饮用水安全保障关键材料设备产业化项目实施方案.docx
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饮用水安全保障关键材料设备产业化项目实施方案
饮用水安全保障关键材料设备产业化项目实施方案
一、项目概述-1-
(一)饮用水领域产业化现状与问题分析-1-
1、饮用水产业化现状-1-
2、饮用水材料与设备产业化特征及战略意义-6-
(二)饮用水领域产业化模式-9-
1、建立“产学研联盟”平台模式-10-
2、建立产业化经费筹措模式-12-
3、组织管理模式-13-
二、项目目标、技术路线、产业化内容及预期成果-15-
(一)项目目标-15-
(二)总体思路和技术路线-15-
1、总体思路-15-
2、技术路线-16-
(三)项目内容与标志性成果-18-
课题一大型臭氧发生器设备研制及其产业化-19-
1、目标-19-
2、重点任务-19-
3、关键技术及科学问题-21-
4、产业化条件和依托工程-23-
5、预期成果和考核指标-25-
6、实施年限-26-
课题二饮用水处理用膜组件及装备产业化-26-
1、目标-26-
2、重点任务-27-
3、关键技术及科学问题-30-
4、产业化条件和依托工程-31-
5、预期成果和考核指标-32-
6、实施年限-33-
课题三新型二次供水设备研制及产业化-33-
1、目标-33-
2、重点任务-34-
3、关键技术及科学问题-39-
4、产业化条件和依托工程-40-
5、预期成果和考核指标-43-
6、实施年限-44-
课题四供水管网漏损监控设备产业化-44-
1、目标-44-
2、重点任务-44-
3、关键技术及科学问题-47-
4、产业化条件和依托工程-48-
5、预期成果和考核指标-49-
6、实施年限-49-
课题五饮用水水质检测监测设备产业化-50-
1、目标-50-
2、重点任务-50-
3、关键技术及科学问题-53-
4、产业化条件和依托工程-53-
5、预期成果和考核指标-54-
6、实施年限-55-
课题六移动式饮用水应急供水设备产业化-56-
1、目标-56-
2、重点任务-56-
3、关键技术及科学问题-58-
4、产业化条件和依托工程-59-
5、预期成果和考核指标-60-
6、实施年限-61-
课题七净水厂用高效活性炭制备产业化-61-
1、目标-61-
2、重点任务-61-
3、关键技术及科学问题-64-
4、产业化条件和依托工程-66-
5、预期成果和考核指标-68-
6、实施年限-69-
课题八饮用水安全保障设备及产品产业化支撑平台建设-69-
1、目标-69-
2、重点任务-69-
3、关键技术及科学问题-72-
4、产业化条件和依托工程-73-
5、预期成果和考核指标-74-
6、实施年限-75-
三、项目关联行动-76-
1.必要的支撑条件-76-
2.饮用水安全保障技术产业化基地建设-76-
3.与国家十一五水专项的衔接和分工-77-
四、项目的组织管理措施-78-
1.加强领导,成立项目管理领导小组和办公室-78-
2.成立课题专家组-78-
3.成立课题研究团队-78-
4.建立“产学研用联盟”-79-
5.相关政策措施-79-
五、经费筹措-80-
六、项目经济效益与风险分析-81-
(一)项目市场分析-81-
(二)效益分析-81-
1.经济效益-81-
2.社会效益-82-
3.环境效益-83-
(三)风险分析-83-
1.技术的风险分析与对策-83-
2.市场风险-84-
3.管理风险分析与对策-84-
一、项目概述
(一)饮用水领域产业化现状与问题分析
1、饮用水产业化现状
(1)我国饮用水行业产业化概述
随着新技术、新产品的研制和生产,人类生活的范围不断扩张,环境污染日益加重,最直接的就是水污染(地表水、地下水),而水污染直接危害到人类的饮用水安全。
