環保技術創新未來發展趨勢解讀

■ 陳 飛 王佳瑩 周增禹 王禹浪

一、環保技術創新的整體方向

環保技術一直以來都是多學科底層技術在環境修復場景下的創新式和集成式應用，深科技底層技術的突飛猛進不斷給清潔技術的技術創新帶來突破性的靈感以及嶄新的切入視角和思考維度。尤其隨著清潔技術智能化需求的不斷增強，新材料和智能硬件在環保領域的應用已層出不窮。目前一些發達國家在人工智能、納米新型材料、清潔能源等前沿技術領域均取得了顯著的突破，海外的環保技術創新目前也多集中在深科技與傳統環保科技的交叉領域。配合我國的環保產業發展趨勢，如何將新興科技與中國環保應用場景高效集成融合將成為我國環保技術創新的重中之重。打破各產業之間界限，使環保產業與生物技術、新能源、新型材料、大數據、人工智能等領域協同縱深發展，將真正促進環保技術創新突破瓶頸，加速環保產業的轉型和升級。

以水處理行業為例，中國工程院院士曲久輝指出未來水處理行業的核心技術將以生物、材料、信息技術三個維度的融合作為重要發展方向。將成熟環保技術與生物、材料和信息技術交叉融合，能夠有效改善并強化污水處理效率，并推動污水處理行業邁向綠色循環經濟。目前出現的技術融合形式包括：

（一）生物技術與水處理技術相結合探索新型脫氮除磷工藝

中國工程院院士彭永臻對新型生物脫氮除磷技術的未來發展寄予厚望。目前我國城市污水處理行業普遍存在的難題是污水脫氮除磷和污水廠優化節能。一些基于生物技術的改良型工藝例如短程硝化、間歇式循環延時曝氣活性污泥法、低溫厭氧氨氧化等技術已經日臻成熟。

（二）新材料技術與水處理技術相結合實現高效率膜處理工藝

近年來，納米陶瓷及高分子新材料方面的技術革新為膜法水處理行業帶來了新的增長契機。高性能膜材料可實現高通量、高選擇性的污染物分離。有機微孔高分子材料合成方法與傳統界面聚合成膜工藝相結合產出的超薄高分子膜，性能優異，未來在石油化工行業、水處理與凈化、反滲透海水淡化等領域擁有廣闊前景。

（三）信息技術與水處理技術相結合發展智慧水務管理

智慧水務作為智慧城市的重要組成之一，是水務運營的發展方向，也是時下的熱點之一。智慧水務將借助新一代無線網絡、物聯網、云計算等信息技術，通過智能傳感系統的實時監測，水處理工藝各個環節的數據將被高效收集整合，并用于智能化操作系統的實時模擬和策略制定，從而使水廠運行實現數據化智能化管理。

二、中國環保行業技術創新現狀

隨著我國經濟的迅速騰飛，國內環保產業在過去的二十年遇到了全球前所未有的井噴式需求，制造業的飛速發展帶來的環境問題，使環保市場產生了巨大的技術需求缺口。我國環境保護產業進入了高速發展期，但是行業發展速度快并不代表發展質量好。大量環保技術公司、工程公司缺乏足夠的技術沉淀，在面臨巨大的市場機會時，只能疲于拿項目和做項目，為科研及創新分配的資源嚴重不足。環保行業的競爭日趨激烈，企業核心競爭力的提升需要依靠強大的科技創新能力，只有進行不斷的技術創新，才能使復雜的環境問題迎刃而解，推動企業在激烈的競爭中奮勇前進，牢牢把握未來的發展機遇。

