环保企业创新创业路径

高嵩，江苏省（宜兴）环保产业技术研究院院长，企业管理战略专家，高级工程师，清华大学工程博士。围绕推动中国环保产业创新发展，组织并主持多次会议、创新创业大赛及研讨沙龙，对环保产业的创新创业体系建立具有深刻的理解和丰富的实践经验。目前，还担任多家创业公司董事，同时还是科技部中长期科技发展规划生态环境领域产业组副组长，国家“十四五”水专项接续战略研究产业组和总体组成员，科技部科技预测（2019）工作小组成员。

从水处理行业的变迁史来看，环保行业就是在不同的历史时期，为了解决人与环境之间的问题，不断整合当时最适用的技术而形成的各种解决方案，同时在过程中不断产生新的问题，再去寻求新的方案解决问题。而面对行业变化慢、创新周期长、短期回报难等问题，如何加速水科技成果转化推广至关重要，需要结合需求，整合所有资源协同创新，才能做出更好的产品，这才是创新的本质。

水处理行业的变迁史：以需求为导向，不断整合最适用技术而形成各种解决方案

从污水处理的历史来看，其发展历程已经超过了100年，这期间污水处理的功能定位发生了三次重大变革。19世纪初，在美国马萨诸塞州的劳伦斯镇，工业革命在为小镇带来迅速增加的财富和人口的同时，也带来了日益被污染的水源和水中的伤寒病菌。此时，在劳伦斯附近的麻省理工学院的一位微生物学专家—威廉·塞奇威克教授，通过当时最新发明的显微镜和化学分析，得出伤寒来自被污染的饮用水。为解决公共卫生的需求，结合当时的先进科技，这位现代公共卫生之父立即推动在劳伦斯设立一个简单的处理站，被认为是现代污水处理工艺最早期的企业，并由此研究衍生了生物膜法。劳伦斯站建成三年之后，整个城市的伤寒发病率降低了80%。在劳伦斯站建成50年之后，两位哈佛教授的研究结果证明，美国的人均寿命从1900年的47岁提高到了63岁，其中一半的贡献都来自污水处理技术。

20世纪50年代，因工业化生产导致大量氮磷营养物排放到自然水体，水体富营养化问题凸显，脱氮除磷成为污水处理的另一主要诉求。1973年，被誉为生物脱氮除磷之父的James Barnard博士，在原有工艺基础上，将缺氧和好氧反应器完全分隔，污泥回流到缺氧反应器，并添加了内回流装置，缩短了工艺流程，也就是现在常说的缺氧好氧（A/O）工艺；1974年Barnard博士又开发了最早的强化生物除磷工艺（EBPR）。通过不断的研究和验证，Barnard博士最终发明了能同步脱氮除磷的工艺（BNR工艺），案例遍布美国、欧洲、加拿大、澳大利亚、新西兰、中国、巴西等国的数千座污水处理厂，被广泛认为是近代污水处理最重要的创新之一。同时，在污水处理厂建设过程中，当时微生物科技、建筑工艺和管网技术等先进技术也促进了新的水处理工艺的诞生，推动污水处理厂逐步成为城市建设的标准配置，同时也成为一个巨大的资产。

随着水污染加剧、水资源短缺严重，人类对水质提出了更高的要求，开始关注城市污水资源化，污水处理回用技术兴起。在登月期间，肯尼迪总统特批了10亿美金用于研发反渗透技术，以运用于太空，使太空船不用运载大量的饮用水升空。结合先进的材料工业，最终形成了反渗透膜，被誉为肯尼迪对于全世界领域最大的贡献。20世纪70年代美国在二十一水厂率先开始利用反渗透技术将污水处理至饮用水标准，并回灌到地下水，开创了污水资源化之先河。2000年左右，反渗透技术在新加坡发扬光大。为解决本国水资源极端匮乏的问题，加之当时反渗透技术的应用成本已在可接受范围内且技术成熟，新加坡提出新生水（NEwater）技术路线，即城市污水经过常规二级处理后，再经过反渗透处理等工艺获得达到饮用水标准的新生水。这是污水处理厂的第三次重大变革，即污水处理厂可以成为城市的第二水源，有效解决未来城市的水资源危机。污水处理厂的资源能源属性同样在奥地利的Strass水厂有所体现，基于碳源浓缩以及侧流厌氧氨氧化，污水处理厂实现了100%能源自给，从此打开了未来污水处理厂碳中和的大门。基于这些技术的应用，欧洲开始全面提出未来2030计划，把污水处理厂从现在单纯的保障人类的公共安全卫生、保障水资源，变成营养中心、能源中心和水资源中心。