饮用水安全危机目前越发彰显,近几年水污染突发事故频发,影响区域供水安全;地表水严重富营养化,藻类、氨氮等明显超标,有机有毒污染加重,水质不断恶化,可饮用水源越来越少;水资源漏失严重,部分城市漏损率高达40%。
究其原因,主要是水资源缺乏科学合理的利用和保护、水质净化和监测力量薄弱、不重视管网系统的安全输配等隐患。
针对我国饮用水普遍存在的安全隐患,国家“十一五”水专项中饮用水安全保障技术研究与示范主题以新《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)为依据,配合《全国城市饮用水安全保障规划》的实施,通过关键技术研发、技术集成和应用示范,构建针对水源保护-净化处理-安全输配全过程的、集水质监控、风险评估、运行管理、应急处置于一体的饮用水安全保障技术、标准和监管体系,为全面提升我国饮用水安全保障能力和促进相关产业发展提供科技支撑。
尽管我们通过数个五年计划的实施在饮用水安全保障技术方面取得了较多突破,但是我们在技术集成、产品研发等方面存在的问题仍不容忽视。
我国目前技术到产品研发和推广进程明显滞后,没有形成与国家科研投入相匹配的产出,因此,饮用水领域亟需集成科技成果、形成技术-产品-产业的有序转变,提高国有设备的市场份额,建成一批拥有我国自主知识产权和核心技术的饮用水相关设备、材料产业。
(2)我国饮用水行业产业化存在的问题
1)过度依赖进口
国内饮用水设备市场上,国外设备仍占主导。
以水质检/监测设备为例,目前国内使用的大型水质检测设备和水质实时在线监测 绝大多数源于进口,并且配套耗材价格昂贵。
相对于国外饮用水设备,国产设备质量偏差、技术含量偏低、使用寿命较短,缺乏市场竞争力。
2)供水过程损耗过大
供水管网老化、漏损问题严重,仅2009年管网跑、冒、滴、漏就损失城市供水近100亿立方米,这些均增加了供水成本。
产销之间的巨额差距对供水企业来说既加大了供水成本,也是社会资源的巨大浪费。
3)产业化进程滞后
近些年,我国在饮用水工艺、技术研发上的投入逐年加大,行业整体的技术水平有了很大提高,但国家在产品的研制与开发上没有进行继续的投入与再投入,同时市场环境较差,国家对相应水质安全保障产品的政策扶持力度不够,导致产业化进程停滞不前。
4)产品质量良莠不齐
我国饮用水材料与设备行业主要以低层次、小规模企业为主,在产品上,由于重复投资,技术引进不够,饮用水行业充斥低质量产品。
2006年10月中国城镇供水排水协会设备材料工作委员对大中城市自来水管道进行统计调查,调查结果显示,目前供水行业塑料管市场生产厂家多、品牌多,原材料来源混杂、质量参差不齐,用户分散,处于激烈竞争状态。
5)技术与产品转化率低
据资料显示,我国高校每年有6000~8300项科技成果问世,但能够签约转化并能产生经济效益的科技成果只有约10%。
这与美国、日本等发达国家科技成果转化率大多70%左右的水平相比有相当大的差距。
国内饮用水领域技术与产品转化率低的原因主要是成果的技术含量低,应用范围面窄,同时行业政策和法规体系不健全,使科技型企业的技术优势无法充分发挥作用。
6)核心竞争力弱,自主创新技术少
目前,我国饮用水行业关键设备(如臭氧发生设备)等均依赖进口,盲目引进设备导致国内市场多被进口产品占据,而产品的核心技术却控制在国外企业手中。
国产设备普遍缺乏自主创新技术,产品竞争能力偏弱。
在技术层面上,国内研发投入上以及创新机制上与国外相比都有很大差距。
针对饮用水行业存在的问题,国内饮用水领域企业要根据自身的比较优势采用合适的技术创新模式,开发具有自主知识产权的核心技术,高度重视关键技术的应用,打造技术优势型核心竞争力。
(3)饮用水行业产业化已有基础
“十一五”水专项针对当前我国饮用水源污染严重和供水系统存在的安全隐患,以完善我国相关水质标准和规范、加强水源地保护与管理、提高供水系统的科学技术水平、初步建立饮用水安全预警和应急系统为目标,开展了关键技术研发和系统集成。
