哈工大梁恒：技術突破+產學研融合下，膜在市政污水處理領域的應用思考

時間：2025-05-21 09:56

來源：中國水網

作者：劉彤整理

3月27-28日，“2025（第二十三屆）水業戰略論壇”在北京召開。會上，哈爾濱工業大學環境學院院長梁恒以“膜在市政污水處理領域的應用思考”。從技術突破與產學研融合雙視角，剖析市政污水處理的未來方向。

梁恒指出，中國特色的高等工程教育應與產業需求深度綁定。若脫離行業實際發展技術原理，將難以突破“卡脖子”難題；而產業界需為人才培養指明方向，推動知識結構從單一專業向綜合交叉轉型。他強調產學研合作不能止步于技術輸出，而應以“人才團隊”為核心，構建“共同培育-價值共創”的長期生態。

會上，梁恒從膜技術的存量突破、增量突破、變量突破以及產學研的質量突破多方面進行了詳細介紹。

梁恒

01場景創新+材料創新+交叉創新，膜技術突破的核心路徑

存量時代，場景創新成為核心突破口。梁恒指出，當前多數污水處理工藝均面臨著降碳的難題。傳統工程評價體系偏重于污染物去除效果，而新型環境治理理念需在場景創新中綜合評價工程的能耗、藥耗、水耗、人力以及直接排放等。

膜技術如何實現增量突破，關鍵在于材料創新。傳統材料的研發路徑，單純依賴組件優化等已難實現通量與分離效率的跨越式提升。梁恒提出“+材料”多學科交叉——材料基因組工程，與材料性能相關的因素被定義為聚合物的“基因”，通過基因組合或編輯設計出虛擬聚合物，建立的聚合物結構-性質關系，預測“虛擬聚合物”性質。根據性能需求進行篩選，并采用實驗或理論計算驗證結果可靠性。

變量突破的實現路徑需立足交叉創新。

作為以化學、生物學科為基礎的技術，當前膜技術的性能瓶頸本質上源于化學原理認知的局限性，梁恒提出采用“+化學”多學科交叉——定向、有序、可控的合成化學，通過大環分子的有序排列制備具有定向結構的亞納米級孔隙膜，相比無序排列的高壓膜，可提高一個數量級的通量和數倍的分離效能，是未來高性能膜領域的發展方向。

人工智能技術的融合正為膜法水處理帶來革命性運營范式。“+Al”多學科交叉——大數據與自主學習控制膜污染，使機器學習已應用于水質預測、水質毒性評估、水處理參數調控、水處理效能評估等，增強膜法水處理技術運行效果并降低能耗，為其智能化發展帶來新見解。

02邊界創新，產學研質量突破的要點所在

當前，企業普遍面臨技術升級壓力，希望通過引入"接近成熟"的技術實現快速突破。梁恒表示，高校科研團隊更傾向通過校企場景共建實現技術孵化。

現代高等教育正經歷從“專業精深”向“通識化”“寬口徑”的轉變。這種轉變導致專業教育呈現"廣度增加、深度優化"的特征，要求人才培養更加注重跨學科融合能力。

學科發展也經歷著深刻變革，傳統上以解決實際問題為導向的學科體系，已逐步轉向以科學原理探究為核心的基礎研究深化，同時突破學科壁壘形成多領域交叉創新網絡。這種轉變不僅體現在學科定位上，更表現為化學、材料、計算機等學科的深度融合。與之相應的科研組織模式也從“揭榜掛帥”式的單點突破轉向跨學科技術集成，通過整合不同領域技術背景實現創新要素的系統性重組，加速科研成果的產業化進程。

在專業體系重構、學科范式轉型、科研模式創新的三重驅動下，新型水務領域的產學研融合亟需突破傳統路徑依賴。梁恒表示，新型水務產學研融合不能僅僅是既有升級這種簡單的解決問題的模式，取而代之的應是以“人才團隊”為核心的創新生態構建。這種轉變要求將合作重心從等待成熟技術輸出轉向“共同培育-價值共創”的長期共生關系，通過遴選具備戰略視野與資源整合能力的領軍人才，搭建優質資源集聚平臺，形成“人才篩選-團隊培育-平臺賦能”的協同機制。

高等工程教育作為工程科學的重要載體，其發展必須與環境產業變革形成深度共振。在“雙碳”戰略與人工智能技術雙重驅動的時代背景下，高等教育機構亟需打破傳統象牙塔式發展模式，構建與產業需求動態適配的人才培養體系。

梁恒表示，面對這種變革，高等教育與環境產業需共同構建三維協同機制：一是建立雙向知識更新通道，形成"理論-實踐"的螺旋式知識迭代；二是打造能力融合平臺，培育既懂工藝流程又通曉數字孿生技術的復合型人才；三是構建場景優化的產品化體系，借助數字孿生技術將傳統“黑箱”式環境治理系統轉化為可觀測、可干預的透明化場景，通過實時數據反饋實現工藝優化、能耗管控的持續迭代。

編輯：李丹

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