图1  杨昆，男，工学学士，教授级高级工程师，毕业于北京工商大学，长期从事于膜技术和应用开发研究工作，参与多项国家膜产业发展和海水淡化产业政策的课题研究

目前，中国已然成为世界上最大的膜市场，涌现出一批市场表现活跃的膜技术企业和工程公司。在伴随膜工业高速发展的同时，肯定会出现一些不可避免的问题，如，超滤膜产能过剩？膜工艺用完的废膜如何处理处置？MBR膜生物反应器如何避免往大型化的方向发展等。近日，本刊记者便带着这些问题走进了国家环保膜分离工程中心，采访了长期从事膜技术和应用开发研究工作的杨昆主任。

膜工程中心助力膜工业

PROCESS：杨主任，首先请您给我们介绍一下国家环保膜分离工程中心（以下简称膜工程中心）？

杨昆：膜工程中心是国家环境保护部所属的工程中心之一，同时又依托于中国蓝星集团，是蓝星集团环保业务板块的支撑和对外窗口。在过去的20多年中，膜工程中心作为以国有大型企业为主体的创新体，在膜法水处理重大工程项目的实施上发挥了大型国有企业的资源优势和创新能力，为我国膜技术应用工程化领域重大项目实施发挥着重要的作用，例如，膜在海水淡化、钢铁，化工等行业大型项目的工程化中取得了很多的第一和之最。

中国蓝星集团是一个国有的大型企业集团，主要以基础化工和新材料生产为主要业务内容，其中环境业务在整个经营活动中所占比例很小，但是对于整个集团在节水、节能以及技术创新工作中发挥了特别重要的作用，近年来随着社会媒体舆论的关注变化，膜及相关业务引起越来越大的社会影响力，虽然我们这块业务总量还是较小，但是我们的优势在于拥有较全面的产业链：从膜材料研究、生产到组器化各个环节，以及多个膜技术应用开发和工程公司，这些工程公司涉及到膜技术应用的几个主要领域，例如：海水淡化、工业节水和污水回用，在长期从事业务的同时培育了一支具有专业知识和奉献精神的团队，高从堦院士是集团在相关学术领域的泰斗，在国内、国际上都具有很大的影响力。这些资源组成膜工程中心较强的研究和发展基础。

PROCESS：近年来，国家环保膜分离工程中心取得了哪些成绩？

杨昆：我们知道膜产业是二十一世纪新兴产业之一，创新对膜产业发展具有无以伦比的推动力。从这个角度看创新可以分为材料的创新、应用开发和工程化实施三个方面，过去几十年的发展表明：三者中任何一个环节的新技术、新工艺和新设备的应用都对这个产业产生了巨大推动力。

图2  蓝星集团国家海水淡化产业基地项目仪式

膜材料开发是基础研究，从上个世纪八十年代开始，高从堦院士的团队开发了我国自主知识产权的反渗透膜材料和组器，在反渗透膜材料树脂、界面聚合工艺和工装开发取得了突破，打破了国外膜材料的垄断。在上个世纪末，与天津工业大学在超滤膜材料研究取得的一系列成果一道奠定我国膜产业发展的新阶段。2009年开始，我们重点对纳滤膜材料的开发和生产工艺投入了较大的研究精力，目前初步建成了国内惟一一条纳滤膜生产线，纳滤膜技术是未来最具发展前景的分离技术之一，在化工特种分离方面、环境激素深度处理、重金属脱除、海水淡化以及苦咸水利用方面极具前景，是未来膜技术发展的战略方向。举几个典型的例子：纳滤膜分离技术应用于草甘膦农药水剂进一步纯化和浓缩；传统的氯碱工业烧碱工艺段离子电解槽富硝电解水的脱硝工艺工程化开发；除草剂、农业增产剂2、4-D酸工艺优化和污水资源化的开发，这些新工艺技术的应用对于提升化工企业经济效益将有很大的帮助，同时促进化工清洁生产的绿色、低碳化目标具有极大的意义。

