环保技术创新未来发展趋势解读

■ 陈 飞 王佳莹 周增禹 王禹浪

一、环保技术创新的整体方向

环保技术一直以来都是多学科底层技术在环境修复场景下的创新式和集成式应用，深科技底层技术的突飞猛进不断给清洁技术的技术创新带来突破性的灵感以及崭新的切入视角和思考维度。尤其随着清洁技术智能化需求的不断增强，新材料和智能硬件在环保领域的应用已层出不穷。目前一些发达国家在人工智能、纳米新型材料、清洁能源等前沿技术领域均取得了显著的突破，海外的环保技术创新目前也多集中在深科技与传统环保科技的交叉领域。配合我国的环保产业发展趋势，如何将新兴科技与中国环保应用场景高效集成融合将成为我国环保技术创新的重中之重。打破各产业之间界限，使环保产业与生物技术、新能源、新型材料、大数据、人工智能等领域协同纵深发展，将真正促进环保技术创新突破瓶颈，加速环保产业的转型和升级。

以水处理行业为例，中国工程院院士曲久辉指出未来水处理行业的核心技术将以生物、材料、信息技术三个维度的融合作为重要发展方向。将成熟环保技术与生物、材料和信息技术交叉融合，能够有效改善并强化污水处理效率，并推动污水处理行业迈向绿色循环经济。目前出现的技术融合形式包括：

（一）生物技术与水处理技术相结合探索新型脱氮除磷工艺

中国工程院院士彭永臻对新型生物脱氮除磷技术的未来发展寄予厚望。目前我国城市污水处理行业普遍存在的难题是污水脱氮除磷和污水厂优化节能。一些基于生物技术的改良型工艺例如短程硝化、间歇式循环延时曝气活性污泥法、低温厌氧氨氧化等技术已经日臻成熟。

（二）新材料技术与水处理技术相结合实现高效率膜处理工艺

近年来，纳米陶瓷及高分子新材料方面的技术革新为膜法水处理行业带来了新的增长契机。高性能膜材料可实现高通量、高选择性的污染物分离。有机微孔高分子材料合成方法与传统界面聚合成膜工艺相结合产出的超薄高分子膜，性能优异，未来在石油化工行业、水处理与净化、反渗透海水淡化等领域拥有广阔前景。

（三）信息技术与水处理技术相结合发展智慧水务管理

智慧水务作为智慧城市的重要组成之一，是水务运营的发展方向，也是时下的热点之一。智慧水务将借助新一代无线网络、物联网、云计算等信息技术，通过智能传感系统的实时监测，水处理工艺各个环节的数据将被高效收集整合，并用于智能化操作系统的实时模拟和策略制定，从而使水厂运行实现数据化智能化管理。

二、中国环保行业技术创新现状

随着我国经济的迅速腾飞，国内环保产业在过去的二十年遇到了全球前所未有的井喷式需求，制造业的飞速发展带来的环境问题，使环保市场产生了巨大的技术需求缺口。我国环境保护产业进入了高速发展期，但是行业发展速度快并不代表发展质量好。大量环保技术公司、工程公司缺乏足够的技术沉淀，在面临巨大的市场机会时，只能疲于拿项目和做项目，为科研及创新分配的资源严重不足。环保行业的竞争日趋激烈，企业核心竞争力的提升需要依靠强大的科技创新能力，只有进行不断的技术创新，才能使复杂的环境问题迎刃而解，推动企业在激烈的竞争中奋勇前进，牢牢把握未来的发展机遇。

（一）技术创新难点

1.市场倒逼给企业带来挑战

据统计，10年前，环保行业公司数量不足1万家。如今，这个数字已经达到了5万左右，剔除掉2018年倒掉的企业，2019年仍然正常运营的企业也有4万家左右。然而企业数目的增长却未给行业在技术层面带来质的飞跃，在行业近十年的“野蛮生长”过程中，大部分企业并未开发出针对我国复杂环境问题的有效硬核技术。目前整个行业面临的问题是，企业技术发展的速度跟不上项目需求提高的速度，企业在很多项目上面临治理难度大、处理成本高的难题。

