哈工大梁恒：技术突破+产学研融合下，膜在市政污水处理领域的应用思考

时间：2025-05-21 09:56

来源：中国水网

作者：刘彤整理

3月27-28日，“2025（第二十三届）水业战略论坛”在北京召开。会上，哈尔滨工业大学环境学院院长梁恒以“膜在市政污水处理领域的应用思考”。从技术突破与产学研融合双视角，剖析市政污水处理的未来方向。

梁恒指出，中国特色的高等工程教育应与产业需求深度绑定。若脱离行业实际发展技术原理，将难以突破“卡脖子”难题；而产业界需为人才培养指明方向，推动知识结构从单一专业向综合交叉转型。他强调产学研合作不能止步于技术输出，而应以“人才团队”为核心，构建“共同培育-价值共创”的长期生态。

会上，梁恒从膜技术的存量突破、增量突破、变量突破以及产学研的质量突破多方面进行了详细介绍。

梁恒

01场景创新+材料创新+交叉创新，膜技术突破的核心路径

存量时代，场景创新成为核心突破口。梁恒指出，当前多数污水处理工艺均面临着降碳的难题。传统工程评价体系偏重于污染物去除效果，而新型环境治理理念需在场景创新中综合评价工程的能耗、药耗、水耗、人力以及直接排放等。

膜技术如何实现增量突破，关键在于材料创新。传统材料的研发路径，单纯依赖组件优化等已难实现通量与分离效率的跨越式提升。梁恒提出“+材料”多学科交叉——材料基因组工程，与材料性能相关的因素被定义为聚合物的“基因”，通过基因组合或编辑设计出虚拟聚合物，建立的聚合物结构-性质关系，预测“虚拟聚合物”性质。根据性能需求进行筛选，并采用实验或理论计算验证结果可靠性。

变量突破的实现路径需立足交叉创新。

作为以化学、生物学科为基础的技术，当前膜技术的性能瓶颈本质上源于化学原理认知的局限性，梁恒提出采用“+化学”多学科交叉——定向、有序、可控的合成化学，通过大环分子的有序排列制备具有定向结构的亚纳米级孔隙膜，相比无序排列的高压膜，可提高一个数量级的通量和数倍的分离效能，是未来高性能膜领域的发展方向。

人工智能技术的融合正为膜法水处理带来革命性运营范式。“+Al”多学科交叉——大数据与自主学习控制膜污染，使机器学习已应用于水质预测、水质毒性评估、水处理参数调控、水处理效能评估等，增强膜法水处理技术运行效果并降低能耗，为其智能化发展带来新见解。

02边界创新，产学研质量突破的要点所在

当前，企业普遍面临技术升级压力，希望通过引入"接近成熟"的技术实现快速突破。梁恒表示，高校科研团队更倾向通过校企场景共建实现技术孵化。

现代高等教育正经历从“专业精深”向“通识化”“宽口径”的转变。这种转变导致专业教育呈现"广度增加、深度优化"的特征，要求人才培养更加注重跨学科融合能力。

学科发展也经历着深刻变革，传统上以解决实际问题为导向的学科体系，已逐步转向以科学原理探究为核心的基础研究深化，同时突破学科壁垒形成多领域交叉创新网络。这种转变不仅体现在学科定位上，更表现为化学、材料、计算机等学科的深度融合。与之相应的科研组织模式也从“揭榜挂帅”式的单点突破转向跨学科技术集成，通过整合不同领域技术背景实现创新要素的系统性重组，加速科研成果的产业化进程。

在专业体系重构、学科范式转型、科研模式创新的三重驱动下，新型水务领域的产学研融合亟需突破传统路径依赖。梁恒表示，新型水务产学研融合不能仅仅是既有升级这种简单的解决问题的模式，取而代之的应是以“人才团队”为核心的创新生态构建。这种转变要求将合作重心从等待成熟技术输出转向“共同培育-价值共创”的长期共生关系，通过遴选具备战略视野与资源整合能力的领军人才，搭建优质资源集聚平台，形成“人才筛选-团队培育-平台赋能”的协同机制。

高等工程教育作为工程科学的重要载体，其发展必须与环境产业变革形成深度共振。在“双碳”战略与人工智能技术双重驱动的时代背景下，高等教育机构亟需打破传统象牙塔式发展模式，构建与产业需求动态适配的人才培养体系。

梁恒表示，面对这种变革，高等教育与环境产业需共同构建三维协同机制：一是建立双向知识更新通道，形成"理论-实践"的螺旋式知识迭代；二是打造能力融合平台，培育既懂工艺流程又通晓数字孪生技术的复合型人才；三是构建场景优化的产品化体系，借助数字孪生技术将传统“黑箱”式环境治理系统转化为可观测、可干预的透明化场景，通过实时数据反馈实现工艺优化、能耗管控的持续迭代。

编辑：李丹