圖1  楊昆，男，工學學士，教授級高級工程師，畢業(yè)于北京工商大學，長期從事于膜技術和應用開發(fā)研究工作，參與多項國家膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展和海水淡化產(chǎn)業(yè)政策的課題研究

目前，中國已然成為世界上最大的膜市場，涌現(xiàn)出一批市場表現(xiàn)活躍的膜技術企業(yè)和工程公司。在伴隨膜工業(yè)高速發(fā)展的同時，肯定會出現(xiàn)一些不可避免的問題，如，超濾膜產(chǎn)能過剩？膜工藝用完的廢膜如何處理處置？MBR膜生物反應器如何避免往大型化的方向發(fā)展等。近日，本刊記者便帶著這些問題走進了國家環(huán)保膜分離工程中心，采訪了長期從事膜技術和應用開發(fā)研究工作的楊昆主任。

膜工程中心助力膜工業(yè)

PROCESS：楊主任，首先請您給我們介紹一下國家環(huán)保膜分離工程中心（以下簡稱膜工程中心）？

楊昆：膜工程中心是國家環(huán)境保護部所屬的工程中心之一，同時又依托于中國藍星集團，是藍星集團環(huán)保業(yè)務板塊的支撐和對外窗口。在過去的20多年中，膜工程中心作為以國有大型企業(yè)為主體的創(chuàng)新體，在膜法水處理重大工程項目的實施上發(fā)揮了大型國有企業(yè)的資源優(yōu)勢和創(chuàng)新能力，為我國膜技術應用工程化領域重大項目實施發(fā)揮著重要的作用，例如，膜在海水淡化、鋼鐵，化工等行業(yè)大型項目的工程化中取得了很多的第一和之最。

中國藍星集團是一個國有的大型企業(yè)集團，主要以基礎化工和新材料生產(chǎn)為主要業(yè)務內(nèi)容，其中環(huán)境業(yè)務在整個經(jīng)營活動中所占比例很小，但是對于整個集團在節(jié)水、節(jié)能以及技術創(chuàng)新工作中發(fā)揮了特別重要的作用，近年來隨著社會媒體輿論的關注變化，膜及相關業(yè)務引起越來越大的社會影響力，雖然我們這塊業(yè)務總量還是較小，但是我們的優(yōu)勢在于擁有較全面的產(chǎn)業(yè)鏈：從膜材料研究、生產(chǎn)到組器化各個環(huán)節(jié)，以及多個膜技術應用開發(fā)和工程公司，這些工程公司涉及到膜技術應用的幾個主要領域，例如：海水淡化、工業(yè)節(jié)水和污水回用，在長期從事業(yè)務的同時培育了一支具有專業(yè)知識和奉獻精神的團隊，高從堦院士是集團在相關學術領域的泰斗，在國內(nèi)、國際上都具有很大的影響力。這些資源組成膜工程中心較強的研究和發(fā)展基礎。

PROCESS：近年來，國家環(huán)保膜分離工程中心取得了哪些成績？

楊昆：我們知道膜產(chǎn)業(yè)是二十一世紀新興產(chǎn)業(yè)之一，創(chuàng)新對膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有無以倫比的推動力。從這個角度看創(chuàng)新可以分為材料的創(chuàng)新、應用開發(fā)和工程化實施三個方面，過去幾十年的發(fā)展表明：三者中任何一個環(huán)節(jié)的新技術、新工藝和新設備的應用都對這個產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了巨大推動力。

