“‘灰綠結(jié)合’是水污染治理的必由之路。”近年來，中國工程院院士任南琪不止一次公開表明這一觀點(diǎn)。他提到的“灰”是指污水處理廠中的機(jī)械、設(shè)備等人工系統(tǒng)，“綠”則指自然生態(tài)系統(tǒng)，能夠發(fā)揮凈化作用。

“‘灰綠結(jié)合’并非新事物。過去，我們的祖先就是靠自然系統(tǒng)的自凈能力來處理污水。我們建設(shè)污水處理廠的初衷是彌補(bǔ)自然生態(tài)系統(tǒng)凈化能力的不足，而不是將之全盤否定。但隨著工業(yè)化發(fā)展，人們逐漸把自然生態(tài)系統(tǒng)這一‘綠色’手段遺忘了，反而過度依賴污水處理廠消耗資源、能源的‘灰色’手段。‘灰綠結(jié)合’的理念就是要扭轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象。”任南琪進(jìn)一步闡釋。

實(shí)際上，自然生態(tài)系統(tǒng)對污水中氮、磷的去除效率非常高。任南琪告訴記者：“自然生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢恰恰是污水處理廠的缺陷所在。目前，污水處理廠對于水中總氮的高標(biāo)準(zhǔn)去除沒有技術(shù)支撐。另外，只要向污水中投藥，便可以將磷數(shù)值降到很低。但從全生命周期碳足跡來看，投藥本身就會(huì)產(chǎn)生碳排放。如果把氮和磷交給自然生態(tài)系統(tǒng)處理，既能達(dá)到極高的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，又可以降低碳排放量。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提，是構(gòu)建起包含挺水植物、沉水植物的完整生態(tài)塘系統(tǒng)。”

“過去，污水處理行業(yè)一直將‘減污’作為關(guān)注重點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)到了減污降碳協(xié)同階段。未來，不斷提高污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)并非大勢所趨，污水處理領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展要走生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約集約、綠色低碳的道路。‘灰’會(huì)產(chǎn)碳，但‘綠’又能形成碳匯，二者結(jié)合，將更好地推動(dòng)污水處理行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和。”任南琪說。

研發(fā)碳中和輔助技術(shù)

在任南琪看來，污水處理行業(yè)要實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同，研發(fā)碳中和輔助技術(shù)是另一突破點(diǎn)。

“當(dāng)前，我國污水處理系統(tǒng)的構(gòu)筑物、裝備還不夠節(jié)碳，今后要加大力度研發(fā)污水處理減污降碳技術(shù)。比如，污泥處理后產(chǎn)生的沼氣可用于熱電聯(lián)產(chǎn)，包括對于風(fēng)電、光能和污水源熱泵的利用。將這些相當(dāng)成熟的技術(shù)引入污水處理廠，可以大大減少其碳排放。”任南琪說。

2023年12月，國家發(fā)展改革委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)污水處理減污降碳協(xié)同增效的實(shí)施意見》，上述多項(xiàng)技術(shù)在其中得到明確。

“值得注意的是，污水源熱泵的利用價(jià)值非常高。”任南琪介紹，污水處理廠最大的資源就是污水，污水處理廠通過能量回收，一方面可以實(shí)現(xiàn)自身碳中和，甚至形成碳匯交易盈余；另一方面能向廠外近距離供熱（冷）。

“有了這一資源，我們不必到地下取地?zé)嵩矗�污水源可以直接產(chǎn)生熱能。根據(jù)我們在哈爾濱一家污水處理廠的研究案例核算，如果將污水源熱泵的熱源合理利用，將有可能解決我國北方寒冷地區(qū)的冬季采暖，南方地區(qū)幾乎全年的供冷需求，這將帶來很大的碳減排。”任南琪說。

以數(shù)字化技術(shù)助力碳減排

構(gòu)建面向美麗中國的現(xiàn)代環(huán)境治理體系，離不開人工智能等數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用。任南琪認(rèn)為，通過智能化、數(shù)字化技術(shù)助力碳減排，是污水處理行業(yè)必須應(yīng)對的問題。例如，污水處理廠的曝氣工序耗能非常大，依托數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)曝氣、控制、投藥，可以減少能源、資源消耗，碳排放量也會(huì)自然而然減少。

目前，我國污水處理行業(yè)在數(shù)字化方面還有很大發(fā)展空間。盡管有些污水處理廠已經(jīng)建立了智慧管控平臺(tái)，但這種管控缺乏對數(shù)據(jù)的采集和對數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，輕基礎(chǔ)、重前臺(tái)。“平臺(tái)的前臺(tái)很美觀，但很少對監(jiān)測結(jié)果開展數(shù)字化分析和規(guī)劃，沒有真正運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)。”任南琪表示。

“數(shù)據(jù)是非常重要的生產(chǎn)要素，誰拿到了數(shù)據(jù)就拿到了資產(chǎn)。污水處理廠要走數(shù)字化道路，實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)測、采集非常必要。而數(shù)據(jù)的采集首先要研發(fā)很多儀器、儀表，同時(shí)要厘清數(shù)據(jù)采集點(diǎn)在什么地方、應(yīng)該如何采集、什么樣的數(shù)據(jù)才是我們需要的等問題。此外，要強(qiáng)化數(shù)據(jù)清洗、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，這些還需要IT領(lǐng)域?qū)＜业闹С�。所以我國污水處理系統(tǒng)的智慧化還有很長的路要走。”任南琪說。

污水處理行業(yè)邁向減污降碳協(xié)同增效，理論上要有突破，技術(shù)上要有創(chuàng)新，最終要落腳到作為創(chuàng)新主體的污水處理企業(yè)。“相關(guān)部門應(yīng)該幫助企業(yè)意識(shí)到減污降碳協(xié)同增效的重要性。同時(shí)，科研人員應(yīng)該在研發(fā)綠色低碳的污水處理系統(tǒng)方面作出貢獻(xiàn)，加速形成污水處理領(lǐng)域的新質(zhì)生產(chǎn)力。既然我提出了‘灰綠結(jié)合’，我也將把這一理念落實(shí)到污水處理單元的研究上。”任南琪說。

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原標(biāo)題：《任南琪院士：以“灰綠結(jié)合”推動(dòng)污水處理減污降碳協(xié)同增效》