2.行业认知理念的桎梏

不同于其他行业，环保行业由于自带公益属性，一直被认为是一个纯投入行业。以达标为目的的单一导向使整个行业的发展缺乏投入创新和研发的动力。但实际上环保行业的技术创新能够带来更大的经济效益。例如，废水中的有机物可被转化为沼气回收利用，通过技术创新，还可将废水废气中的硫化物、硫酸根等转化为单质硫磺作为肥料再利用；又如废水废气中重金属可以通过创新技术分别筛选出来，实现资源回收再利用，从而创造收益。如何建立环保产业与其他产业产能的供需关系，真正形成产业价值闭环，是打通环保产业经脉的关键，也会改变各阶段投资机构对于环保产业的固有认知，真正推动理性高效的战略性资金进入。

整体来看，我国环保企业的主动创新意识还较为滞后，受地域和地方关系的限制，普遍存在技术和工程模式上照搬成法、因循守旧的现象。当一些企业在某地区采用了较为创新的技术，取得了良好的项目成果后，其他地区往往会争相效仿，根本原因是由于技术门槛高度不够。

3.企业资金投入与创新人才缺乏

我国环保技术研发的主要推动力量来源于科研院校，企业普遍缺乏自主研发计划与资金投入。行业中绝大部分企业出于成本与效益的考虑，没有设立研发部门或研发人员占比较小。由于项目施工任务紧、压力大，企业有时还不得不将研发人员抽调到各项目上，自然会忽视自身技术研究发展的“诗和远方”，导致了创新动力不足。另外，大量环保技术的创新源自学科间的交叉互通，目前我国各学科发展相对独立，培养的专业性人才居多，如何挖掘培养善于学科横向交叉应用的复合型人才也是产业持续创新的成功关键。

4.技术引进供需双方认知差异

海外先进技术引进作为技术创新的手段之一，存在着诸多难点。一是源生环境差异，我国实际环境和海外技术源生环境存在差异，海外技术在中国市场的适用性需要进行评估。二是商业模式差异，国内外企业在业务覆盖范围、职能划分、规模人数、商业习惯等方面的差异以及对合作企业所在国家法律政策、清关流程不了解等问题，也为国内企业的技术引进带来不便。三是文化差异，国内外企业在企业文化、民族文化上的差异，导致合作双方的沟通受到影响，无法达成理想的合作。对于技术引进供需双方认知差异问题，生态环境部的《关于促进生态环境科技成果转化的指导意见》（以下简称《指导意见》）建议，充分利用技术转移机构的信息资源和专业优势，最大程度提高转移效率与成功率。

5.创新成果转化困难

《指导意见》指出，生态环境领域大量科技创新成果亟待“最后一公里”的转化应用，而成果转化的难点主要表现为以下几点：一是科学化的成果转化技术评估方法及平台缺失；二是二次研发不完整，工程化和产品化存在短板；三是技术交易市场不成熟，缺乏有活力的专业咨询机构；四是金融服务体系不健全，成果转化缺乏持续动力。

（二）环保技术创新的途径

我国环保行业可以通过以下途径来实现技术创新升级：

1.自主创新

环保行业内一直不缺乏勇于自主创新的先驱者。一方面这些企业本身具备良好的自主创新意识与企业家精神；另一方面他们更是看到了自主创新给企业所带来的收益，因为新产品一旦投入市场并获得用户广泛认可，产品的技术壁垒将会为企业带来宝贵的市场推广时间以及市场聚焦，最终转化为可观的企业知名度与实际利润，完成自主创新内部投资的高效退出并实现持续投入的良性循环。北京碧水源科技股份有限公司等一批国内环保巨头都在自主技术研发上进行了大手笔的投入，并将其作为掌握未来竞争优势的关键。规模较大的企业因为资金相对雄厚、人才储备充足、市场理解程度高，具备从核心元件、设备到集成工艺流程和解决方案上的系统性创新能力。

中小企业尽管存在当下的资金与科技人才等资源限制，仍然可以通过整合需求与自身优势，在技术上开展局部性创新，针对技术的某一环节进行创新和优化，实现技术产品的局部性优势，并借助精准的市场投放与应用验证逐步提升技术创新的系统化程度，在市场验证过程中不断从客户反馈获得灵感，完成交互式创新。比如在环境监测领域中，企业可以通过使用新材料对传感器灵敏度进行提升，在数据收集与传输方法上实现云共享，在监测系统分析预警智能化等方面对技术方案实现多维度的创新和升级。

2.引进集成性创新

在整个过程中，需要专业机构对目标技术进行系统的技术评估以及市场适配性尽调，帮助企业降低技术引进风险和后续研发难度，制定相匹配的商业模式，帮助双方高效地进行后续合作规划。