预计到“十一五”结束时,将会取得如下成果:
①建立全流程饮用水水质监测与预警技术,初步构建国家、省、市三级供水水质监控网络、预警系统和应急技术体系;
②建立应对突发性水源污染的城市供水应急处理系列技术;
③建立针对水源水质特点的饮用水预处理技术、强化常规处理技术、深度处理技术;
④建立针对不同类型村镇供水的分散型饮用水处理适用技术;
⑤建立和完善管网水质稳定化、管网监测、多水源联合调度和优化管理技术。
上述成果为我国饮用水领域材料与设备的产业化奠定了理论基础,提供了有力的技术支撑。
(4)饮用水行业产业化需要解决的问题
饮用水安全保障工作仍存在大量亟需解决的问题。
国家“十一五”水专项中部分技术只适用于特定的水质、特定区域,水源地生态环境保护与恢复、区域饮用水安全综合保障能力提高等成套技术尚未形成,部分关键性技术研究仍需进一步深化;产出结构不合理,科技成果转化率低,多数关键性成套技术未形成产品,即缺乏技术的设备化及产品化意识、手段和平台,距离技术的产业化仍有一定距离;部分成套技术产业化研究不成体系;多数关键性试验设备操作只被少数专业研究人员所掌握,自动化程度差,普及率低,应用不广;各成套技术中自主研发的材料与设备较少,重大装备不能自给,多数先进设备为国外进口,造价昂贵。
“十二五”产业化项目拟针对上述问题,对“十一五”水专项形成的具备产业化条件科研成果进行筛选,结合饮用水行业已有设备材料制造和生产基础,以市场需求为导向,通过相关领域和上下游产业的渗入,打造产学研联盟,并对“十一五”期间技术指南、规范、标准等成果进行系统集成,实现饮用水安全保障关键技术—产品—产业的转化,为全面提升我国饮用水安全保障能力和促进相关产业发展提供科技支撑。
2、饮用水材料与设备产业化特征及战略意义
(1)饮用水材料和设备产业化特征
1)市场需求旺盛
为保证生活饮用水安全、卫生、健康,国家出台了新的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),新国标的出台及实施给水务企业提出了政策及标准导向,为饮用水材料与设备产业化创造宏观环境。
我国相当部分的水厂设施陈旧,工艺落后水厂出厂水不达标的共2487个,规模总计0.95亿m3/日,影响人口约1.7亿人。
为了达到新国标的要求,各水厂检测和处理设备都亟需升级改造,给饮用水材料与设备产业化提供了旺盛的市场需求。
2)范围广、规模大
基础供水设施落后及缺乏程度大,严重威胁我国饮用水水质安全的保障。
据调查,在43个国家城市供水水质监测站中,具备水质标准要求的106项指标检测能力的仅有12个;在190个地方城市供水水质监测站中,约94%尚不具备42项常规指标的检测能力;在全国城市4500多个水厂中,约78%不具备每日必检的10项指标检测能力,其中2000多个水厂无任何检测手段。
目前,可能导致水质问题的灰口铸铁管、冷镀锌铁管,以及其他老旧管道仍有一定比例,总长度10余万公里。
综合以上,我国所需改造的饮用水处理设施包括检测、管道、二次供水设备等,其种类多、数量大。
3)以点带面,促进产业化整体提高
产业化项目选择具有较大开发潜力和市场需求的材料和设备,作为饮用水产业化的突破口,探索饮用水材料和设备产业化模式,通过带动作用,促进关联材料和设备的研发、推广以及产业化,实现饮用水材料和设备产业化水平的整体提高。
(2)饮用水材料和设备产业化的战略意义
保障饮用水安全是关系到民生的第一要务,大力发展饮用水安全保障技术并推进产业化,对于解决我国经济社会发展中的水资源瓶颈问题,实现全面建设小康社会的宏伟目标,具有十分重要的意义。
1)为保障饮用水安全打下坚实的基础
饮用水材料与设备产业化会形成一批新型的高效的水质监测设备、净水材料和净水设备。
