王愛杰：污水處理系統碳中和的行動與思考
【谷騰環保網訊】“2021首屆環境與生態系統工程發展論壇”于9月3—5日在內蒙古包頭市順利舉行。論壇由《環境工程》編審委員會策劃組織，旨在更好地應對當前生態環境保護的新機遇和新挑戰，推動我國生態文明建設行穩致遠。
此次論壇依托工業建筑雜志社打造的“知播·云上星光”知識服務項目，邀請了行業內多名院士專家做客直播間，幫助讀者更多地了解國內外環境科學類領域的最新研究前沿和應用進展。
本期的“知播·云上星光：科學家訪談”邀請哈爾濱工業大學王愛杰教授，暢談“污水處理系統碳中和：行動與思考”主題，寄語期刊發展。訪談由論壇組委會委員、中國人民大學副教授穆云松主持。
王愛杰
《環境工程》編委
王愛杰，女，哈爾濱工業大學教授，國家杰青，長江學者，國家萬人計劃領軍人才，國際水協會會士，國際水協會厭氧專委會主席，中國傳感器與物聯網產業聯盟智慧環境與水務專委會理事長，Environmental Research主編，Environmental Science & Ecotechnology執行主編。長期從事污水深度處理與資源化研究，以第一或通訊作者發表SCI收錄論文230余篇，入選ESI高被引學者，申請和授權專利81件；以第一完成人獲國家技術發明二等獎2項和國家科技進步二等獎1項。
主持人：
尊敬的王教授您好，首先非常感謝您參加“2021首屆環境與生態系統工程發展論壇”，在此次論壇上您給我們帶來了關于“雙碳”話題的精彩報告“水處理系統碳中和：行動與思考”，能否借助“知播”的平臺進一步分享一下呢？
王愛杰教授：
這個報告主要是從水處理系統的角度，談目前降碳的潛力和路徑，我認為大家面臨了共同的瓶頸問題，比如本底問題，應該如何量化？降碳到底要怎么降？什么路徑降？能降多少？這個可量化的數據還不完善。數據統計的口徑差異很大，尤其是像有邊界的體系，比如污水處理廠、給水處理廠、工業園區和廢水的處理體系等，統計起來很難，再開放一點的體系，比如說江河湖庫統計起來就更難，所以我認為這件事情確實是很重要的。
我們不能盲目地追求碳中和，而應該以碳中和為目標導向。面向“雙碳”這樣的目標，那么我們水行業應該在什么角度進一步地思考發展出路，需要理性地設計。在頂層設計上，咱們國家可能還是需要有一批專家真正站出來去思考，包括我提的碳流設計和一些智慧手段，怎么能夠真正支撐這個過程，如何面向減碳的目標去做事情，這些都需要認真地思考。
從新技術的角度，可能會出現一些比較顛覆性的技術，我們應該允許存在一段探索時間。一方面我們要理性地發展我們的行業，但同時顛覆性的技術，包括學科不斷融合可能會派生出來的一些創新理念和引領性策略、技術方法、裝備等，還是需要我們積極鼓勵，使得大家真的有百花齊放的思想，能夠在這樣的關鍵時期能夠迸發出來。
主持人：
在“十四五”期間減污降碳協同增效是生態文明建設的重點戰略方向，同時也可能是我們生態環境保護科技創新的一個新動能，那么請您談一談“十四五”在水環境治理方面還存在哪些瓶頸性的問題，或者我們還需要重點關注那些研究方向？
王愛杰教授：
目前大家已經意識到了智慧化的重要性，其實智慧化本身也像碳中和一樣，給我們提供了一個思考角度和方法支撐，如何從更為智能、更為智慧的一個角度上滿足水系統在我們真正發展過程中可能所需的技術和方法，實際上差異度是非常大的。