目前，由于工业生产及化学药品的应用，水环境中的激素、抗生素以及各种新型污染物带来的环境风险问题受到越来越多的关注，欧洲一些国家开始进行污水处理厂四级处理，在污水处理的指标中加入相应的指标，但目前工艺路线还较为昂贵。如德国巴登-符腾堡州对污水处理厂的四级处理升级投资6200万欧元，其中13座已在运行，医药残留物是主要的微污染处理对象。综上所述，环保行业就是在不同的历史时期，为了解决人与环境之间的问题，不断整合当时最适用的技术而形成的各种解决方案，同时在过程中不断产生新的问题，再去寻求新的方案解决问题。

加速水科技成果转化推广的要素：社会重大需求、创业及技术验证与示范的中试平台的建立

2018年，全球高端水环境技术市场咨询公司Blue Tech Research以及荷兰的专家研究发现水处理技术的推广转化过程分为“应用研发—中试阶段—示范工程—早期应用—快速推广—成熟应用”6个阶段。而通过丰富案例分析发现，水技术从研发到成熟应用的行业平均时间为11～16年，时间周期较长。这让投资机构在想要投资一项污水处理新技术时感到非常沮丧，其风险投资基金的周期为2～5年，5年时间难以覆盖一个技术的成熟；如果在技术后期投入，也面临高新技术价格昂贵，利润快速缩减的情况，投资机构难以把握很好的时机。

然而，这些学者也观察到一些特别的现象，就是一些技术因为某些特殊原因，其推广转化周期能够缩短至一半以上，如紫外消毒、热水解、生物脱硫以及SBR技术等。究其原因，一是，社会重大需求是技术成果推广的首要驱动力，如英国爆发隐孢子虫的感染后，作为现代污水处理厂的标配技术—紫外线消毒技术倍受推崇和青睐，应用实例增加十分迅速。二是，优秀的商业模式设计。技术需求方与技术提供方通过建立合作企业的形式进行关系绑定，使得技术研发与转化更具有目标性。如帕克公司的生物脱硫技术，在20年间迅速积累了大约100项工程应用业绩，这样的推广得益于帕克公司和石油巨头壳牌公司的联盟，双方围绕技术共同设立了合资公司，依托壳牌公司丰富的资源和资金支持，以这种方式开展的技术推广目的性强，转化效率高。三是，技术验证与示范的中试平台的建立。是技术成果从实验室走向市场的中间环节的重要设施与核心要素。国家水专项管理办公室在国际TRL定义的基础上，结合国内实际情况，将技术发展水平定义为“发现基本原理或看到基本原理的报道—形成技术方案—通过小试验证—通过中试验证—形成工艺包或产品、平台建设设计，技术方案通过可行性论证—通过技术示范/工程示范—通过第三方评估或用户验证认可—规范化/标准化—得到推广应用”9个等级。其中1～4阶段基本由高校来完成，8～9阶段由企业来完成，然而在5～7阶段的生产验证、产品开发以及相应的技术优化方面，我国缺少中立的机构从事技术的验证和示范工作，缺少技术验证、演示场地等基础设施等。中间链条的缺失是我国水科技成果转化推广面临的核心问题。

上述水科技成果快速转化推广路径探索经验对我国的启示为：社会重大需求下，技术推广获得强大助力、效率高；从荷兰等国的案例来看，创业是技术成果推广和产业化最高效的方式，多学科、产业与科技结合的联合研发，以及具有互信的协作创新能较大程度的提高创新技术成果转化的成功率和周期。最后，面向市场的技术验证与示范平台是水技术成果从实验室走向市场的中间环节的重要设施与核心要素。围绕我国水科技创新在中试以及示范工程等中间薄弱环节，可以从国家层面在基地建设、基金设立、技术孵化方面给予针对性的加强，推进完善我国水科技成果转化推广链条。