由蓝星牵头的一些国家级重大工程项目对膜产业的发展起到了非常重大推动作用。2000年首先在太原钢铁水处理回用项目（7.5万t/d，其中脱盐部分3600t/d）上第一次大胆采用了双膜法工艺对污水处理实现了工业化规模应用，后来延续太钢的做法，在鞍钢、安钢及全国很多钢铁企业都采用双膜法污水回用工艺，经过十年的发展，双膜法污水回用处理技术已经普遍被钢铁行业所采用，并实现工艺标准化，使得钢铁行业吨钢节水指标大幅下降、推动了行业技术进步，这与太钢项目实施前大量细致的工作分不开，与当时任国家环保部副部长王心芳对膜技术大力支持是分不开的。正是当初一批具有创新精神的从业者的努力下，才有了今天膜技术大规模应用的好局面。

除此外，膜工程中心在海水淡化工程应用中所取得的成果也是非常多的。从“八五”、“九五”、“十五”到“十一五”，组织实施了一批国家级海水淡化示范项目，其中2011年实施的河北曹妃甸五万t/d海水淡化项目，是国内目前最大的膜法海水淡化项目。在北京市政府的支持下，为彻底解决北京水资源短缺而提出的城市发展战略部署，膜工程中心就百万吨级海水淡化项目可行性进行了初步研究和规划。可以说近年来，我们在膜材料的创新、应用研发以及重大项目的工程化应用这三个环节中，取得了很好的成绩。当然这也是蓝星集团整个环境业务板块通过不断创新所取得的成绩。

膜产业进展

PROCESS：近年来，我国膜技术自主知识产权实现产业化取得了哪些进展？

杨昆：我们今天所取得的成绩并不是一代人，一个企业的功劳，实际上是好几代人，很多企业共同努力的结果。我们看到：今天膜材料和组器的价格已经比十年前进口的价格下降了很多，一些不能进口的膜我们现在也能够自己生产了，很多膜的生产实现了产业化，中国的膜产业以其规模和应用深度正在影响着全球市场的发展。在膜技术应用领域涌现出了很多专业人士如徐平、秦菊芳、谭永文、李新民、谭士宾等企业人，以高老师为代表的一批学术前辈兢兢业业的工作，在这一时刻我们还应该缅怀石松、王英等老一代膜行业前辈，今天的局面正是在一大批志同道合推动者的努力下实现的。

图3  慈溪项目

前面谈到了创新对膜产业发展意义深远，现在市场上很多膜企业都是经历了从模仿到自主生产的过程，我想举几个非常具有代表性的例子，很能体现膜行业发展的特点，如超滤膜材料和技术的产业化过程。上个世纪九十年代，当时天津纺织工学院开发了用聚砜树脂拉伸工艺生产的中空纤维超滤膜，随着这一生产技术的推广和扩散，带动了全国超滤膜行业的发展，随后以聚丙烯晴（PAN）、聚醚砜（PES）、当前最热的聚偏氟乙烯（PVDF）树脂为材料制备的各种平板、中空纤维超滤膜的企业层出不穷，今天中国已经发展成为超滤膜种类最齐全的生产国，仅仅几年前国外新推出的热致相法PVDF材料工艺，很快就有中国企业掌握了该制备工艺，不但解决了PVDF材料的热拉伸工艺，而且亲水性改性也不差，无论是中空纤维的还是平板的，都已经处于世界一流水平，像天津膜天膜、北京赛诺、碧水源、上海斯纳普等公司的膜材料和组器开始出口就很说明中国市场一线公司的技术水平，一批小公司开始崭露头角，如杭州明清科技的产品甚至不亚于国外大公司的产品。这正好印证了马克思曾就市场对技术进步所起作用的一句话：“市场的需求是最大的推动力，它比十个大学所起到的作用还要大。”

膜技术应用过程的研究和开发是我国创新和形成自主知识产权最为广阔的领域，为什么这么说呢？中国在全球产业链中主要居于生产环节，特别是化工基础材料和中间体的生产，这些产品的生产工艺普遍存在能耗较高、排放严重等环境不友好特点，对以膜技术为核心手段进行改造存在广泛的需求，这种需求与其他发达国家产业特点有很大的不同，膜技术与工艺优化结合衍生了很多新兴业务，例如：我国农药、抗生素的生产企业，还有煤化工及其产品链上近年诞生了很多膜技术公司，如厦门三达、碧水源、万邦达、维尔利等，因此我们非常看好中国的膜产业。从膜技术支撑工业节水、节能的潜力这一角度来说膜产业还具有支撑未来中国经济转型的战略价值，遗憾的是做为政府和行业管理决策者们在这一点的认识上，还远远没有站在思想的高点上。