水质监测设备的产业化可降低同类产品的生产成本,并实现水质远程监控,加大水污染防控力度;新型净水材料和净水设备将用于老水厂的提标改造,增强水厂净水能力,全面提升饮用水的安全性。
2)促进饮用水材料与设备产品结构与产业结构优化升级
目前我国饮用水处理行业产业链不完整。
该项目建立的产业化平台可以形成强强联手,针对具体问题重点突破,加速适应我国水处理发展水平的高科技含量技术和设备的诞生,提高我国同类产品的市场占有率,限制和淘汰落后生产力,推进产业结构的优化升级。
通过探索产学研联盟的模式,实现产、学、研一体化,形成科研开发以市场应用为导向,科研促进市场健康发展,市场的发展回报科研的良性循环,对促进产品结构和产业结构的升级优化有着重要作用。
3)带动相关产业与产品的发展
饮用水行业是一个涵盖物理、化学、光学、现代微生物学、分子生物学、流体动力学、电气控制、机械制造和给排水工艺等的多学科复合行业。
饮用水材料与设备产业化必然带动相关行业的发展,也为不同专业之间相互交流和发展提供了一个很好的平台,尤其对交叉学科的发展有很大的推动力。
饮用水安全保障产业共性技术的转移和辐射可能对相关上下游产业产生重大影响,同时这些具有重大影响的产业共性技术还可能引起产业的升级换代。
4)具有巨大的经济、社会和环境效益
饮用水材料与设备产业化将产出一批拥有我国自主知识产权的水处理技术和设备,一些核心技术不再依赖进口,减少了水处理中设备投资费用,大大降低了制水成本。
一些成熟的技术可通过知识产权的转让为企业或国家获得直接的经济效益。
待产业达到一定规模,拥有优势的技术实力后,完全可以进入国际市场,提高我国同类产品的市场占有率,获得更大的经济利益。
随着我国水资源市场化进程的加快,饮用水材料与设备产业化将成为我国经济的一个新的增长点。
产业化过程更有利于饮用水材料和设备向节能、高效、绿色科技的方向发展,更有利于在水处理过程中提高水资源利用效益,降低能耗,促进低碳经济的发展。
(二)饮用水领域产业化模式
饮用水产业化过程按照其与实际应用目标的远近,分为基础研究、应用研究、开发研究和推广应用四大阶段。
产业化的关键环节在于开发研究和推广应用阶段。
作为生产主体,也作为市场经济的主体,企业受供求规律和优胜劣汰规律的支配,具有循序渐进性、受市场影响较大。
如何有效的将各阶段衔接起来,使产业化顺利进行成为饮用水材料和设备产业化的关键。
以下就建立产业化研究模式、经费筹措模式和组织管理模式进行分析。
1、建立“产学研联盟”平台模式
“产学研联盟”是适合中国国情的一种产业化模式。
科技成果是在实验室环境下,着重于技术功能的实现;产品化要求满足用户对稳定性、可靠性、实用型和高性价比的要求;产业化则要求建立规模化生产工艺、质量保证体系和售前售后服务网络,最终占领市场。
如果没有高校和科研院所强大的科技支撑,饮用水事业的发展就会大打折扣。
同样,如果没有企业对高校和科研院对科技成果的需求,一流研究型高校和科研院的科研乃至教育事业的发展也会受到影响。
而在饮用水这一特殊行业,如果没有水务企业对科技成品和设备的需求,也就没有市场。
因此,应加强高校和科研院所、水务企业与企业的合作和联系,切实形成产学研结合的格局。
(1)以企业为主体的产学研联盟
企业是在理论研究和小试验证的基础上具体研制、推广和应用产品的主要部门,包括设备材料的制造生产企业和作为终端用户的水务企业。
建立以设备材料的制造生产企业为主体的产学研联盟,以市场为导向、以企业为主体,将高校、科研院所的人才和成果引导到科技产业化的方向。
企业对市场需求有充分的了解,在自身已有产品特点的基础上,通过自身科研中心和高校等科研院所的合作,加强产品对市场的适应性和竞争力。
水务企业对饮用水水质的安全和稳定有最直接、最重要的责任。
建立以水务企业为主体的产学研联盟,搭建高校、科研院所,企业沟通的平台,以研究中心的形式提供场所和试验基地,既可借助科研院所的力量发现和解决水处理过程中现有的实际问题,又可验证企业产品的实用性,促进科研项目向科研成果产业化的转移。
