“‘灰綠結合’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。他提到的“灰”是指污水處理廠中的機械、設備等人工系統(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。我們建設污水處理廠的初衷是彌補自然生態(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。‘灰綠結合’的理念就是要扭轉這一現(xiàn)象。”任南琪進一步闡釋。

實際上，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準去除沒有技術支撐。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，投藥本身就會產生碳排放。如果把氮和磷交給自然生態(tài)系統(tǒng)處理，既能達到極高的水質標準，又可以降低碳排放量。要實現(xiàn)這一目標的前提，是構建起包含挺水植物、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’作為關注重點，現(xiàn)在已經到了減污降碳協(xié)同階段。未來，不斷提高污水處理排放標準并非大勢所趨，污水處理領域的高質量發(fā)展要走生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約集約、綠色低碳的道路。‘灰’會產碳，但‘綠’又能形成碳匯，二者結合，將更好地推動污水處理行業(yè)實現(xiàn)碳中和。”任南琪說。

研發(fā)碳中和輔助技術

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

“當前，我國污水處理系統(tǒng)的構筑物、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。比如，污泥處理后產生的沼氣可用于熱電聯(lián)產，包括對于風電、光能和污水源熱泵的利用。將這些相當成熟的技術引入污水處理廠，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)建設部、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合印發(fā)《關于推進污水處理減污降碳協(xié)同增效的實施意見》，上述多項技術在其中得到明確。

“值得注意的是，污水源熱泵的利用價值非常高。”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熱源，污水源可以直接產生熱能。根據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)字化技術助力碳減排

構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)字化技術的應用。任南琪認為，通過智能化、數(shù)字化技術助力碳減排，是污水處理行業(yè)必須應對的問題。例如，污水處理廠的曝氣工序耗能非常大，依托數(shù)字化技術實現(xiàn)精準曝氣、控制、投藥，可以減少能源、資源消耗，碳排放量也會自然而然減少。

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建立了智慧管控平臺，但這種管控缺乏對數(shù)據的采集和對數(shù)據庫的構建，輕基礎、重前臺。“平臺的前臺很美觀，但很少對監(jiān)測結果開展數(shù)字化分析和規(guī)劃，沒有真正運用大數(shù)據技術。”任南琪表示。

“數(shù)據是非常重要的生產要素，誰拿到了數(shù)據就拿到了資產。污水處理廠要走數(shù)字化道路，實時的數(shù)據監(jiān)測、采集非常必要。而數(shù)據的采集首先要研發(fā)很多儀器、儀表，同時要厘清數(shù)據采集點在什么地方、應該如何采集、什么樣的數(shù)據才是我們需要的等問題。此外，要強化數(shù)據清洗、機器學習等技術，這些還需要IT領域專家的支持。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)。“相關部門應該幫助企業(yè)意識到減污降碳協(xié)同增效的重要性。同時，科研人員應該在研發(fā)綠色低碳的污水處理系統(tǒng)方面作出貢獻，加速形成污水處理領域的新質生產力。既然我提出了‘灰綠結合’，我也將把這一理念落實到污水處理單元的研究上。”任南琪說。

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原標題：《任南琪院士：以“灰綠結合”推動污水處理減污降碳協(xié)同增效》