3.产学研联合创新

产学研合作本应是技术转移中效果较好且最具前景的途径之一，通常包括合作研究、联合开发、合资生产以及非职务发明人技术入股等模式与企业进行合作。这种模式能够扬长避短，实现企业与合作者之间的优势互补，以一种更低成本及风险的方式实现技术创新。

然而，企业在与科研院校的合作过程中，常常低估了产学研的长周期性以及商业化难度。在创新成果转化的过程中，企业应考虑全方位主导研发，让高校的知识和技术资源真正与市场需求相结合，由市场需求引导研发方案和资源配置。同时，各级政府利用资源整合平台化优势，以创新生态环境科技成果转化政策为依托，引导环保企业、高校及科研机构，切实解决成果信息不对称、供需脱节、转化过程不完善等问题，建立完整健全、分工合理、高效协作的科技成果转化体系，打造环保产业技术创新的良性生态。

更具实力的企业还可以通过配置资金资源、派遣技术人员、依托项目引进等方式，与技术更为先进的国家地区开展技术合作，联动当地科研机构或企业合作伙伴进行联合研发，最终双方共同拥有研发成果。

无论采用以上哪种创新路径，技术和产品的升级改造只是科技创新的基础维度，企业需要同时围绕自身技术优势，完成上下游产业链的应用领域拓展、解决方案集成优化以及服务模式创新，真正为客户创造更多实际价值，才能使科技创新的红利持续释放，完成科技创新投资的闭环。

三、把握政策天时，熟谙红利周期

在过去几十年的发展过程中，环保产业构建形成了政府引导与市场化相结合的运营机制。环保产业的市场规模由国家节能环保目标所决定，国家为环保制定的法律和标准发挥着政策引领的作用。从环保产业的发展轨迹来看，政策不仅明确了方向，更起到了基石作用。环保企业的快速发展很大程度得益于政策红利所激发的市场体量释放，行业优惠政策所创造的宽松市场环境以及政府在财税方面的充分投入与支持。

(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，磨擦系数低，滑动性好，耐腐蚀等特点，在煤炭行业用于输送磁铁粉、煤浆的管道和设备的衬板，还能防噪音，但该衬板容易起毛面。在对摩擦阻力要求不严格、需要降低噪音的场合，使用该衬板效果良好。

近年来，政府全方位大力推进水十条、土十条、气十条等政策法规，这些政策法规的出台带动了工业废水处理、黑臭水体修复、污泥减量与处置、有机污染场地修复、VOCs处理、固废资源化、危废处置等领域的发展。环保企业必须深入研究国家相关政策，找准发力方向，以技术创新为驱动，才能顺利地驶入发展的快车道。在自主创新过程中，需要深刻调研政策红利释放周期和市场响应发酵周期，从而制定相应的自主创新方案和研发流程管理计划，遵循政策与市场发展规律和节奏，在对的时间高效完成对的事情。

四、聚焦市场痛点，精准定位客户

目前，面对繁杂的市场机会和自身有限的资源，环保行业需要精确定位市场需求、针对市场痛点进行技术创新。

（一）精确定位创新支点

研发初期，需要进行详尽调查，掌握环保细分领域的产业规模、经营状况、技术装备水平、市场供求关系等现状，并结合现状来准确判断发展趋势，为下一步制定研发计划提供可靠的理论依据和数据支持。分析企业自身的优势，在知己知彼的前提下精准地确定目标开发方向，避免由于预判错误造成的重复性开发或者无效开发。

（二）直击客户核心痛点

企业研发产品首先要明确产品的存在能够解决行业中哪些实际问题。市场现存的一些痛点是显性的，为技术研发提供了直观的方向，但同时也面临着激烈的研发竞争；另一条有效路径是挖掘隐形痛点，环保技术企业需要和目标用户共同互动分析。作为技术方案提供者，企业可以从处理效率、投资成本、工艺性能、运维管理等方面切入分析，帮助用户找出并解决痛点。环保企业技术创新若能发现市场痛点并直击痛点，便把握住了市场的核心诉求，为企业发展创造更大的上升空间。

例如在污泥减量与处置领域，技术的不断进步使污泥处置方法由简单的堆积填埋发展为系统性的无害化处理，在这个过程中，污泥含水率却并未显著降低。目前，绝大部分的水厂只能将污泥含水率降低到80%左右，如果用来堆肥、填埋、焚烧，就必须保证污泥含水率不高于60%甚至是50%。因此污泥处置的核心痛点在于如何高效降低含水率。高效污泥干化药剂、脱水设备以及不产生二次污染的处置工艺方面的技术突破应是该问题的解决方案。其他领域同样存在相似的痛点，例如有机垃圾资源化、重金属污染土壤修复、污水厂臭气治理等问题都是行业中亟待解决的难题。

