任南琪院士以灰绿结合推动污水处理减污降碳协同

“‘灰绿结合’是水污染治理的必由之路。”近年来，中国工程院院士任南琪不止一次公开表明这一观点。他提到的“灰”是指污水处理厂中的机械、设备等人工系统，“绿”则指自然生态系统，能够发挥净化作用。 “‘灰绿结合’并非新事物。过去，我们的祖先就是靠自然系统的自净能力来处理污水。我们建设污水处理厂的初衷是弥补自然生态系统净化能力的不足，而不是将之全盘否定。但随着工业化发展，人们逐渐把自然生态系统这一‘绿色’手段遗忘了，反而过度依赖污水处理厂消耗资源、能源的‘灰色’手段。‘灰绿结合’的理念就是要扭转这一现象。”任南琪进一步阐释。

实际上，自然生态系统对污水中氮、磷的去除效率非常高。任南琪告诉记者：“自然生态系统的优势恰恰是污水处理厂的缺陷所在。目前，污水处理厂对于水中总氮的高标准去除没有技术支撑。另外，只要向污水中投药，便可以将磷数值降到很低。但从全生命周期碳足迹来看，投药本身就会产生碳排放。如果把氮和磷交给自然生态系统处理，既能达到极高的水质标准，又可以降低碳排放量。要实现这一目标的前提，是构建起包含挺水植物、沉水植物的完整生态塘系统。”

“过去，污水处理行业一直将‘减污’作为关注重点，现在已经到了减污降碳协同阶段。未来，不断提高污水处理排放标准并非大势所趋，污水处理领域的高质量发展要走生态优先、节约集约、绿色低碳的道路。‘灰’会产碳，但‘绿’又能形成碳汇，二者结合，将更好地推动污水处理行业实现碳中和。”任南琪说。

研发碳中和辅助技术

在任南琪看来，污水处理行业要实现减污降碳协同，研发碳中和辅助技术是另一突破点。

“当前，我国污水处理系统的构筑物、装备还不够节碳，今后要加大力度研发污水处理减污降碳技术。比如，污泥处理后产生的沼气可用于热电联产，包括对于风电、光能和污水源热泵的利用。将这些相当成熟的技术引入污水处理厂，可以大大减少其碳排放。”任南琪说。

2023年12月，国家发展改革委、住房和城乡建设部、生态环境部联合印发《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》，上述多项技术在其中得到明确。

“值得注意的是，污水源热泵的利用价值非常高。”任南琪介绍，污水处理厂最大的资源就是污水，污水处理厂通过能量回收，一方面可以实现自身碳中和，甚至形成碳汇交易盈余；另一方面能向厂外近距离供热（冷）。

“有了这一资源，我们不必到地下取地热源，污水源可以直接产生热能。根据我们在哈尔滨一家污水处理厂的研究案例核算，如果将污水源热泵的热源合理利用，将有可能解决我国北方寒冷地区的冬季采暖，南方地区几乎全年的供冷需求，这将带来很大的碳减排。”任南琪说。

以数字化技术助力碳减排

构建面向美丽中国的现代环境治理体系，离不开人工智能等数字化技术的应用。任南琪认为，通过智能化、数字化技术助力碳减排，是污水处理行业必须应对的问题。例如，污水处理厂的曝气工序耗能非常大，依托数字化技术实现精准曝气、控制、投药，可以减少能源、资源消耗，碳排放量也会自然而然减少。

目前，我国污水处理行业在数字化方面还有很大发展空间。尽管有些污水处理厂已经建立了智慧管控平台，但这种管控缺乏对数据的采集和对数据库的构建，轻基础、重前台。“平台的前台很美观，但很少对监测结果开展数字化分析和规划，没有真正运用大数据技术。”任南琪表示。

“数据是非常重要的生产要素，谁拿到了数据就拿到了资产。污水处理厂要走数字化道路，实时的数据监测、采集非常必要。而数据的采集首先要研发很多仪器、仪表，同时要厘清数据采集点在什么地方、应该如何采集、什么样的数据才是我们需要的等问题。此外，要强化数据清洗、机器学习等技术，这些还需要IT领域专家的支持。所以我国污水处理系统的智慧化还有很长的路要走。”任南琪说。

污水处理行业迈向减污降碳协同增效，理论上要有突破，技术上要有创新，最终要落脚到作为创新主体的污水处理企业。“相关部门应该帮助企业意识到减污降碳协同增效的重要性。同时，科研人员应该在研发绿色低碳的污水处理系统方面作出贡献，加速形成污水处理领域的新质生产力。既然我提出了‘灰绿结合’，我也将把这一理念落实到污水处理单元的研究上。”任南琪说。