（一）技術創新難點

1.市場倒逼給企業帶來挑戰

據統計，10年前，環保行業公司數量不足1萬家。如今，這個數字已經達到了5萬左右，剔除掉2018年倒掉的企業，2019年仍然正常運營的企業也有4萬家左右。然而企業數目的增長卻未給行業在技術層面帶來質的飛躍，在行業近十年的“野蠻生長”過程中，大部分企業并未開發出針對我國復雜環境問題的有效硬核技術。目前整個行業面臨的問題是，企業技術發展的速度跟不上項目需求提高的速度，企業在很多項目上面臨治理難度大、處理成本高的難題。

2.行業認知理念的桎梏

不同于其他行業，環保行業由于自帶公益屬性，一直被認為是一個純投入行業。以達標為目的的單一導向使整個行業的發展缺乏投入創新和研發的動力。但實際上環保行業的技術創新能夠帶來更大的經濟效益。例如，廢水中的有機物可被轉化為沼氣回收利用，通過技術創新，還可將廢水廢氣中的硫化物、硫酸根等轉化為單質硫磺作為肥料再利用；又如廢水廢氣中重金屬可以通過創新技術分別篩選出來，實現資源回收再利用，從而創造收益。如何建立環保產業與其他產業產能的供需關系，真正形成產業價值閉環，是打通環保產業經脈的關鍵，也會改變各階段投資機構對于環保產業的固有認知，真正推動理性高效的戰略性資金進入。

整體來看，我國環保企業的主動創新意識還較為滯后，受地域和地方關系的限制，普遍存在技術和工程模式上照搬成法、因循守舊的現象。當一些企業在某地區采用了較為創新的技術，取得了良好的項目成果后，其他地區往往會爭相效仿，根本原因是由于技術門檻高度不夠。

3.企業資金投入與創新人才缺乏

我國環保技術研發的主要推動力量來源于科研院校，企業普遍缺乏自主研發計劃與資金投入。行業中絕大部分企業出于成本與效益的考慮，沒有設立研發部門或研發人員占比較小。由于項目施工任務緊、壓力大，企業有時還不得不將研發人員抽調到各項目上，自然會忽視自身技術研究發展的“詩和遠方”，導致了創新動力不足。另外，大量環保技術的創新源自學科間的交叉互通，目前我國各學科發展相對獨立，培養的專業性人才居多，如何挖掘培養善于學科橫向交叉應用的復合型人才也是產業持續創新的成功關鍵。

4.技術引進供需雙方認知差異

海外先進技術引進作為技術創新的手段之一，存在著諸多難點。一是源生環境差異，我國實際環境和海外技術源生環境存在差異，海外技術在中國市場的適用性需要進行評估。二是商業模式差異，國內外企業在業務覆蓋范圍、職能劃分、規模人數、商業習慣等方面的差異以及對合作企業所在國家法律政策、清關流程不了解等問題，也為國內企業的技術引進帶來不便。三是文化差異，國內外企業在企業文化、民族文化上的差異，導致合作雙方的溝通受到影響，無法達成理想的合作。對于技術引進供需雙方認知差異問題，生態環境部的《關于促進生態環境科技成果轉化的指導意見》（以下簡稱《指導意見》）建議，充分利用技術轉移機構的信息資源和專業優勢，最大程度提高轉移效率與成功率。

5.創新成果轉化困難

《指導意見》指出，生態環境領域大量科技創新成果亟待“最后一公里”的轉化應用，而成果轉化的難點主要表現為以下幾點：一是科學化的成果轉化技術評估方法及平臺缺失；二是二次研發不完整，工程化和產品化存在短板；三是技術交易市場不成熟，缺乏有活力的專業咨詢機構；四是金融服務體系不健全，成果轉化缺乏持續動力。

