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碧水源入选“中国产学研合作百佳示范企业”

2021-07-13 17:25:00 责任编辑: 张彬彬 浏览数:

由中国产学研合作促进会组织编写的《创新使命担当——中国产学研合作百佳示范企业》一书日前在京发行。

碧水源入选“中国产学研合作百佳示范企业”

由中国产学研合作促进会组织编写的《创新使命担当——中国产学研合作百佳示范企业》一书日前在京发行。该书遴选了100家在产学研合作中卓有成效的创新型示范企业,碧水源作为我国高科技环保水处理上市龙头企业,建立了以企业为主体、产学研相融合的创新发展模式,最终实现了科技成果向市场转化、使科技成果更好惠及人民。现将全文刊发如下,敬请关注。

解码碧水源膜法水处理的“魔法”

北京碧水源科技股份有限公司(以下简称碧水源)由归国学者创办于2001年,是中关村国家自主创新示范区高新技术企业,坚持以自主研发的膜技术解决中国“水脏、水少、饮水不安全”三大问题,为城市生态环境建设提供整体解决方案。2010年在深交所创业板挂牌上市。2020年,中交集团全资子公司中国城乡控股集团有限公司控股碧水源,共同服务国家生态文明发展战略。

碧水源入选“中国产学研合作百佳示范企业”_1

(图片来源:碧水源公众号,侵删)

目前,碧水源已发展为世界一流的膜技术企业之一,中国环保行业、水务行业标杆企业,创业板上市公司龙头股之一,中关村自主创新知名品牌,是一家集膜材料研发、膜设备制造、膜工艺应用于一体的高科技环保企业,是全球一流膜设备生产制造商和供应商。碧水源已建成数千项膜法水处理工程,占中国膜法水处理市场份额的70%以上,为治理水环境、开发新水源、保障饮水安全以及城市生态环境建设作出积极贡献。

得益于建立了以企业为主体、产学研相融合的创新发展模式,碧水源实现企业、高校和科研院所等产学研主体的深度融合,形成创新合力,最终实现科技成果向市场转化、使科技成果更好惠及人民。

探索&实践

自主研发打破国外垄断

我国水资源总量居世界第六位,但人均水资源量仅为世界平均水平的1/4,为世界上人均水资源相对贫乏的国家之一。水问题已经成为制约我国生态文明建设和社会经济可持续发展的重大战略问题。

目前,我国面临三大水环境问题:水污染严重(水脏);水资源短缺(水少);饮用水存在较高风险(水不安全)。从国家的角度看,中国水污染体量巨大,水资源需求也巨大,对水处理技术的要求比其他国家更高,要求技术研究走在国际前沿。

碧水源成立20年以来,董事长文剑平强调“技术立本”,他坚信只有技术创新才能从根本上解决中国三大水环境问题。碧水源每年将归属母公司净利润的10%投入技术研发,拥有强大的研发团队和研发实力,已获得600余项专利技术,填补国内多项空白。目前,碧水源拥有具有完全自主知识产权的膜技术、膜产品和膜工艺全产业链,已发展为全球一流的膜设备生产制造商和供应商之一。

事实上,水处理的核心设备,包括膜材料、核心部件曾经都掌握在国外企业手中,当时我国95%的膜材料都从日本进口。外购核心设备的中国企业,不仅让渡了盈利空间,更重要的是,不掌握核心材料,在战略上就处于被动状态。

碧水源决策层认识到:要想不受制于人,必须自己进行技术研发, “要从无到有,再从有到好,一步一步往下走”。于是,碧水源组建了一支由国外聘请专家和国内专业人士组成的研发队伍,成立了自己膜技术研发部门。膜材料是自主研发的关键。为了开发高性能膜,碧水源公司投入当年收入的1/3进行膜材料研发。

事非经过不知难。刚开始做膜的成本非常高,开拓市场也非常艰难。在碧水源公司内部有一句口头禅,“手里有技术,心里不发慌”。大家坚信,拥有了核心技术,研发的投入迟早可以收回的,事实也是如此。