我一直认为：膜技术不是一个简单的学术分类，它的价值并不是膜自身体现的，也不是一个企业通过新技术应用带来的成本减少的价值，而是它与传统工业结合以后，为行业的传统生产工艺优化、吨产品能耗水耗指标降低而产生的价值，这也正是为什么我们把膜产业看做二十一世纪的新兴产业的原因。

膜工业亟待解决的问题

PROCESS：膜工业还有哪些亟待解决的问题？

杨昆：目前膜产业的发展存在很多问题，这些问题的解决对加快膜产业的进一步发展具有很大的影响。首先支撑膜技术发展所需要的基础材料研究领域，出现了人才荒，具有严谨科学态度的研究人员越来越少。研究质量下降是我国长期以来科研项目管理体系重大缺失的具体体现。从膜用树脂、含氟树脂、无纺织布、改性剂的工业基础支撑来看，我国目前树脂工业发展水平还难于支撑膜性能大幅改善，国内现在做膜所用的树脂、无纺布大部分都是进口的。大家都看到膜市场琳琅满目的各色产品，殊不知支撑产品的基础技术和材料都是进口的，产业链中此问题得不到合理解决的情况下，市场只是一个表象。

另外一个瓶颈就是膜产品及应用的标准体系严重不健全，在市场还没有建立起一个客观真实认知体系的时候，任何招投标甚至专家评审都可以不足为据，关于行业标准体系的建立，我们都知道水处理行业是最大的非标准领域，即它所采用的管配件、工艺参数全都是企业提出来的，至今没有上升到行业，即使经过市场多年的发展上升到了行业中，也没有成为行业强制性的实施标准。这种非标现状限制了别人，形成市场门槛，从某种角度说是一种垄断的形式。即使是在有产品标准的情况下，市场仍然缺乏第三方评价机构，实际上膜产品的技术参数需要非常严格的检验和评价，而现实情况是：可能连生产膜的人自己都不知道所生产的膜的分子量和截留率，以及膜表面是怎样的。

推动膜的标准化体系和规范，以及相关的第三方评价机构的建立，我认为首先应该由政府推动、投入资金，因为政府对于对理顺经济秩序，提升行业发展具有首要责任；然后需要行业协会牵头，在“十二五”或之后更长的时间范围内，把它作为一个国家推动的重大课题来组织和实施。我们不必追求满足所有人的利益，让行业普遍接受，只要在不断完善的过程中，市场逐步推出各方认可的第三方评价来规范市场，我相信大多数人都会支持这个想法。

图4  BDA项目

PROCESS：您之前在投到《流程工业》杂志的文章中提到：2010年的中国超滤膜年产能已经远远超过市场需求，即产能过剩。主要是因为制膜企业太多？还是因为膜产品没有在它能够应用的领域得到充分利用？如何解决这一问题？

杨昆：与我国大多数制造业遇到的问题一样，这两方面的原因都存在。一方面据估计超滤膜企业产能严重过剩，一般膜生产企业的产能利用率在15%~50%左右。市场上投资50万元就能建成一条中空纤维膜的生产线，由于中空纤维膜生产技术简单，成本很低，这个产品正好符合我国中小膜企业发展的特点，这样的结果就是大量的低端技术造成超滤膜市场价格偏低。这部分中小型膜企业所生产的超滤膜中，性能稳定、高通量、高抗污染性和低断丝率的超滤膜并不多，大多数生产厂家在追求低成本的怪圈中生存。

实际上，超滤膜的应用市场还远没有挖掘透，2010年国内消耗超滤膜80多万支，反渗透膜40多万支，两种膜的膜表面积比大概是5:3；而在国外所消耗的膜表面积比例大概是10:1，即超滤膜是反渗透膜的10倍，所以这说明超滤膜市场，以及它的应用范围开发得还远远不够，实际上超滤膜的应用潜力还有待开发。近年MBR工艺在市政污水回用领域呈现良好的发展前景，相信“十二五”期间膜产品的需求将达到200亿以上，特别是在市政领域的需求将以巨大需求形式暴增，因此相比反渗透膜，我们更看好超滤膜产品的发展前景。