圖2  藍星集團國家海水淡化產(chǎn)業(yè)基地項目儀式

膜材料開發(fā)是基礎研究，從上個世紀八十年代開始，高從堦院士的團隊開發(fā)了我國自主知識產(chǎn)權的反滲透膜材料和組器，在反滲透膜材料樹脂、界面聚合工藝和工裝開發(fā)取得了突破，打破了國外膜材料的壟斷。在上個世紀末，與天津工業(yè)大學在超濾膜材料研究取得的一系列成果一道奠定我國膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新階段。2009年開始，我們重點對納濾膜材料的開發(fā)和生產(chǎn)工藝投入了較大的研究精力，目前初步建成了國內(nèi)惟一一條納濾膜生產(chǎn)線，納濾膜技術是未來最具發(fā)展前景的分離技術之一，在化工特種分離方面、環(huán)境激素深度處理、重金屬脫除、海水淡化以及苦咸水利用方面極具前景，是未來膜技術發(fā)展的戰(zhàn)略方向。舉幾個典型的例子：納濾膜分離技術應用于草甘膦農(nóng)藥水劑進一步純化和濃縮；傳統(tǒng)的氯堿工業(yè)燒堿工藝段離子電解槽富硝電解水的脫硝工藝工程化開發(fā)；除草劑、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)劑2、4-D酸工藝優(yōu)化和污水資源化的開發(fā)，這些新工藝技術的應用對于提升化工企業(yè)經(jīng)濟效益將有很大的幫助，同時促進化工清潔生產(chǎn)的綠色、低碳化目標具有極大的意義。

由藍星牽頭的一些國家級重大工程項目對膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了非常重大推動作用。2000年首先在太原鋼鐵水處理回用項目（7.5萬t/d，其中脫鹽部分3600t/d）上第一次大膽采用了雙膜法工藝對污水處理實現(xiàn)了工業(yè)化規(guī)模應用，后來延續(xù)太鋼的做法，在鞍鋼、安鋼及全國很多鋼鐵企業(yè)都采用雙膜法污水回用工藝，經(jīng)過十年的發(fā)展，雙膜法污水回用處理技術已經(jīng)普遍被鋼鐵行業(yè)所采用，并實現(xiàn)工藝標準化，使得鋼鐵行業(yè)噸鋼節(jié)水指標大幅下降、推動了行業(yè)技術進步，這與太鋼項目實施前大量細致的工作分不開，與當時任國家環(huán)保部副部長王心芳對膜技術大力支持是分不開的。正是當初一批具有創(chuàng)新精神的從業(yè)者的努力下，才有了今天膜技術大規(guī)模應用的好局面。

除此外，膜工程中心在海水淡化工程應用中所取得的成果也是非常多的。從“八五”、“九五”、“十五”到“十一五”，組織實施了一批國家級海水淡化示范項目，其中2011年實施的河北曹妃甸五萬t/d海水淡化項目，是國內(nèi)目前最大的膜法海水淡化項目。在北京市政府的支持下，為徹底解決北京水資源短缺而提出的城市發(fā)展戰(zhàn)略部署，膜工程中心就百萬噸級海水淡化項目可行性進行了初步研究和規(guī)劃�？梢哉f近年來，我們在膜材料的創(chuàng)新、應用研發(fā)以及重大項目的工程化應用這三個環(huán)節(jié)中，取得了很好的成績。當然這也是藍星集團整個環(huán)境業(yè)務板塊通過不斷創(chuàng)新所取得的成績。

膜產(chǎn)業(yè)進展

PROCESS：近年來，我國膜技術自主知識產(chǎn)權實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化取得了哪些進展？

楊昆：我們今天所取得的成績并不是一代人，一個企業(yè)的功勞，實際上是好幾代人，很多企業(yè)共同努力的結果。我們看到：今天膜材料和組器的價格已經(jīng)比十年前進口的價格下降了很多，一些不能進口的膜我們現(xiàn)在也能夠自己生產(chǎn)了，很多膜的生產(chǎn)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，中國的膜產(chǎn)業(yè)以其規(guī)模和應用深度正在影響著全球市場的發(fā)展。在膜技術應用領域涌現(xiàn)出了很多專業(yè)人士如徐平、秦菊芳、譚永文、李新民、譚士賓等企業(yè)人，以高老師為代表的一批學術前輩兢兢業(yè)業(yè)的工作，在這一時刻我們還應該緬懷石松、王英等老一代膜行業(yè)前輩，今天的局面正是在一大批志同道合推動者的努力下實現(xiàn)的。