转机出现在2008年。碧水源投资1亿在北京怀柔雁栖经济开发区建设的亚洲最大的膜生产基地建成投产,结束了我国污水处理用膜依赖进口的历史,同时也使碧水源迈入了全球膜生产三强之列。持续的高强度研发投入,造就了碧水源水处理膜的优异性能,处理效率、稳定性比肩于GE、三菱等国际知名品牌,而总价格只有进口产品的三分之二,从而使碧水源自主研发的MBR膜产品占据了国内70%的市场,碧水源已经在全国建立数千个不同规模的MBR工程。

创新驱动科技成果转化

针对中国水体复杂、水处理环境复杂、国外技术成本高昂等问题,碧水源敏锐地嗅到市场需求,并结合中国国情进行自主研发。

依据膜上孔的直径大小可以将膜分为四类——微滤、超滤、纳滤、反渗透。当时国际上已经有纳滤技术,但这种技术将水中所有离子全部去除,要求很高的压力,能源消耗极大,不适用于中国国情。碧水源提出,能不能创新自主研发一款压力更低、耗电量更低的膜,能够把有害的离子去掉,而留下对于人体没有影响或者有益的离子。

2009年起,碧水源开始涉足DF膜(超低压选择性纳滤膜)领域,进行技术攻关。从实验室诞生的想法到实现产业化,前后用了5年时间。首先在中试线上重复,寻找关键节点和配方调配,再进行产业化尝试,最终推向市场。

创业维艰。即便是在艰难的早期创业阶段,碧水源坚持高水平研发投入,对研发的投入却毫不吝啬。DF膜研发时使用两条中试线(用于配方研发和产品性能研发),每条每天费用约6万元,当时一年365天有300天都在运行。从中试线到产业化的阶段也异常艰辛,很多科研机构不具备这个条件。

后来,由碧水源全球首创的DF膜产品先后获得了中国百强“最酷黑科技”和“中关村十大创新成果”等荣誉,并成功应用于自来水厂与新水源厂。这一技术保留水中对人体无害的离子,能源消耗降低至1/3,从超高压变为超低压,大大降低运行成本,为污水资源化提供了战略选择,为解决我国缺水问题提供了技术上的突破。

碧水源自主研发之所以能在短期内取得重大突破,也是有章可循。除了结合中国国情,碧水源还注重对标世界一流水平,国外技术专家所积累的丰富的研发经验帮助碧水源迅速了解实验误区,大大减少了摸索试错的时间。

一方面,通过借鉴国际经验、实施标准化研发流程以降低研发风险,做到及时止损;另一方面,研发从来“不以成败论英雄”,对失败保持宽容心态,失败是后续成功的基石。

值得一提的是,在研发布局上,碧水源采取“两条腿”走路——对激进式创新和渐进式创新都非常重视。渐进式创新能够降低成本,适当扩大市场份额;而要满足战略规划中的大幅度提高,则要通过激进式创新推出颠覆性的新产品来实现。

碧水源还通过“全民研发”的方式在生产过程中持续进行渐进式创新,鼓励员工拥有主动创新的意识,对生产线的每个细节都提出改进措施。一线员工的新想法在4小时内就能得到迅速反馈。相比较而言,激进式创新的频率则要低得多,碧水源约每季度进行一次技术更新,每年实现一次大型的产业升级。

产学研融合创新案例 

融合篇

除了大力投入自主研发外,碧水源还积极保持开放性。这种开放的心态来自于对合作共赢的认识。多年来,一直与高校、科研院所、相关企业保持着良好的合作关系,充分构建了以“企业为主体、市场为导向、产学研深度融合”的技术创新体系。

碧水源与清华大学联合成立清华大学(环境系)-碧水源环境膜技术研发中心。该中心的成立为膜生物反应器技术的研究提供了强大的技术支撑,为膜生物反应器技术在国内的应用及普及奠定了基础,共同引领行业技术进步。

此外,碧水源与国际水处理领域的知名研究机构澳大利亚新南威尔士大学、澳大利亚水研究中心积极合作,成立了中澳共建水处理研究中心。该中心在国家重大需求的水处理膜材料、特种分离膜材料领域,共同开展膜污染控制技术等膜技术研究,着力解决膜技术产业化关键技术难题,提升我国膜技术的自主创新核心竞争力和产业竞争力。

