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中国水网:碧水源文剑平:解决“卡脖子”难题 打造一流环保膜装备企业

文章来源:中国水网     

2022-03-05
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近日,工业和信息化部、科学技术部、生态环境部等三部门联合印发的《环保装备制造业高质量发展行动计划(2022-2025年)》提出,到2025年,行业技术水平明显提升,一批制约行业发展的关键短板技术装备取得突破,高效低碳环保技术装备产品供给能力显著提升,充分满足重大环境治理需求。

环保装备制造业是绿色环保产业的重要组成部分,为生态文明建设提供重要物质基础和技术保障。据了解,这是继2012年《环保装备“十二五”发展规划》、2017年《关于加快推进环保装备制造业发展的引导意见》后,由工信部牵头制定的第三个引导环保装备发展的专项政策文件。文件针对“十四五”时期环保装备行业的高质量发展,提出了详细的要求。

文件出台背后透露出哪些信号?环保企业“十四五”时期应该如何发力?长期深耕水处理行业的龙头企业碧水源董事长文剑平围绕水处理行业“环保装备制造业高质量发展”议题接受了媒体的集中采访。

制约行业发展的三大“瓶颈”

环保装备行业经过40余年的发展,经历了从小到大,从无到有的历程。“十二五”以来,环保装备制造业规模迅速扩大,主要装备基本实现国产化,部分装备达到国际领先水平。先进装备和优势企业走出去的步伐加快,产品覆盖近百个国家和地区,行业整体水平得到了跨越式发展,环保装备制造业产值2016年为6200亿元,2021年达到9500亿元。

但是,目前我国的装备整体技术水平与国外先进水平还存在一定差距,很多关键核心技术仍通过“引进—消化吸取—创新”方式获得,原始创新力不足;产品、装备初级化、低端化、同质化现象严重,单个企业平均产值较低;针对新时期双碳要求的自有技术储备不足;国家持续支撑力度不够;国产品牌在应用端的认可度、知名度与产品技术实力不匹配。

技术创新不足。目前,我国环保装备制造业在一些高端产品上还存在“卡脖子”的短板,智能化数字化等行业综合水平还有待提升,在国际化竞争中占据不利的地位。环保行业在二十年来发展历程中,一度出现了“重工程轻技术”的现象,行业的科技创新的驱动力不足,对技术的持续研发投入不高。

品牌意识淡薄。我国很多装备企业已经成为了全球知名品牌,但是“重主机、轻配套”的思想,让处于“配套”地位的环保装备行业尚未发展出全球知名品牌。虽然近几年我国环保装备在许多重点领域取得了突破性进展,技术装备水平显著提高,核心技术装备屡次获得国际、国内技术大奖,仍难以获得用户的品牌认可,环保装备尤其是高端环保装备的市场,仍由国外品牌占据。

文剑平指出了当前的水处理行业现状,国内芯片行业、钢铁行业、电力行业、盐湖提锂行业,90%以上的海水淡化行业,都使用美国、日本等国外品牌的膜装备来进行工业水处理。

产业化鸿沟存在。目前,我国环保装备制造业的产业研发与产业应用存在脱节现象,很多技术发明专利无法得到产业化推广,行业的产业化程度不高。目前污水处理行业仍处于产业化初期,工程建设主导、技术配置散装化、运营管理更多依靠经验。正如E20研究院院长、北京大学环境科学与工程学院产学研中心主任傅涛对此问题所分析的,科研院所和设计院在做技术突破和工程化,水务企业和资本在做商业化、规模化、品牌化,而处在中间产业化几乎没有主体去做,导致脱节现象发生。

“三管齐下”,助推环保装备高质量发展

“高质量环保装备是打好污染防治攻坚战的武器”,文剑平表示,围绕新形势下对环保装备行业提出的新需求,结合行业自身发展存在的短板问题,环保装备制造龙头企业需要在不同领域,解决“十四五”期间环境治理新需求、老问题、“卡脖子”问题。具体来讲,应从技术、品牌以及产业化三方面下功夫。

锻造核心技术“武器”,攻关“卡脖子”难题

环保行业进入高质量发展阶段,技术与创新成为产业的必选项,成为部分企业的首选项。在文剑平看来,企业是创新的主体,应坚定不移地推动环保装备的技术创新,而碧水源这20多年来一直在做的就是这件事,并实现了基础膜材料和技术装备的突破。在环保装备高质量发展的号召下,碧水源将继续锻造核心技术“武器”,攻关“卡脖子”难题。

第一,开展原始创新研究,实现关键核心技术从0到1的突破。文剑平提到,农村治污、污水资源化、湖泊富营养化是“十四五”时期需要重点解决的环境问题,此外,海水淡化也是国家在大力推动的一项工作。其中,总氮的处理是一个很重要的问题。对此,碧水源将开发以铵催化剂为核心的极限脱氮材料,形成低碳污水资源全回收技术,通过“膜法碳磷回收”及“零碳源氮去除”技术路线,解决污水处理领域中脱氮的“卡脖子”问题,实现污水处理“资源化、能源化、碳减排”,满足减污降碳协同增效的需求。

其次,持续技术升级,保持技术、装备的代差级领先。经过多年的开发,曝气膜生物反应器已经成为污水处理重要的核心装备,但曝气膜生物反应器仍然存在电耗高导致的碳排放问题。碧水源利用机械运动方式代替传统曝气方式,2021年研发出振动膜生物反应器技术(V-MBR),使能耗大幅降低,成为国际领先的污水处理技术,为打好污染防治攻坚战提供装备支撑。

第三,聚焦长期存在的环境污染治理难点问题,以产品技术创新解决破解行业难题。高盐有机废水具有有机物含量高、氨氮较低、总硬度较高、总碱度较高、总盐分较高的特点,处理难度较高,开发专用纳滤、反渗透材料和技术,实现盐分、有机物的分离、回收,提升行业的污废水处理水平。

