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

目前，中國已然成為世界上最大的膜市場，涌現出一批市場表現活躍的膜技術企業和工程公司。在伴隨膜工業高速發展的同時，肯定會出現一些不可避免的問題，如，超濾膜產能過剩？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展等。近日，本刊記者便帶著這些問題走進了國家環保膜分離工程中心，采訪了長期從事膜技術和應用開發研究工作的楊昆主任。

膜工程中心助力膜工業

PROCESS：楊主任，首先請您給我們介紹一下國家環保膜分離工程中心（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，是藍星集團環保業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為主體的創新體，在膜法水處理重大工程項目的實施上發揮了大型國有企業的資源優勢和創新能力，為我國膜技術應用工程化領域重大項目實施發揮著重要的作用，例如，膜在海水淡化、鋼鐵，化工等行業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集團，主要以基礎化工和新材料生產為主要業務內容，其中環境業務在整個經營活動中所占比例很小，但是對于整個集團在節水、節能以及技術創新工作中發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，膜及相關業務引起越來越大的社會影響力，雖然我們這塊業務總量還是較小，但是我們的優勢在于擁有較全面的產業鏈：從膜材料研究、生產到組器化各個環節，以及多個膜技術應用開發和工程公司，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、工業節水和污水回用，在長期從事業務的同時培育了一支具有專業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、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展基礎。

PROCESS：近年來，國家環保膜分離工程中心取得了哪些成績？

楊昆：我們知道膜產業是二十一世紀新興產業之一，創新對膜產業發展具有無以倫比的推動力。從這個角度看創新可以分為材料的創新、應用開發和工程化實施三個方面，過去幾十年的發展表明：三者中任何一個環節的新技術、新工藝和新設備的應用都對這個產業產生了巨大推動力。

圖2  藍星集團國家海水淡化產業基地項目儀式

膜材料開發是基礎研究，從上個世紀八十年代開始，高從堦院士的團隊開發了我國自主知識產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業發展的新階段。2009年開始，我們重點對納濾膜材料的開發和生產工藝投入了較大的研究精力，目前初步建成了國內惟一一條納濾膜生產線，納濾膜技術是未來最具發展前景的分離技術之一，在化工特種分離方面、環境激素深度處理、重金屬脫除、海水淡化以及苦咸水利用方面極具前景，是未來膜技術發展的戰略方向。舉幾個典型的例子：納濾膜分離技術應用于草甘膦農藥水劑進一步純化和濃縮；傳統的氯堿工業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；除草劑、農業增產劑2、4-D酸工藝優化和污水資源化的開發，這些新工藝技術的應用對于提升化工企業經濟效益將有很大的幫助，同時促進化工清潔生產的綠色、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業的發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了工業化規模應用，后來延續太鋼的做法，在鞍鋼、安鋼及全國很多鋼鐵企業都采用雙膜法污水回用工藝，經過十年的發展，雙膜法污水回用處理技術已經普遍被鋼鐵行業所采用，并實現工藝標準化，使得鋼鐵行業噸鋼節水指標大幅下降、推動了行業技術進步，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新精神的從業者的努力下，才有了今天膜技術大規模應用的好局面。

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展戰略部署，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劃。可以說近年來，我們在膜材料的創新、應用研發以及重大項目的工程化應用這三個環節中，取得了很好的成績。當然這也是藍星集團整個環境業務板塊通過不斷創新所取得的成績。

膜產業進展

PROCESS：近年來，我國膜技術自主知識產權實現產業化取得了哪些進展？

楊昆：我們今天所取得的成績并不是一代人，一個企業的功勞，實際上是好幾代人，很多企業共同努力的結果。我們看到：今天膜材料和組器的價格已經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在也能夠自己生產了，很多膜的生產實現了產業化，中國的膜產業以其規模和應用深度正在影響著全球市場的發展。在膜技術應用領域涌現出了很多專業人士如徐平、秦菊芳、譚永文、李新民、譚士賓等企業人，以高老師為代表的一批學術前輩兢兢業業的工作，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的。