国内一些拥有自己的研究机构和仪器设备制造机构的大型水务集团,已开始了与高校和科研单位的合作,建立产学研联盟的初步探索。
(2)以高校或科研院所为主体的产学研联盟
高校拥有众多实验室、科研人才、研究中心,是重大科技创新的主要源头。
据统计,目前我国高校从事科学研究开发的人员约70余万,占全国科技力量的25%,承担了2/3的国家自然科学基金项目和14%以上的国家科技攻关任务,但仅10%科技成果可实现技术到产品的转化。
所以,对,应将一些具有开发性科研中心的高校和科研院所推向市场,办成经济自主、自负盈亏、自我发展的实体型科研生产联合体,将技术成果进行合理定价后推向供需竞争体系,繁荣技术交易。
开发性科研机构只有走入市场才能更具产生活力和效益。
2、建立产业化经费筹措模式
针对饮用水材料和设备产业化,建立适用于我国饮用水产业化的经费筹措模式。
坚持政府投入为引导,企业投入为主体,银行信贷、社会资本为支撑的多元化融资体系。
(1)政府投入为引导
在产业化的初级阶段,主要通过国家重大课题启动,政府下拨一定数量的资金进行扶持。
包括事前补助为主,事后补助为辅的形式。
如设备开发前及开发过程中,提供技术研究和产品制造相应补助,保障工艺设备研发;设备开发技术后进行市场开发和产业化推广过程中,对本设备应用企业进行补贴,降低应用风险和经济压力,为本设备推广应用提供条件。
(2)企业投入为主体
随着产业化格局的形成,要建立健全的市场机制,就必须逐步转化为以企业投入为主的资金筹措方式。
通过对投资于应用研究的企业给予一定奖励,或给予减免税、低息贷款、贴息贷款等优惠政策,鼓励企业资金投入。
饮用水材料和设备产业化给企业带来了直接的经济效益,各种优惠政策的鼓励极大的调动企业对饮用水产业化积极性,也使企业在“产学研”的平台上提升自身的市场竞争力,可持续发展力。
(3)银行信贷、社会资本为支撑
公用事业虽然利润率不高,但具有现金流回报稳定、收益风险低的特点并且未来随着收费机制的进一步到位,其资本回报收益还有进一步上升的空间,因此也成为各种资金青睐的对象。
通过政策倾向加大对自主创新成果产业化项目的信贷支持力度,加强担保机构等融资支撑平台建设,为自主创新成果产业化项目融资提供服务,带动工商界的加入。
3、组织管理模式
饮用水材料和设备产业化项目是一项任务复杂而艰巨、意义重大、影响深远的工作。
由于项目涉及政府、高校和科研院所、水务集团及企业等多种不同性质的单位,所以组织和管理更具复杂性。
为保证饮用水产业化的顺利实施,本专题实行新的项目管理机制,成立由政府、水务企业、科研院校、企业以及技术专家共同组成的领导小组和领导办公室,对实施过程中一些重大问题做好统筹规划和项目的进展进行监督;聘请国内外知名的技术专家、经济专家和战略专家组成专家委员会,对项目的实施中一些关键问题进行指导;积极鼓励科技咨询服务中介的建立,完善社会化服务职能,解决企业技术方面的难题,促进成果的转化和推广;“产学研联盟”由具体实施主体单位做好组织协调与监管工作,各个部门需要多方面协力配合,为保证项目按计划实施,严格按照重大水专项有关组织实施方式,进行项目的组织实施。
二、项目目标、技术路线、产业化内容及预期成果
(一)项目目标
针对我国水质污染事件频发,水厂工艺难以保障饮用水安全,管网水量漏失严重,主流净水设备与材料市场被进口产品占据等问题,以提高饮用水水质标准,保障饮用水安全为出发点,建立以水处理科技企业为主体的产学研技术联盟,集成多项先进技术,进行饮用水领域内水质监测预警、臭氧活性炭深度处理工艺关键设备、膜材料与设备以及漏损预警检测设备为重点的产业化示范,带动相关材料设备及上下游产业的发展,建立相应产业技术标准,形成具有饮用水领域特色的产业化模式与政策。