案例分析

（1）新加坡水科技创新和产业推广

新加坡水故事的起点，是这个国家为克服水资源匮乏问题而进行的努力和探索，经过50多年的持续工作，他们收获的不仅是本国水资源问题的解决方案，更是一个响亮的国际品牌和一套完备的水工业体系和科技创新体系。

成功的品牌塑造：利用独特的区域经济优势和NEWater产生的品牌效应，新加坡筹划设立了新加坡国际水周活动和以首任总理李光耀命名的新加坡水奖，以此来提高NEWater系统在全球的知名度和关注度，同时依托国际一流的智力资源集聚，使新加坡不断汲取新的水处理知识，吸引更多的优秀人才。2015年，新加坡已吸引全世界超180家水行业公司和26家私营水研究中心安家落户，环境及水务业为新加坡国内生产总值贡献了大概17亿新元的产值，创造了1.1万个就业岗位。

完备的水科技创新体系：围绕水科技创新从需求产生—形成创意—技术创新—技术验证—示范应用—市场化推广全链条，每一个阶段都有相应的扶持。最明显的是新加坡通过向全球发布技术指南，征集先进技术，优秀的技术成果可在水厂进行生产实验，政府在资金、现场服务和水质监测方面提供服务和监督，并组织行业专家、企业家和投资人做过程的优化指导。被验证的合格技术，进入NEWater的技术采购目录，也会很快获得投资人的青睐，这样的操作体系也是新加坡创新性企业大量涌现的主要原因。

（2）荷兰Wetsus快速创新

Wetsus（欧洲卓越可持续水技术中心），是一家世界顶级的水处理领域产、学、研平台组织，坐落在荷兰北部的一个小城市莱瓦顿，每年研发经费1500万欧元，其中330万欧元来自企业。目前，Wetsus基于科学的管理机制，组织100多家企业、聚集了50多位教授和200多名博士，开展23个主题、62个项目的研发工作，成果转化率高达40%，孵化企业27家。

Wetsus比较独特的模式是其研发项目由企业提出需求、支付费用，然后把需求细分成几个科学问题，每个科学问题找到相应的专家，再由Wetsus严格选拔招录的博士生构成项目核心实施主体，在Wetsus的多学科实验室和平台上开展紧密的研发合作和互动，增加了取得突破性成果的可能性。博士生能够从中清晰地认识产业发展的过程和定位未来的职业角色，而Wetsus对于博士生的综合培训教育计划，也使得博士生建立起高级项目经理的素质配置。

为鼓励尖端技术聚集形成集群并促进创新成果最大化转变成商业机制，Wetsus与水务公司以及商业、教育及政府部门，特别是卓越水技术中心（CEW）和水务联盟Water Alliance协同合作，为其大量的国际研究项目创造了良好的创新生态环境。其中，CEW主要面向成熟度中等的技术，为创新技术提供中试或者演示支持，对技术提出优化建议、工程化推广指导意见；而Water Alliance则为初创企业提供海水淡化、水质监测、污水处理和医疗废水等不同原水的相关环境下的技术测试、放大和示范场地，保证技术体系的快速推广。以这三家机构为中心，共同形成了“基础应用研究—应用技术开发—示范验证”的技术创新链条，也形成了世界上影响力最大的水技术集群之一—莱瓦顿水科技园。

（3）宜兴国合基地创新实践

为推动环保产业转型升级、提升国际化合作水平，环科园和企业打造平台—国合环境高端装备制造基地，一方面依托核心企业在环保高端装备制造领域专业的国际化合作与技术转移专业能力，通过引进的外方合资项目对有市场潜力的环保技术成果进行转化，实现技术企业孵化和市场运营。另一方面，寻找细分领域具有优秀技术产品的企业来园区落户，为企业提供相关标准化生产车间、厂房和设备，实现环保装备非标产品的模块化设计、标准化制造，提高环保装备制造业智能制造水平和信息化管理水平。同时平台也为入驻企业提供资源股权链接、管理咨询、市场咨询、供应链创新等服务，致力于打造国际领先的环保产业“技术转化平台、产业孵化平台和智能制造平台”。

我们结合创新规律和具体案例，认为创新结合需求，把所有资源整合成为更好的产品是创新的本质，对于环保企业而言，无疑更需要资源协同，更需要聚集区的引导、组织作用，持续探索形成我国环保创新创业路径。