PROCESS：膜工艺用完的废膜，如果处理不当又将成为难降解的固体废物，目前我们都对废膜采取怎样的处理措施？怎样才能避免此问题产生？

杨昆：这个问题非常具有探讨价值，现在处理废弃膜的方式就是把它扔到生活垃圾中，像处理大部分固体废弃物一样采用填埋的处理方式，以后的环境很可能会因此受到影响。

膜开发中主要研究的是材料，最早做超滤膜所用到的材料是聚砜（PS）、聚丙烯晴（PAN）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE），后来还做聚醚砜（PES），目前用得比较多的材料是聚四氟乙烯（PTFE）和聚偏二氟乙烯（PVDF）。随着材料不断的改进，材料的化学稳定性越来越好，抗环境的劣变性越来越高。如氟树脂材料即使放在强酸碱溶液中，它的化学性质短时间内也不会有太大改变；在抗强氧化环境中，它的稳定性也很好；把它烧到100℃以上它还基本保持原形态。这些废弃膜材料就会对环境产生一定影响了，因为氟碳骨架的这种化合物在自然环境中是不存在的，以前氟材料只在航天工业和军工产品中使用。

我们也在申请这个方向的项目，同时与一些专业机构共同推动这一事业，实际上这个问题孕育着未来的一个产业。

PROCESS：目前国内一味追求MBR膜生物反应器大型化，这在现阶段工程应用中出现了不少问题，请您分享您关于此问题的看法？

杨昆：MBR在国外都是用于中小城镇、村镇或是临时居民点的污水处理技术，而在我国，MBR规模动辄上万吨，甚至上十万吨。我们刚刚参加了北京排水集团在清河污水厂组织的MBR技术研讨会，清河污水处理厂分为一期、二期和三期污水处理回用工程，未来将建成40万t的规模。北京市现有有18个再生水厂，未来“十二五”末将达到26个再生水厂，从目前情况看MBR在污水再生处理的工艺上存在很多问题，特别是能耗偏高，MBR厂家给的能耗标准与实际生产消耗大约差十倍以上，除此外，膜在使用过程中很容易被污堵，洗膜的频率极高，这些问题说明我们对膜工程化的认识上还存在问题。

国外实践表明：MBR比较适合于污水处理量在50t/d~2000t/d这个范围以下使用；采用分置式的MBR也是一种很好的选择；污水处理量超过5000t/d，比较适合用连续微滤（CMF）处理技术。今年，北京市高碑店小红门污水处理厂大致确定将会采用CMF技术，我想这也是市政设计院、污水厂及工程公司来回交流的结果，而且从整体投资来算：CMF的投资要低于MBR。由此来看在工程化放大的过程中，膜的应用形式将会发生较大的变化，过度生硬地套用一个技术指标都会带来问题，我们认为随着处理规模放大，MBR并不是最佳的选择。

京津地区膜产业较强，加快推动这块产业发展，并使之成为北京高端制造业的重要组成部分已经成为北京市科技战略发展的共识。

PROCESS：膜工业未来发展之路上还存在哪些问题，希望您提出来以引发《流程工业》杂志读者的思考？

杨昆：首先应明确：膜工业发展以市场拉动行业为主，政府和行业协会有所推动但是作用有限，这是我们的基本认识。膜行业特别适合于中小企业来发展，这些年来，很多制膜企业、膜工程公司都成长为上市公司，但没有哪家企业是单靠政府支持的来维持的。

另外，膜行业的分散度较高，层次不一。总体来看，核心技术比较缺乏，上规模的企业很少，现在销售上亿的膜生产厂家有两三个，主要以市场开发和应用开发为主，目前支撑膜发展的基础研究和应用研究还是相对薄弱的，虽然我国必将发展成为世界上最大的膜市场，但未来十年还难以称为膜核心技术的创新来源。

最后，呼吁膜工业首先需要具有创新精神的企业家，希望国家能从工业节水政策角度给予一些合理的支持，关键要避免浮躁，树立起正确的膜科技发展观，以促使膜环保技术继续稳步发展，利国又利民。