项目将带动主要饮用水设备与材料国产化,其中关键材料、设备占国内供水市场份额60%以上,成本降低25%以上,初步形成具有我国自主知识产权的饮用水水质安全保障产业。
(二)总体思路和技术路线
1、总体思路
以满足供水行业发展需求为目的,发展饮用水安全保障技术产业;以机制创新和技术创新为基础,把握技术发展方向,突出产业发展要素的合理配置,促进规模产业和大型企业的形成与发展,加快饮用水安全保障产品的产业化,大幅度提高整体创新水平和竞争力。
(一)促进人才、技术、资本的有机结合,形成有利于我国饮用水处理领域长远发展的内在机制,择优支持、扶优扶强,促进具有较强市场竞争能力的企业和企业集团的形成和快速发展。
(二)加速有重大需求和技术基础的新型饮用水安全保障技术系列产品的产业化进程,特别是技术含量高、产品性能—价格比和功效—成本比优良的产品的产业化。
(三)突出自主创新、综合集成、技术合作与技术引进相结合,加速形成和发展具有我国特色的优势技术领域,形成我国具有关键技术创新能力、工程化系统集成能力的产业化基地。
2、技术路线
图1.“饮用水材料与设备产业化示范”项目技术路线图
该项目研究的技术路线是在“十一五”水专项饮用水安全保障技术研究与示范主题研究成果基础上,重点结合饮用水水质监/检设备、净水材料、水质净化技术装备领域的最新研究进展,开展饮用水监/检测/应急控制设备、净水材料、净水设备等几个方面研究与开发,形成从水源、水厂、管网到用户的饮用水安全保障产业化体系,并选择具有典型性的产品、设备进行产业化集成示范。
具体技术路线如图1所示:
(三)项目内容与标志性成果
“饮用水安全保障关键材料设备产业化”项目设置以下8课题:
课题一大型臭氧发生器设备研制及其产业化
课题二饮用水处理用膜组件及装备产业化
课题三新型二次供水设备研制及产业化
课题四供水管网漏损监控设备产业化
课题五饮用水水质检测监测设备产业化
课题六移动式饮用水应急供水设备产业化
课题七净水厂用高效活性炭制备产业化
课题八饮用水安全保障设备及产品产业化支撑平台建设
课题一大型臭氧发生器设备研制及其产业化
1、目标
针对我国饮用水深度处理和污水处理领域广泛采用的臭氧发生器及配套系统主要依赖进口、价格昂贵、技术服务不到位等问题,以研制稳定可靠、技术性能先进的臭氧发生器为目标,开发具有自主知识产权的高性能、高寿命的放电管,研制臭氧发生器系列产品,形成以臭氧发生设备为核心的臭氧成套化、规模化生产制造体系,并集成臭氧发生相关配套设备和系统检测设备,推动臭氧系统配套设备国产化、专业化。
2、重点任务
本课题共设置三个研究内容:
研究内容一:
大型臭氧发生器关键技术的自主知识产权化和产业化
研究内容二:
大型集成臭氧发生器智能化控制系统的开发与产业化
研究内容三:
大型集成臭氧发生器系统设备与仪表的产业化
(1)大型臭氧发生器关键技术的自主知识产权化和产业化
研究臭氧发生器中发生单元器件、电源、控制系统、冷却系统等主要部件的关键技术,研制具有自主知识产权的高性能、高寿命的臭氧发生单元器件;大功率高可靠性的中、高频电源;提高发生单元器件加工精度,降低电耗,并通过臭氧系统的优化设计与配置提升系统运行的稳定性。
集成臭氧发生器的各组件系统,形成可产生高浓度臭氧,稳定可靠、低电耗的臭氧发生器,实现大型臭氧发生器关键技术的自主知识产权化和产业化。
(2)大型集成臭氧发生器智能化控制系统的开发与产业化
研制智能化控制水平高的臭氧发生器,设计大型臭氧发生器硬、软件控制系统,以及集成臭氧发生器各个设备和仪表组件进行智能化控制系统的研究
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- 饮用水 安全 保障 关键 材料 设备 产业化 项目 实施方案
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