圖3  慈溪項目

前面談到了創(chuàng)新對膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義深遠，現(xiàn)在市場上很多膜企業(yè)都是經(jīng)歷了從模仿到自主生產(chǎn)的過程，我想舉幾個非常具有代表性的例子，很能體現(xiàn)膜行業(yè)發(fā)展的特點，如超濾膜材料和技術的產(chǎn)業(yè)化過程。上個世紀九十年代，當時天津紡織工學院開發(fā)了用聚砜樹脂拉伸工藝生產(chǎn)的中空纖維超濾膜，隨著這一生產(chǎn)技術的推廣和擴散，帶動了全國超濾膜行業(yè)的發(fā)展，隨后以聚丙烯晴（PAN）、聚醚砜（PES）、當前最熱的聚偏氟乙烯（PVDF）樹脂為材料制備的各種平板、中空纖維超濾膜的企業(yè)層出不窮，今天中國已經(jīng)發(fā)展成為超濾膜種類最齊全的生產(chǎn)國，僅僅幾年前國外新推出的熱致相法PVDF材料工藝，很快就有中國企業(yè)掌握了該制備工藝，不但解決了PVDF材料的熱拉伸工藝，而且親水性改性也不差，無論是中空纖維的還是平板的，都已經(jīng)處于世界一流水平，像天津膜天膜、北京賽諾、碧水源、上海斯納普等公司的膜材料和組器開始出口就很說明中國市場一線公司的技術水平，一批小公司開始嶄露頭角，如杭州明清科技的產(chǎn)品甚至不亞于國外大公司的產(chǎn)品。這正好印證了馬克思曾就市場對技術進步所起作用的一句話：“市場的需求是最大的推動力，它比十個大學所起到的作用還要大。”

膜技術應用過程的研究和開發(fā)是我國創(chuàng)新和形成自主知識產(chǎn)權最為廣闊的領域，為什么這么說呢？中國在全球產(chǎn)業(yè)鏈中主要居于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，特別是化工基礎材料和中間體的生產(chǎn)，這些產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝普遍存在能耗較高、排放嚴重等環(huán)境不友好特點，對以膜技術為核心手段進行改造存在廣泛的需求，這種需求與其他發(fā)達國家產(chǎn)業(yè)特點有很大的不同，膜技術與工藝優(yōu)化結合衍生了很多新興業(yè)務，例如：我國農(nóng)藥、抗生素的生產(chǎn)企業(yè)，還有煤化工及其產(chǎn)品鏈上近年誕生了很多膜技術公司，如廈門三達、碧水源、萬邦達、維爾利等，因此我們非�？春弥袊�的膜產(chǎn)業(yè)。從膜技術支撐工業(yè)節(jié)水、節(jié)能的潛力這一角度來說膜產(chǎn)業(yè)還具有支撐未來中國經(jīng)濟轉型的戰(zhàn)略價值，遺憾的是做為政府和行業(yè)管理決策者們在這一點的認識上，還遠遠沒有站在思想的高點上。

我一直認為：膜技術不是一個簡單的學術分類，它的價值并不是膜自身體現(xiàn)的，也不是一個企業(yè)通過新技術應用帶來的成本減少的價值，而是它與傳統(tǒng)工業(yè)結合以后，為行業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝優(yōu)化、噸產(chǎn)品能耗水耗指標降低而產(chǎn)生的價值，這也正是為什么我們把膜產(chǎn)業(yè)看做二十一世紀的新興產(chǎn)業(yè)的原因。

膜工業(yè)亟待解決的問題

PROCESS：膜工業(yè)還有哪些亟待解決的問題？

楊昆：目前膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展存在很多問題，這些問題的解決對加快膜產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展具有很大的影響。首先支撐膜技術發(fā)展所需要的基礎材料研究領域，出現(xiàn)了人才荒，具有嚴謹科學態(tài)度的研究人員越來越少。研究質量下降是我國長期以來科研項目管理體系重大缺失的具體體現(xiàn)。從膜用樹脂、含氟樹脂、無紡織布、改性劑的工業(yè)基礎支撐來看，我國目前樹脂工業(yè)發(fā)展水平還難于支撐膜性能大幅改善，國內(nèi)現(xiàn)在做膜所用的樹脂、無紡布大部分都是進口的。大家都看到膜市場琳瑯滿目的各色產(chǎn)品，殊不知支撐產(chǎn)品的基礎技術和材料都是進口的，產(chǎn)業(yè)鏈中此問題得不到合理解決的情況下，市場只是一個表象。