圖3  慈溪項目

前面談到了創新對膜產業發展意義深遠，現在市場上很多膜企業都是經歷了從模仿到自主生產的過程，我想舉幾個非常具有代表性的例子，很能體現膜行業發展的特點，如超濾膜材料和技術的產業化過程。上個世紀九十年代，當時天津紡織工學院開發了用聚砜樹脂拉伸工藝生產的中空纖維超濾膜，隨著這一生產技術的推廣和擴散，帶動了全國超濾膜行業的發展，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層出不窮，今天中國已經發展成為超濾膜種類最齊全的生產國，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品甚至不亞于國外大公司的產品。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是我國創新和形成自主知識產權最為廣闊的領域，為什么這么說呢？中國在全球產業鏈中主要居于生產環節，特別是化工基礎材料和中間體的生產，這些產品的生產工藝普遍存在能耗較高、排放嚴重等環境不友好特點，對以膜技術為核心手段進行改造存在廣泛的需求，這種需求與其他發達國家產業特點有很大的不同，膜技術與工藝優化結合衍生了很多新興業務，例如：我國農藥、抗生素的生產企業，還有煤化工及其產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，因此我們非常看好中國的膜產業。從膜技術支撐工業節水、節能的潛力這一角度來說膜產業還具有支撐未來中國經濟轉型的戰略價值，遺憾的是做為政府和行業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的，也不是一個企業通過新技術應用帶來的成本減少的價值，而是它與傳統工業結合以后，為行業的傳統生產工藝優化、噸產品能耗水耗指標降低而產生的價值，這也正是為什么我們把膜產業看做二十一世紀的新興產業的原因。

膜工業亟待解決的問題

PROCESS：膜工業還有哪些亟待解決的問題？

楊昆：目前膜產業的發展存在很多問題，這些問題的解決對加快膜產業的進一步發展具有很大的影響。首先支撐膜技術發展所需要的基礎材料研究領域，出現了人才荒，具有嚴謹科學態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。從膜用樹脂、含氟樹脂、無紡織布、改性劑的工業基礎支撐來看，我國目前樹脂工業發展水平還難于支撐膜性能大幅改善，國內現在做膜所用的樹脂、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品，殊不知支撐產品的基礎技術和材料都是進口的，產業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，關于行業標準體系的建立，我們都知道水處理行業是最大的非標準領域，即它所采用的管配件、工藝參數全都是企業提出來的，至今沒有上升到行業，即使經過市場多年的發展上升到了行業中，也沒有成為行業強制性的實施標準。這種非標現狀限制了別人，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，實際上膜產品的技術參數需要非常嚴格的檢驗和評價，而現實情況是：可能連生產膜的人自己都不知道所生產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濟秩序，提升行業發展具有首要責任；然后需要行業協會牽頭，在“十二五”或之后更長的時間范圍內，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范市場，我相信大多數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》雜志的文章中提到：2010年的中國超濾膜年產能已經遠遠超過市場需求，即產能過剩。主要是因為制膜企業太多？還是因為膜產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：與我國大多數制造業遇到的問題一樣，這兩方面的原因都存在。一方面據估計超濾膜企業產能嚴重過剩，一般膜生產企業的產能利用率在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線，由于中空纖維膜生產技術簡單，成本很低，這個產品正好符合我國中小膜企業發展的特點，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所生產的超濾膜中，性能穩定、高通量、高抗污染性和低斷絲率的超濾膜并不多，大多數生產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得還遠遠不夠，實際上超濾膜的應用潛力還有待開發。近年MBR工藝在市政污水回用領域呈現良好的發展前景，相信“十二五”期間膜產品的需求將達到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品的發展前景。

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生？

楊昆：這個問題非常具有探討價值，現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，以后的環境很可能會因此受到影響。

膜開發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，材料的化學穩定性越來越好，抗環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也不會有太大改變；在抗強氧化環境中，它的穩定性也很好；把它燒到100℃以上它還基本保持原形態。這些廢棄膜材料就會對環境產生一定影響了，因為氟碳骨架的這種化合物在自然環境中是不存在的，以前氟材料只在航天工業和軍工產品中使用。

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

PROCESS：目前國內一味追求MBR膜生物反應器大型化，這在現階段工程應用中出現了不少問題，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、村鎮或是臨時居民點的污水處理技術，而在我國，MBR規模動輒上萬噸，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的規模。北京市現有有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模放大，MBR并不是最佳的選擇。

京津地區膜產業較強，加快推動這塊產業發展，并使之成為北京高端制造業的重要組成部分已經成為北京市科技戰略發展的共識。

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

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

另外，膜行業的分散度較高，層次不一。總體來看，核心技術比較缺乏，上規模的企業很少，現在銷售上億的膜生產廠家有兩三個，主要以市場開發和應用開發為主，目前支撐膜發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新來源。

最后，呼吁膜工業首先需要具有創新精神的企業家，希望國家能從工業節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展觀，以促使膜環保技術繼續穩步發展，利國又利民。