们创新水平。世界上所有的创新最后都不可能是自己的行为。我们不是自己的行为,就要和相应的资源相结合,要和国内外相应资源相结合。我举个例子那是基础理论研究的例子,高等院校和研究所开花美发结果,也希望跟企业合作能够开花结果。我们跟不同学科合作,水处理涉及到生物、材料、信息,很多其他学科,如果能够和其他学科进行有机结合,同国内外资源进行有机结合的时候,也许可以获得支撑市场的巨大技术潜力。中国这方面相应有所保守,我认为全世界做得最好国家是荷兰,就是水处理方面。荷兰很多事情做得时候基本上没有孵化阶段,进入到企业直接应用。像厌氧氧化荷兰就是直接去公司去做了。荷兰一个供水厂的CEO,他是企业老板,也是大学教授,他就可以把他的技术迅速运用到市场上。做河岸过滤,加上一步反渗透的方法。搞了两年时间,一直跟踪他的技术,今年他就直接到市场里面去,全世界任何一个国家都没有这样的反映。他做这个东西在荷兰和欧洲被很多人反对,但是他坚定去做了,创新来自于灵感,来自于科学家和科研机构的融合。合作是创新永恒的模式,没有合作这个企业没有真正的创新驱动力和智慧来源。
       第四方面自主创新和引进创新相结合。刚才说要合作,我们很多技术是引进的,中国现在不能排除从国外引进重要的技术,成为水污染治理产业的技术支撑。中国专利很多,但是水处理的行业里面专业核心技术并不掌握在我们自己手里面。全球10个环保产业当中,专利最多的国家,中国不在里面。说明我们创新能力,核心技术掌握能力还是有很大差距。
       2017年中国申请专利是138.2万件。企业申请和拥有都占到60%,中国专利排名前10企业没有一个是环保企业。华为、中兴等排在前面。我们水污染处理企业发明专利有多少是有核心技术,大家数数这个还是为数不多。习总说关键核心技术受制于人的情况没有根本转变,水处理行业也是这样,核心产品竞争力在全球有待进一步的提升。
企业自主创新和引进创新的比例我们要逐渐的优化,以前我们学习引进,前40年我们都是学习和引进,现在开始有一个转折,中国环保投入不断增加,科研经费不断增加,科研技术能力也在不断增加,作为企业,成为企业的创新主体,我们有主导创新资源投入和整合的能力,引导方向和主导市场的核心技术和产品,没有这样产品我们不可能在全球有真正的竞争。
       同时与引进的技术这样一种创新方式相结合,就是引进、消化、再吸收。我们要能够进行自主创新,也不能抛弃引进、消化和再创新。引进什么样的技术?我们一定要有判断。引进技术一定要有市场竞争力,我们引进技术一定是消化以后,它仍然有创新的活力。我经历过很多,很多企业问我说某某技术做得特别好,以色列、美国、台湾、日本做得特别好,我们想买下来,这个技术专利费需要两千万左右,我说你给我两万块钱我就卖给你,实际上这些技术根本不是核心技术,只是我们企业对技术行当,什么是核心技术它不够了解。了解这样一个技术必须由企业自主的研发和投入的。所以这种情况下,我们企业一定要有自己的判断力,引进技术的竞争力,同时我们自己要有自己的核心技术和产品。
        我经常讲如果没有核心技术和产品,我们企业存在技术断裂带的明显。一个企业就这么一个技术,这个技术往往是一层窗户纸,当大家都做这个技术,这个技术不能保密的情况下,企业可能面临技术危机,我们说它具有技术断裂带的风险。所以有自主创新还有企业真正的技术实力,创新是重要的,是实力的保证。
       最后是自信创新与实力创新相结合。往往说我现在能够创新了,有创新的自信了,但是缺乏创新实力不行的,有实力我们才能支撑创新。所以我说创新需要自信,自信需要实力,用实力支撑自信,用自信迎接未来。什么技术在未来成为核心技术?水污染治理生物技术以及关键设备我认为永远排在第一位的。我们做的厌氧、耗氧、膜生物反应器、组合式生物反应器等等技术,依赖于新生物,第六次生物革命,生物科学、物质科学的革命,以及生物科学和、物质科学交叉在一起的革命。生物科学发展会支撑我们水污染治理的产业,而生物技术往往要和材料技术和信息技术发展在一起,生物、材料、信息三个技术融合可能是我们水污染治理发展的重要方向。
       生物处理也好,化学处理也好,真正的反应过程,不管是厌氧还是耗氧,就是电子供体和受体之间的关系,这个过程当中有一个电子介体的问题,电子介体是一种材料,定向传输电子能力,你发展不管是通过基因筛选,通过什么获得的优势菌群和菌种,都可以在这样一个环境下得到很好的电子传递,可以很好处理不同的,或者定向降解处理某些物质,实现某些物质的资源化,生物处理当中新生物的技术发展一定给我们调控电子转移和利用的机会。
       第二个新材料,新材料毫无疑问是未来水处理支柱型的产业,不光是决定了航天,决定了制造,也决定了水污染治理。水污染治理当中新材料改善生物反映,它的历程和效果,强化物理和化学反应新途径技术。同样它也会成为绿色过程新的载体和方向。新材料发展改变治水企业的传统工艺。材料和化学自组装都是一个方向。科学化、能源化,还是依赖于材料。如果我们把水当中污染物去除,同时又能实现产能,不希望消耗任何能量,又可以产生能量,又希望把污染物去除,就是靠新材料,这是一个纳米材料。这个工作正在进行中试,马上用到COD测定的废液上去,COD测定废液里面测定很多是高价核,现在我们测试非常好,这是材料带给我们能够实现的目标。
       水污染治理产业当中还要强调生态,生态过程和生态产业。一强调生态产业。我们想到用生态工程办法,湿地、绿色措施、氧化糖等等技术,企业应该想到的事情,环境治理的最高目标还是保障生态系统的健康,生态系统是环境当中最高层面,我们从生态系统响应变化和生态系统风险控制角度研究水污染处理的关键技术和设施。像一些绿色的技术,比如说低能耗、低药耗的技术,不加药、少加药的过程,安全和简捷的技术。
在伦敦搞了水上飘浮最大的太阳能电站,每天供给630万千瓦的能量,这个能量用在10万人口的污水处理厂,它是不用化石能源,也不用电,它是用太阳能,这样一种方式就是绿色的产业,就是生态的产业。
       所以我认为未来水处理的方向一定朝着能够解决改善和改变能源渠道,这样一种颠覆性技术的发展。能源利用以及能源的产生就是其中的核心,这里边最核心的问题应该是太阳能的利用。我看世界上只有太阳能取之不尽用之不竭的,最方便,我们每天都沐浴在阳光之下,可以利用太阳能发展我们水处理和水污染发展产业。太阳能怎么利用,依赖于新材料开发,如果有新材料可以廉价利用高效率转化可持续。作为环保产业这方面应该加大投入的力度和对产业未来布局的支撑。
       中国环保产业经过了30多年的发展历程,今天到了一个转折期,这个转折期使我们能够从引进模仿到创新突破和颠覆,而颠覆性技术,对环保产业发展带来深远和决定性的影响,在未来五年大家一定会看到。我也期待我们的企业家都有创新的情怀和智慧,未来创新一定成为我们的命脉和未来。产业与技术融通是中国环保水污染处理产业创新与发展必由之路。谢谢大家。

 来源:E2O水网固废网
链接:https://mp.weixin.qq.com/s/AkA6JLVC8sRvQE3rTYYfBA
 
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