另外一個瓶頸就是膜產(chǎn)品及應用的標準體系嚴重不健全，在市場還沒有建立起一個客觀真實認知體系的時候，任何招投標甚至專家評審都可以不足為據(jù)，關于行業(yè)標準體系的建立，我們都知道水處理行業(yè)是最大的非標準領域，即它所采用的管配件、工藝參數(shù)全都是企業(yè)提出來的，至今沒有上升到行業(yè)，即使經(jīng)過市場多年的發(fā)展上升到了行業(yè)中，也沒有成為行業(yè)強制性的實施標準。這種非標現(xiàn)狀限制了別人，形成市場門檻，從某種角度說是一種壟斷的形式。即使是在有產(chǎn)品標準的情況下，市場仍然缺乏第三方評價機構，實際上膜產(chǎn)品的技術參數(shù)需要非常嚴格的檢驗和評價，而現(xiàn)實情況是：可能連生產(chǎn)膜的人自己都不知道所生產(chǎn)的膜的分子量和截留率，以及膜表面是怎樣的。

推動膜的標準化體系和規(guī)范，以及相關的第三方評價機構的建立，我認為首先應該由政府推動、投入資金，因為政府對于對理順經(jīng)濟秩序，提升行業(yè)發(fā)展具有首要責任；然后需要行業(yè)協(xié)會牽頭，在“十二五”或之后更長的時間范圍內(nèi)，把它作為一個國家推動的重大課題來組織和實施。我們不必追求滿足所有人的利益，讓行業(yè)普遍接受，只要在不斷完善的過程中，市場逐步推出各方認可的第三方評價來規(guī)范市場，我相信大多數(shù)人都會支持這個想法。

圖4  BDA項目

PROCESS：您之前在投到《流程工業(yè)》雜志的文章中提到：2010年的中國超濾膜年產(chǎn)能已經(jīng)遠遠超過市場需求，即產(chǎn)能過剩。主要是因為制膜企業(yè)太多？還是因為膜產(chǎn)品沒有在它能夠應用的領域得到充分利用？如何解決這一問題？

楊昆：與我國大多數(shù)制造業(yè)遇到的問題一樣，這兩方面的原因都存在。一方面據(jù)估計超濾膜企業(yè)產(chǎn)能嚴重過剩，一般膜生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能利用率在15%~50%左右。市場上投資50萬元就能建成一條中空纖維膜的生產(chǎn)線，由于中空纖維膜生產(chǎn)技術簡單，成本很低，這個產(chǎn)品正好符合我國中小膜企業(yè)發(fā)展的特點，這樣的結果就是大量的低端技術造成超濾膜市場價格偏低。這部分中小型膜企業(yè)所生產(chǎn)的超濾膜中，性能穩(wěn)定、高通量、高抗污染性和低斷絲率的超濾膜并不多，大多數(shù)生產(chǎn)廠家在追求低成本的怪圈中生存。

實際上，超濾膜的應用市場還遠沒有挖掘透，2010年國內(nèi)消耗超濾膜80多萬支，反滲透膜40多萬支，兩種膜的膜表面積比大概是5:3；而在國外所消耗的膜表面積比例大概是10:1，即超濾膜是反滲透膜的10倍，所以這說明超濾膜市場，以及它的應用范圍開發(fā)得還遠遠不夠，實際上超濾膜的應用潛力還有待開發(fā)。近年MBR工藝在市政污水回用領域呈現(xiàn)良好的發(fā)展前景，相信“十二五”期間膜產(chǎn)品的需求將達到200億以上，特別是在市政領域的需求將以巨大需求形式暴增，因此相比反滲透膜，我們更看好超濾膜產(chǎn)品的發(fā)展前景。

PROCESS：膜工藝用完的廢膜，如果處理不當又將成為難降解的固體廢物，目前我們都對廢膜采取怎樣的處理措施？怎樣才能避免此問題產(chǎn)生？

楊昆：這個問題非常具有探討價值，現(xiàn)在處理廢棄膜的方式就是把它扔到生活垃圾中，像處理大部分固體廢棄物一樣采用填埋的處理方式，以后的環(huán)境很可能會因此受到影響。