（二）環保技術創新的途徑

我國環保行業可以通過以下途徑來實現技術創新升級：

1.自主創新

環保行業內一直不缺乏勇于自主創新的先驅者。一方面這些企業本身具備良好的自主創新意識與企業家精神；另一方面他們更是看到了自主創新給企業所帶來的收益，因為新產品一旦投入市場并獲得用戶廣泛認可，產品的技術壁壘將會為企業帶來寶貴的市場推廣時間以及市場聚焦，最終轉化為可觀的企業知名度與實際利潤，完成自主創新內部投資的高效退出并實現持續投入的良性循環。北京碧水源科技股份有限公司等一批國內環保巨頭都在自主技術研發上進行了大手筆的投入，并將其作為掌握未來競爭優勢的關鍵。規模較大的企業因為資金相對雄厚、人才儲備充足、市場理解程度高，具備從核心元件、設備到集成工藝流程和解決方案上的系統性創新能力。

中小企業盡管存在當下的資金與科技人才等資源限制，仍然可以通過整合需求與自身優勢，在技術上開展局部性創新，針對技術的某一環節進行創新和優化，實現技術產品的局部性優勢，并借助精準的市場投放與應用驗證逐步提升技術創新的系統化程度，在市場驗證過程中不斷從客戶反饋獲得靈感，完成交互式創新。比如在環境監測領域中，企業可以通過使用新材料對傳感器靈敏度進行提升，在數據收集與傳輸方法上實現云共享，在監測系統分析預警智能化等方面對技術方案實現多維度的創新和升級。

2.引進集成性創新

在整個過程中，需要專業機構對目標技術進行系統的技術評估以及市場適配性盡調，幫助企業降低技術引進風險和后續研發難度，制定相匹配的商業模式，幫助雙方高效地進行后續合作規劃。

3.產學研聯合創新

產學研合作本應是技術轉移中效果較好且最具前景的途徑之一，通常包括合作研究、聯合開發、合資生產以及非職務發明人技術入股等模式與企業進行合作。這種模式能夠揚長避短，實現企業與合作者之間的優勢互補，以一種更低成本及風險的方式實現技術創新。

然而，企業在與科研院校的合作過程中，常常低估了產學研的長周期性以及商業化難度。在創新成果轉化的過程中，企業應考慮全方位主導研發，讓高校的知識和技術資源真正與市場需求相結合，由市場需求引導研發方案和資源配置。同時，各級政府利用資源整合平臺化優勢，以創新生態環境科技成果轉化政策為依托，引導環保企業、高校及科研機構，切實解決成果信息不對稱、供需脫節、轉化過程不完善等問題，建立完整健全、分工合理、高效協作的科技成果轉化體系，打造環保產業技術創新的良性生態。

更具實力的企業還可以通過配置資金資源、派遣技術人員、依托項目引進等方式，與技術更為先進的國家地區開展技術合作，聯動當地科研機構或企業合作伙伴進行聯合研發，最終雙方共同擁有研發成果。

無論采用以上哪種創新路徑，技術和產品的升級改造只是科技創新的基礎維度，企業需要同時圍繞自身技術優勢，完成上下游產業鏈的應用領域拓展、解決方案集成優化以及服務模式創新，真正為客戶創造更多實際價值，才能使科技創新的紅利持續釋放，完成科技創新投資的閉環。

三、把握政策天時，熟諳紅利周期

在過去幾十年的發展過程中，環保產業構建形成了政府引導與市場化相結合的運營機制。環保產業的市場規模由國家節能環保目標所決定，國家為環保制定的法律和標準發揮著政策引領的作用。從環保產業的發展軌跡來看，政策不僅明確了方向，更起到了基石作用。環保企業的快速發展很大程度得益于政策紅利所激發的市場體量釋放，行業優惠政策所創造的寬松市場環境以及政府在財稅方面的充分投入與支持。

(6)超高分子量聚乙烯(UHMWPE)板材和管材。超高分子量聚乙烯材料具有耐磨性好，磨擦系數低，滑動性好，耐腐蝕等特點，在煤炭行業用于輸送磁鐵粉、煤漿的管道和設備的襯板，還能防噪音，但該襯板容易起毛面。在對摩擦阻力要求不嚴格、需要降低噪音的場合，使用該襯板效果良好。