市场痛点并非一成不变，药到病除之后还会有新的痛点产生，比如对处理效率和污染负荷波动条件下稳定性更高的期待。技术的创新升级是一个不断完善、不断优化的过程，也是不断解决新的用户痛点的过程。因此，研发过程中保持与客户的无障碍高效沟通，通过各阶段测试收集客户反馈，及时调整研发策略，与目标客户进行交互式开发是自主创新的成功关键。环保行业如同为环境问诊，通过技术解决污染难题。治病须治本，环保技术创新必须瞄准市场痛点，打通产业经脉，让技术拥有造血功能，才能真正为企业自身和行业发展注入新活力。

五、打通技术脉络，建立技术壁垒

根据不同的创新方法，企业需要从以下几个层面进行技术考量与整体规划：技术的适用性、技术的先进性、技术的成熟度、技术的成本和价格、技术壁垒与知识产权保护。

明确产品/技术的市场定位后，首先要在众多技术中选择最能解决市场痛点、满足市场需求且能与公司自身优势、背景相结合的技术。采用自主创新或者合作创新模式的企业应着重考虑核心技术先进性在时间维度的动态发展。由于环保技术的研发周期较长，企业须将眼光放长远，考虑研发成果在5年乃至10年后的行业水平与应用情况，为企业占领市场打出提前量。而对于走引进创新路线的企业，在技术引进时应以解决当下面临的实际应用问题为重点，优先考虑成熟度较高、能够对目前环保市场痛点“药到病除”的技术。除此之外，企业应当做好市场调研，对产品的成本进行控制并对价格进行合理定位，在满足市场技术需求的前提下，为下一步产品商业化做好准备。

无论采用哪种技术创新模式，对技术成果的知识产权保护措施都是必不可少的。前文提到环保行业中某些细分领域技术门槛较低，上手相对简单，且技术上存在跟风效仿问题，容易导致市场混乱、市场整体技术创新进展缓慢。企业应当建立自身的技术壁垒，提高产品竞争力，为自己争取宝贵的市场推广时间，获得市场聚焦。知识产权作为技术壁垒的有效凭证，是技术商业化的“基础硬件”，是企业掌握创新成果

主动权的利器，更是产品在市场中立足推广的筹码。企业应充分利用专利等法律武器，建立技术壁垒，为技术创新保驾护航。围绕商业机密与技术机密，从机理创新、生产工艺以及特种材料等不同维度进行技术专利布局，制定特有的专利申请策略，在我国不断完善知识产权保护立法与监管体系的大背景下，已经逐渐成为时下高新技术企业的基本技能之一。

六、驱动资本活力，提高配置效率

无论哪种创新方式，都需要大量的科技研发资金作为支撑。企业除了利用自有资金进行研发外，还可以借助融资来保障现金流，或者以申报立项等方式获得政府的资金支持。资金的投入是企业技术创新的基础，环保企业应针对自身情况，设立长期、专属的科研基金，为技术创新提供持续稳定的支持。

七、加强人才储备，丰富人才结构

来自荷兰代尔夫特理工大学，全球闻名的污水处理专家Mark Van Loosdrecht教授在2018年IWA世界水大会上提到：“技术创新需要一群特殊的人才，他们能够将学校的知识与生产实践的问题连接起来。这些桥梁式人才将最终带领我们实现创新。”企业不仅要保证在研发上持续且固定的人力投入，更要注重积累人才储备，打造能够将物理、化学、生物等专业基础知识与市场、工程设计、成本分析等多领域专业技能融会贯通的多元化、复合型创新人才梯队。

对于想要通过产学研等形式进行合作创新的企业，需要指派专业人员对合作项目跟进，并保证科研机构、企业与市场之间建立良好的沟通，加快后期成果转化的成功率和效率。有些企业会问，为什么我们明明成立了专门的科研部门，技术创新却还是脚步迟缓？最根本的制约因素是缺少画龙点睛的领军式人才。此类既懂技术又懂管理和市场的复合型人才，可以在高效带领团队在技术深耕的同时，始终把控技术与市场需求相契合的大方向，掌握研发深度的火候，从高维度纵观全局并高效推进创新研发进程。