膜開發(fā)中主要研究的是材料，最早做超濾膜所用到的材料是聚砜（PS）、聚丙烯晴（PAN）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE），后來還做聚醚砜（PES），目前用得比較多的材料是聚四氟乙烯（PTFE）和聚偏二氟乙烯（PVDF）。隨著材料不斷的改進，材料的化學穩(wěn)定性越來越好，抗環(huán)境的劣變性越來越高。如氟樹脂材料即使放在強酸堿溶液中，它的化學性質短時間內(nèi)也不會有太大改變；在抗強氧化環(huán)境中，它的穩(wěn)定性也很好；把它燒到100℃以上它還基本保持原形態(tài)。這些廢棄膜材料就會對環(huán)境產(chǎn)生一定影響了，因為氟碳骨架的這種化合物在自然環(huán)境中是不存在的，以前氟材料只在航天工業(yè)和軍工產(chǎn)品中使用。

我們也在申請這個方向的項目，同時與一些專業(yè)機構共同推動這一事業(yè)，實際上這個問題孕育著未來的一個產(chǎn)業(yè)。

PROCESS：目前國內(nèi)一味追求MBR膜生物反應器大型化，這在現(xiàn)階段工程應用中出現(xiàn)了不少問題，請您分享您關于此問題的看法？

楊昆：MBR在國外都是用于中小城鎮(zhèn)、村鎮(zhèn)或是臨時居民點的污水處理技術，而在我國，MBR規(guī)模動輒上萬噸，甚至上十萬噸。我們剛剛參加了北京排水集團在清河污水廠組織的MBR技術研討會，清河污水處理廠分為一期、二期和三期污水處理回用工程，未來將建成40萬t的規(guī)模。北京市現(xiàn)有有18個再生水廠，未來“十二五”末將達到26個再生水廠，從目前情況看MBR在污水再生處理的工藝上存在很多問題，特別是能耗偏高，MBR廠家給的能耗標準與實際生產(chǎn)消耗大約差十倍以上，除此外，膜在使用過程中很容易被污堵，洗膜的頻率極高，這些問題說明我們對膜工程化的認識上還存在問題。

國外實踐表明：MBR比較適合于污水處理量在50t/d~2000t/d這個范圍以下使用；采用分置式的MBR也是一種很好的選擇；污水處理量超過5000t/d，比較適合用連續(xù)微濾（CMF）處理技術。今年，北京市高碑店小紅門污水處理廠大致確定將會采用CMF技術，我想這也是市政設計院、污水廠及工程公司來回交流的結果，而且從整體投資來算：CMF的投資要低于MBR。由此來看在工程化放大的過程中，膜的應用形式將會發(fā)生較大的變化，過度生硬地套用一個技術指標都會帶來問題，我們認為隨著處理規(guī)模放大，MBR并不是最佳的選擇。

京津地區(qū)膜產(chǎn)業(yè)較強，加快推動這塊產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并使之成為北京高端制造業(yè)的重要組成部分已經(jīng)成為北京市科技戰(zhàn)略發(fā)展的共識。

PROCESS：膜工業(yè)未來發(fā)展之路上還存在哪些問題，希望您提出來以引發(fā)《流程工業(yè)》雜志讀者的思考？

楊昆：首先應明確：膜工業(yè)發(fā)展以市場拉動行業(yè)為主，政府和行業(yè)協(xié)會有所推動但是作用有限，這是我們的基本認識。膜行業(yè)特別適合于中小企業(yè)來發(fā)展，這些年來，很多制膜企業(yè)、膜工程公司都成長為上市公司，但沒有哪家企業(yè)是單靠政府支持的來維持的。

另外，膜行業(yè)的分散度較高，層次不一�？傮w來看，核心技術比較缺乏，上規(guī)模的企業(yè)很少，現(xiàn)在銷售上億的膜生產(chǎn)廠家有兩三個，主要以市場開發(fā)和應用開發(fā)為主，目前支撐膜發(fā)展的基礎研究和應用研究還是相對薄弱的，雖然我國必將發(fā)展成為世界上最大的膜市場，但未來十年還難以稱為膜核心技術的創(chuàng)新來源。

最后，呼吁膜工業(yè)首先需要具有創(chuàng)新精神的企業(yè)家，希望國家能從工業(yè)節(jié)水政策角度給予一些合理的支持，關鍵要避免浮躁，樹立起正確的膜科技發(fā)展觀，以促使膜環(huán)保技術繼續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，利國又利民。