近年來，政府全方位大力推進水十條、土十條、氣十條等政策法規，這些政策法規的出臺帶動了工業廢水處理、黑臭水體修復、污泥減量與處置、有機污染場地修復、VOCs處理、固廢資源化、危廢處置等領域的發展。環保企業必須深入研究國家相關政策，找準發力方向，以技術創新為驅動，才能順利地駛入發展的快車道。在自主創新過程中，需要深刻調研政策紅利釋放周期和市場響應發酵周期，從而制定相應的自主創新方案和研發流程管理計劃，遵循政策與市場發展規律和節奏，在對的時間高效完成對的事情。

四、聚焦市場痛點，精準定位客戶

目前，面對繁雜的市場機會和自身有限的資源，環保行業需要精確定位市場需求、針對市場痛點進行技術創新。

（一）精確定位創新支點

研發初期，需要進行詳盡調查，掌握環保細分領域的產業規模、經營狀況、技術裝備水平、市場供求關系等現狀，并結合現狀來準確判斷發展趨勢，為下一步制定研發計劃提供可靠的理論依據和數據支持。分析企業自身的優勢，在知己知彼的前提下精準地確定目標開發方向，避免由于預判錯誤造成的重復性開發或者無效開發。

（二）直擊客戶核心痛點

企業研發產品首先要明確產品的存在能夠解決行業中哪些實際問題。市場現存的一些痛點是顯性的，為技術研發提供了直觀的方向，但同時也面臨著激烈的研發競爭；另一條有效路徑是挖掘隱形痛點，環保技術企業需要和目標用戶共同互動分析。作為技術方案提供者，企業可以從處理效率、投資成本、工藝性能、運維管理等方面切入分析，幫助用戶找出并解決痛點。環保企業技術創新若能發現市場痛點并直擊痛點，便把握住了市場的核心訴求，為企業發展創造更大的上升空間。

例如在污泥減量與處置領域，技術的不斷進步使污泥處置方法由簡單的堆積填埋發展為系統性的無害化處理，在這個過程中，污泥含水率卻并未顯著降低。目前，絕大部分的水廠只能將污泥含水率降低到80%左右，如果用來堆肥、填埋、焚燒，就必須保證污泥含水率不高于60%甚至是50%。因此污泥處置的核心痛點在于如何高效降低含水率。高效污泥干化藥劑、脫水設備以及不產生二次污染的處置工藝方面的技術突破應是該問題的解決方案。其他領域同樣存在相似的痛點，例如有機垃圾資源化、重金屬污染土壤修復、污水廠臭氣治理等問題都是行業中亟待解決的難題。

市場痛點并非一成不變，藥到病除之后還會有新的痛點產生，比如對處理效率和污染負荷波動條件下穩定性更高的期待。技術的創新升級是一個不斷完善、不斷優化的過程，也是不斷解決新的用戶痛點的過程。因此，研發過程中保持與客戶的無障礙高效溝通，通過各階段測試收集客戶反饋，及時調整研發策略，與目標客戶進行交互式開發是自主創新的成功關鍵。環保行業如同為環境問診，通過技術解決污染難題。治病須治本，環保技術創新必須瞄準市場痛點，打通產業經脈，讓技術擁有造血功能，才能真正為企業自身和行業發展注入新活力。

五、打通技術脈絡，建立技術壁壘

根據不同的創新方法，企業需要從以下幾個層面進行技術考量與整體規劃：技術的適用性、技術的先進性、技術的成熟度、技術的成本和價格、技術壁壘與知識產權保護。

明確產品/技術的市場定位后，首先要在眾多技術中選擇最能解決市場痛點、滿足市場需求且能與公司自身優勢、背景相結合的技術。采用自主創新或者合作創新模式的企業應著重考慮核心技術先進性在時間維度的動態發展。由于環保技術的研發周期較長，企業須將眼光放長遠，考慮研發成果在5年乃至10年后的行業水平與應用情況，為企業占領市場打出提前量。而對于走引進創新路線的企業，在技術引進時應以解決當下面臨的實際應用問題為重點，優先考慮成熟度較高、能夠對目前環保市場痛點“藥到病除”的技術。除此之外，企業應當做好市場調研，對產品的成本進行控制并對價格進行合理定位，在滿足市場技術需求的前提下，為下一步產品商業化做好準備。