政策市场多元驱动,铸造民族品牌

环保装备制造企业要想实现高质量发展,品牌是重要体现和核心价值。文剑平指出,通过国家科技计划项目背书、技术目录推荐、政府优先采购、环境治理运营价格协商机制等方式,推动国产环保装备大规模应用,帮助企业提升品牌知名度、认知度、联想度、忠诚度。

此外,科技真正实现产业应用是市场土壤长出来的,好的科技成果不是被动推出来的,而是市场需求拉动的。因此,环保装备制造业的发展还需要政策市场的多元支撑。

构建创新生态链,跨越产业化鸿沟

科技创新成为社会各个行业重点关注和积极探索的方向,逐渐代替以工程为主导的技术应用体系,成为驱动环境产业升级发展的强大驱动力,而产学研深度融合就是从技术通往产业的桥梁。因此,建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系,成为新时代对科技创新与产业转化的新要求。

文剑平表示,环保装备制造业企业可坚持边研究、边转化,打造“原创研究+技术攻关+成果产业化”的全过程创新生态链。一是技术、材料、装备齐头并进,增强产业链自主可控能力。二是紧扣国家水污染治理重大需求,开展个性化设备开发应用。

水务龙头碧水源的装备升级之路

碧水源是一家集膜材料研发、膜设备制造、膜工艺应用于一体的水处理龙头企业,长期致力于以自主研发的膜技术解决我国“水脏、水少、饮水不安全”问题。目前已发展为世界一流的膜技术企业之一,中国环保行业标杆企业。

这些年来,碧水源一直致力于水处理核心技术攻关和先进装备的推广,研发创新出微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、超低压选择性纳滤膜(DF)和反渗透膜(RO),以及膜生物反应器(MBR)、双膜新水源工艺(MBR-DF)、高品质饮用水处理工艺(UF-DF)、智能一体化污水净化系统(ICWT)等多项膜集成城镇污水深度净化技术,成功应用于污水资源化、高品质饮用水处理、海水淡化、农村治污、医疗废水处理等领域,推动环保装备制造业高质量发展。

图为湖北十堰神定河污水处理厂,采用碧水源MBR工艺。该项目为保护南水北调水源地丹江口水库水质起到积极作用。

碧水源不断攻克基础零部件“卡脖子”问题。2021年8月,碧水源历经3年攻关、投资两亿元,率先开发出了全部国产化的UDF高效选择性纳滤膜。首次建立以PE隔膜为基膜的纳滤膜生产线,实现年产能500万平方米的大规模生产,有效缓解无纺布与聚砜等进口原材料“卡脖子”的问题。

碧水源自主研发的超滤(UF)+反渗透(RO)海水淡化双膜法技术成功应用于海水淡化项目。其中,青岛董家口海水淡化厂是中国自主设计、自主建设的10万m³/d 大型海水淡化工程,入选了“国家鼓励发展的重大环保技术装备”,并获得“中国专利奖”。由于关键技术和设备实现国产化,使得青岛董家口海水淡化工程吨水处理价格降幅达30%左右。该工程标志着中国海水淡化关键技术的重大突破,为国家淡水资源短缺提供了战略性的技术支撑。目前,同样使用了碧水源海水淡化双膜技术的山东鲁北海水淡化厂一期工程成功通水,目前已进入稳定运营期。

碧水源自主研发的“供水用超低压选择性纳滤膜(DF膜)系统”被评为“政府采购中关村新技术新产品——2017年度首台(套)重大技术装备示范项目”。

在农村污水处理领域,碧水源研发的智能一体化污水净化系统(ICWT)广受青睐,是针对农村水环境治理因地制宜而开发的拳头产品。它具有模块化、智能化、运输便利、安装快捷、高效节能、无需专人值守等特点,其核心技术采用了碧水源曾荣获国家科学技术进步奖二等奖的MBR膜工艺,可将生活污水稳定处理至优于国家一级A排放标准或地表水Ⅳ类标准,不但解决了水污染问题,经处理后的出水还可直接回用于景观、绿化、洗车和建筑冲厕等,实现了污水资源化利用。目前该设备也已拓展到医疗废水处理领域,出水各指标均可稳定达到《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)中规定的排放限值要求,已成功应用于武汉军山方舱医院、深圳龙岗区第二人民医院等我国重点医疗卫生机构污水处理。

污水高质量资源化利用典型工程——西安市经开草滩污水处理厂采用碧水源自主创新研发的膜技术,可将城镇污水处理至地表水Ⅳ类标准以上,技术先进、经济可行,运行效果好,是西北地区首座大型MBR膜技术应用工程,也是黄河流域最大的污水资源化项目之一。该厂日污水处理能力20万吨,出水主要作为西安湖的水源、市政用水、生态绿化等,实现了污水高质量资源化利用,已稳定通水运营6年。2021年5月14日,来自国家各部委的120余位领导专家对此进行了参观考察。

2021年11月,碧水源自主创新研发的振动膜生物反应器技术(V-MBR)通过北京市科技课题验收,其最大特点是能耗低、脱氮效果好、膜抗污染性强,同时可以实现节能、降碳和提质三重效果。与传统曝气MBR工艺相比,可实现碳减排25%-30%。目前该技术已入选《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》,是目前最具竞争力的膜法水处理技术之一。

从基础膜材料研发到成套环保装备制造,碧水源一直服务于国家重大战略,解决迫切的环境治理需求,实现装备迭代升级,为我国环保装备制造业的高质量发展贡献出自己的力量。其实,这在一定程度上也是整个中国环保装备制造业发展的缩影。

 

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