碧水源还积极承担国内、国际重大科研攻关项目,解决国内外共同关注的技术难题,为成果的大规模推广提供技术支撑和产业示范。碧水源联合承担的国家科研项目主要包括:“十一五”国家科技重大水专项课题、“十二五”国家科技重大水专项课题、国家重点研发计划、863计划课题、国家科技支撑计划课题、国家火炬计划课题、国家星火计划项目课题等多项国家重大课题,以及澳大利亚国际联合科研项目等。

与清华大学、中国环境科学研究院、同济大学、中国科学院生态环境研究中心、中国科学院上海高等研究院等23家单位联合发起成立了膜生物反应器(MBR)产业技术创新战略联盟,被评为科技部首批试点联盟。碧水源与天津膜天膜科技股份有限公司、中国环境科学研究院(中国亚太经合组织环境保护中心)、浙江大学等15家单位联合成立的水处理膜材料及装备产业技术创新战略联盟,是国家重大水专项首批8个产业技术创新战略联盟之一,于2014年5月正式获环境保护部批准建设。

除此之外,碧水源作为主编或参编单位联合行业其他单位积极制定技术和产品规范,对推动技术进步和产业发展,具有重要的作用。目前,碧水源共参与编制国家标准18项、行业标准17项、团体标准14项。2003年,碧水源与中关村环保产业中心合作,制定了我国第一部关于膜生物反应器污水处理技术规程,具有重要意义。

应用篇

为了改善我国重点流域水环境质量,缓解水资源短缺,保障水生态健康和饮水安全,碧水源与中国环境科学研究院、清华大学、中建环能科技股份有限公司和北京科瑞多环保科技有限公司联合承担了国家“十二五”科技重大专项“水专项”——“高品质再生水与水体净化成套装备研发及产业化”课题,针对城镇污水处理厂尾水以及重点流域入湖入河劣Ⅴ类水,研发具有自主知识产权的超低压反渗透膜并实现规模化生产,采用以“超/微滤-超低压反渗透”技术为核心的水处理工艺进行深度处理,进一步削减其污染负荷,形成稳定的高品质再生水,找到一条适合我国国情的解决“水脏”“水少”问题的重要途径。

该课题研发成果应用于4座示范工程,并在全国范围内推广应用,累积推广产值达14亿元,应用规模超过80万m3/d。通过课题实施,实现了将城镇污水厂尾水等劣V类水处理至地表IV类以上水体,为缓解我国重点流域水污染严重和水资源匮乏的双重难题提供一条新的技术路线。

碧水源入选“中国产学研合作百佳示范企业”_2

(图片来源:碧水源公众号,侵删)

碧水源DF(超低压选择性纳滤)膜产品

2010年,碧水源与清华大学、中国科学院生态环境研究中心、浙江双益环保科技发展有限公司、北京城市排水集团有限责任公司合作承担了国家863计划项目——“新型膜材料及膜组器的制备和应用关键技术与工程示范”。课题针对MBR存在的技术经济瓶颈,研发国产的低成本、高强度、高通量、抗污染的新型PVDF膜材料,并形成规模化的生产线;研发低能耗、防堵塞、易于维护管理的高效膜组器,并形成系列产品和规模化生产;开展以膜污染控制为核心的膜材料和膜组器应用研究,建立一套由混合液膜过滤性调控与膜污染的物理和化学清洗相结合的膜污染综合控制技术体系;开展新型膜材料与膜组器在城市污水和工业废水处理与回用中的工程应用示范,形成工艺设计工具包和MBR工艺工程设计规范。

课题建成了产能达到250万㎡/年的膜与膜组器规模化生产线,课题研发的膜产品已广泛应用于我国大型MBR市政工程中,如无锡太湖国家旅游度假区污水处理厂三期工程项目(1.75万m3/d)、石家庄高新技术产业开发区污水处理厂深度处理(一级A升级改造)工程(8万m3/d)及北京清河再生水厂二期工程(15万m3/d)等。

这一系列的研究成果对于我国污水处理和资源化提供了关键的技术支持,对我国的MBR技术的标准化及普及化具有非常重要的意义。

(文章来源:碧水源公众号,侵删)

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