無論采用哪種技術創新模式，對技術成果的知識產權保護措施都是必不可少的。前文提到環保行業中某些細分領域技術門檻較低，上手相對簡單，且技術上存在跟風效仿問題，容易導致市場混亂、市場整體技術創新進展緩慢。企業應當建立自身的技術壁壘，提高產品競爭力，為自己爭取寶貴的市場推廣時間，獲得市場聚焦。知識產權作為技術壁壘的有效憑證，是技術商業化的“基礎硬件”，是企業掌握創新成果

主動權的利器，更是產品在市場中立足推廣的籌碼。企業應充分利用專利等法律武器，建立技術壁壘，為技術創新保駕護航。圍繞商業機密與技術機密，從機理創新、生產工藝以及特種材料等不同維度進行技術專利布局，制定特有的專利申請策略，在我國不斷完善知識產權保護立法與監管體系的大背景下，已經逐漸成為時下高新技術企業的基本技能之一。

六、驅動資本活力，提高配置效率

無論哪種創新方式，都需要大量的科技研發資金作為支撐。企業除了利用自有資金進行研發外，還可以借助融資來保障現金流，或者以申報立項等方式獲得政府的資金支持。資金的投入是企業技術創新的基礎，環保企業應針對自身情況，設立長期、專屬的科研基金，為技術創新提供持續穩定的支持。

七、加強人才儲備，豐富人才結構

來自荷蘭代爾夫特理工大學，全球聞名的污水處理專家Mark Van Loosdrecht教授在2018年IWA世界水大會上提到：“技術創新需要一群特殊的人才，他們能夠將學校的知識與生產實踐的問題連接起來。這些橋梁式人才將最終帶領我們實現創新。”企業不僅要保證在研發上持續且固定的人力投入，更要注重積累人才儲備，打造能夠將物理、化學、生物等專業基礎知識與市場、工程設計、成本分析等多領域專業技能融會貫通的多元化、復合型創新人才梯隊。

對于想要通過產學研等形式進行合作創新的企業，需要指派專業人員對合作項目跟進，并保證科研機構、企業與市場之間建立良好的溝通，加快后期成果轉化的成功率和效率。有些企業會問，為什么我們明明成立了專門的科研部門，技術創新卻還是腳步遲緩？最根本的制約因素是缺少畫龍點睛的領軍式人才。此類既懂技術又懂管理和市場的復合型人才，可以在高效帶領團隊在技術深耕的同時，始終把控技術與市場需求相契合的大方向，掌握研發深度的火候，從高維度縱觀全局并高效推進創新研發進程。

八、定制合作模式

合作模式的選擇是影響企業引進創新和合作創新成功與否的關鍵。技術創新合作最重要的是雙方能夠優勢互補，在合作中各司其職，并保證雙方對創新成果的貢獻和回報成正比。針對環保企業自身背景和技術實力與目標引進技術的適配性評估，是一項綜合性較強、復雜度較高的工作，也往往是絕大多數環保企業所忽視的流程，跟著感覺走往往帶來的是巨大的心里落差和低投資回報率。企業可通過第三方機構專業評估雙方優劣勢，從而量身定制合作方案，并為雙方建立暢通良好的溝通渠道，以確保信息對稱、分工合理。