八、定制合作模式

合作模式的选择是影响企业引进创新和合作创新成功与否的关键。技术创新合作最重要的是双方能够优势互补，在合作中各司其职，并保证双方对创新成果的贡献和回报成正比。针对环保企业自身背景和技术实力与目标引进技术的适配性评估，是一项综合性较强、复杂度较高的工作，也往往是绝大多数环保企业所忽视的流程，跟着感觉走往往带来的是巨大的心里落差和低投资回报率。企业可通过第三方机构专业评估双方优劣势，从而量身定制合作方案，并为双方建立畅通良好的沟通渠道，以确保信息对称、分工合理。

九、注重技术验证，获取市场认可

技术研发完成后，将成果商业化并在市场中进行应用和推广是企业技术创新的最终目的。技术验证与市场认可是成果商业化的必要环节，可通过以下流程进行推进：

（一）推动中试验证，完成初步测试

该过程要解决的问题是：如何釆用工业手段、装备，完成研发过程中从实验室小试到规模中试的整套流程，并有效采集系统各项技术与经济指标。中试验证也可能包括对初步研发成果的进一步创新和优化。

（二）开展示范项目，进行专家评审

中试顺利完成后，企业需与行业内知名业主合作开展有示范效应的项目，并在项目中通过专家评审等形式对技术的先进性和适用性等进行更进一步的验证。

（三）获取产品认证，取得市场认可

企业可以通过获取权威机构对产品和设备认证等途径，借助专业机构的行业公信力，提高产品的市场竞争力。同时，企业在技术应用初期，要慎重选择项目与合作伙伴。可与行业中有公信力的知名企业合作，尽量以地点、处理要求比较典型的项目为起点进行行业经验的拓展。另外，还可以通过开展示范工程参观的形式，将技术成果面向市场进行开放展示，让其他客户眼见为实，从而以最直观的方式让潜在客户产生对技术的信任感。

十、成功案例分析

以由荷兰代尔夫特理工大学研发、Royal HaskoningDHV公司商业化推广的好氧颗粒污泥(AGS)污水处理工艺Nereda为例。该工艺从实验室研发到工程应用历经十几年时间。最近5年，该工艺迅速被各大洲50多座污水厂采用并投入运行，是技术创新成果转化较为成功的一个案例。它的成功因素包括：

（一）荷兰以水委会为核心的平台运营机制

水委会是荷兰最为古老的民主机构之一，为国家制定水行业发展策略，负责本国与水有关的大部分事务，在国家的环境管理方面发挥着重要作用。水委会所建立的平台将荷兰水领域相关的政府部门、科研机构和企业紧密联接，同时促进荷兰与德国等其他国家研发机构与企业的合作交流。水委会作为荷兰国家水务的管理者，它对Nereda技术研发和推广的大力支持起到了至关重要的作用。水委会高效的跨领域资源调配，成功将常规的15年研发-商业化周期缩短到5年。

（二）工艺技术先进性与市场需求适配性高

好氧颗粒污泥技术相比传统活性污泥方法，具有沉降性能更出色、污泥浓度高、无污泥膨胀等优点。能耗更低而且无需投加化学药剂，并且占地更小，降低了建造和运行成本。

（三）多层面的持续资金支持

该项目从研发到商业化，获得了包括应用水研究基金会(STOWA)、水委会、代尔夫特理工大学、Royal HaskoningDHV等机构10年不间断的资金投入。

（四）复合型人才领军与多维度人才合作

Nereda这项技术能够成功实现商业应用，与大学和企业间的紧密互动是分不开的。让工程师、科学家、产品经理和市场更好互动的创新合作模式是项目成功的要素。成功的背后还有一个很重要的牵头者Helle van der Roest。他作为Royal HaskoningDHV的前商务拓展和技术专家，很好地充当了大学研发和企业的桥梁角色，促进了研发成果的商业转化。

（五）系统性项目合作与市场推广规划

Nereda技术通过实验室验证后在2003年进行中试，于2005年与荷兰的一家知名乳制品企业合作了第一个日处理规模为250吨的示范性应用，并在南非、葡萄牙各自开展了示范项目。随后，Royal HaskoningDHV与荷兰水务局、三星、Endress+Haus，HACH、北控水务等多家大型企业及政府部门合作，迅速拓展荷兰本地和全球市场。

环保行业的本质是技术服务，新环保时代将是技术的时代、研发创新的时代。污水处理行业经过长足的发展，已经从工程模式逐渐过渡到服务运营模式阶段，并将率先进入数据运营时代，最终连接进入并成为城市物联网不可获缺的部分，真正完成行业的核心价值提升。