九、注重技術驗證，獲取市場認可

技術研發完成后，將成果商業化并在市場中進行應用和推廣是企業技術創新的最終目的。技術驗證與市場認可是成果商業化的必要環節，可通過以下流程進行推進：

（一）推動中試驗證，完成初步測試

該過程要解決的問題是：如何釆用工業手段、裝備，完成研發過程中從實驗室小試到規模中試的整套流程，并有效采集系統各項技術與經濟指標。中試驗證也可能包括對初步研發成果的進一步創新和優化。

（二）開展示范項目，進行專家評審

中試順利完成后，企業需與行業內知名業主合作開展有示范效應的項目，并在項目中通過專家評審等形式對技術的先進性和適用性等進行更進一步的驗證。

（三）獲取產品認證，取得市場認可

企業可以通過獲取權威機構對產品和設備認證等途徑，借助專業機構的行業公信力，提高產品的市場競爭力。同時，企業在技術應用初期，要慎重選擇項目與合作伙伴。可與行業中有公信力的知名企業合作，盡量以地點、處理要求比較典型的項目為起點進行行業經驗的拓展。另外，還可以通過開展示范工程參觀的形式，將技術成果面向市場進行開放展示，讓其他客戶眼見為實，從而以最直觀的方式讓潛在客戶產生對技術的信任感。

十、成功案例分析

以由荷蘭代爾夫特理工大學研發、Royal HaskoningDHV公司商業化推廣的好氧顆粒污泥(AGS)污水處理工藝Nereda為例。該工藝從實驗室研發到工程應用歷經十幾年時間。最近5年，該工藝迅速被各大洲50多座污水廠采用并投入運行，是技術創新成果轉化較為成功的一個案例。它的成功因素包括：

（一）荷蘭以水委會為核心的平臺運營機制

水委會是荷蘭最為古老的民主機構之一，為國家制定水行業發展策略，負責本國與水有關的大部分事務，在國家的環境管理方面發揮著重要作用。水委會所建立的平臺將荷蘭水領域相關的政府部門、科研機構和企業緊密聯接，同時促進荷蘭與德國等其他國家研發機構與企業的合作交流。水委會作為荷蘭國家水務的管理者，它對Nereda技術研發和推廣的大力支持起到了至關重要的作用。水委會高效的跨領域資源調配，成功將常規的15年研發-商業化周期縮短到5年。

（二）工藝技術先進性與市場需求適配性高

好氧顆粒污泥技術相比傳統活性污泥方法，具有沉降性能更出色、污泥濃度高、無污泥膨脹等優點。能耗更低而且無需投加化學藥劑，并且占地更小，降低了建造和運行成本。

（三）多層面的持續資金支持

該項目從研發到商業化，獲得了包括應用水研究基金會(STOWA)、水委會、代爾夫特理工大學、Royal HaskoningDHV等機構10年不間斷的資金投入。

（四）復合型人才領軍與多維度人才合作

Nereda這項技術能夠成功實現商業應用，與大學和企業間的緊密互動是分不開的。讓工程師、科學家、產品經理和市場更好互動的創新合作模式是項目成功的要素。成功的背后還有一個很重要的牽頭者Helle van der Roest。他作為Royal HaskoningDHV的前商務拓展和技術專家，很好地充當了大學研發和企業的橋梁角色，促進了研發成果的商業轉化。

（五）系統性項目合作與市場推廣規劃

Nereda技術通過實驗室驗證后在2003年進行中試，于2005年與荷蘭的一家知名乳制品企業合作了第一個日處理規模為250噸的示范性應用，并在南非、葡萄牙各自開展了示范項目。隨后，Royal HaskoningDHV與荷蘭水務局、三星、Endress+Haus，HACH、北控水務等多家大型企業及政府部門合作，迅速拓展荷蘭本地和全球市場。

環保行業的本質是技術服務，新環保時代將是技術的時代、研發創新的時代。污水處理行業經過長足的發展，已經從工程模式逐漸過渡到服務運營模式階段，并將率先進入數據運營時代，最終連接進入并成為城市物聯網不可獲缺的部分，真正完成行業的核心價值提升。