但無論如何，我們共同的認知是從工業化時代向智能化時代的邁進，一定是向著大數據、人工智能和更智慧的角度發展，所以像水的系統如何更加智慧化就存在很多需要探索的問題。我認為最為重要的就是大數據，水系統相比于能源系統和交通系統來說，其實遠遠談不上大數據，但是如果真正地發展智慧化，就必然需要大數據，那么大數據如何獲得？肯定要從傳感的原理、方法、裝備入手，進一步地推動。因為我們所說的大數據，是指不能通過常規的方法獲得、管理或者處理的數據，它需要新的方法，然后我們才能有更強的決策力，才有可能有更好的流程優化能力。所以從這個角度上，我認為大數據就是水系統現在面臨的瓶頸，可能也恰恰是我們共同去追求突破的一個突破口。
主持人：
是的，您說的非常關鍵，其實從我們數據的智慧采集、數據的分析再到最后的決策，包括對未來規律的預測，這些其實都得依賴于大數據的支持。在剛剛結束的中央深化改革的第 11次會議上，減污降碳協同增效是被重點提及的，這也是我們本次會議的一個非常重要的議題。我了解到您在生物的定向轉化方面做了大量工作，想請您分享一下，在生物的定向轉化方面，目前存在著哪些優勢？您的團隊取得了哪些重要進展？
王愛杰教授：
我覺得定向轉化只是一種思路，也可以說是一種發展的策略或者路徑。對于水處理系統，全球有5萬多座污水處理廠甚至更多，其中90%以上采用的是生物法；我國有5千多座污水處理廠，如果從脫氮除磷的角度來說，99%采用的都是生物法。生物過程的優勢是特別明顯的，但是我國歷經了工業文明這么長時間的發展，最大的問題就是我國市政污水并非嚴格意義的市政污水，它實際上接納了不同程度的工業園尾水，這個與其他國家的差異度是非常大的，尤其是一些工業集聚區，很多集中水處理廠接納工業園的來水占30%甚至更高，有的工業尾水占到50%以上，60%以上甚至90%，這樣的體系采用生物法，生物處理系統又面臨著受沖擊的最大風險，所以強化生物處理的這個路徑一定是需要的。
生物強化包括內源強化和外源強化。內源強化單純地依靠生物本身，比如生物制劑、生物菌劑都有一定的作用。外源強化可能是需要我們去不斷努力的方向，我們發現了一些通過外源的（電、光）強化方法都很有效，包括大家最熟悉的載體，這些都是外源強化的措施。外源強化無非就是有了這個路徑，讓系統中的生物定向馴化，使得生物量和生物活性更高。我個人還是非常建議在外源強化方面應該有大力的推動。因為目前水系統，不管是從節能降碳的角度，還是從多快好省的角度，這些技術都是我們完全可以去追求的，這里面也存在了很多科學問題和顛覆性問題。我們去年跟曲久輝院士組織的專家組在做“十四五”的一些規劃，考慮了很多由生物過程引發的顛覆性技術，包括我去年在水大會上講生物岸信息，毫無疑問我們的水系統生物信息就是嚴重缺失的，如果能夠將一些增強增效的措施引入進來，我認為還是會有很大改觀的。
主持人：
我們也非常期待在“十四五”您能帶來更多的引領性成果。本次發展論壇得到了您的大力支持，因為這次論壇是首屆，對于未來論壇的發展，您有什么建議或者希冀呢？
王愛杰教授：
昨天編委會大家還聊了這個話題，我覺得首屆論壇搞得這么好，真的是令人很振奮。主辦單位工業建筑雜志社有三本期刊《環境工程》《工業建筑》《鋼結構》，我認為是一個特別好的平臺，可以發起一些跨學科的主題。現在學科交叉是必須的，如果能夠通過這樣的平臺，把更多的學科思想通過頭腦風暴融合，對于我們本學科的發展是有很大助力的。比如另外兩本《工業建筑》《鋼結構》中涉及的智慧城市、建筑材料和城市規劃等，對于水系統來說，實際上都是Urban Water中很重要的層面。如果與更大的平臺上進行一些交叉互動，那么不同領域的專家給水領域、環境領域所帶來的思想，會有進一步融會貫通的可能性，我們也特別期待。另一方面我覺得青年力量是非常重要的，昨天我也提到了青年編委的事情，此次會議的舉辦非常不容易。青年學者，例如博后的隊伍、甚至博士生的隊伍，將來都是這個領域青年才俊的重要來源。如何讓青年學者在這個平臺上發揮重要作用，可以通過設置一些獎項，選拔一些優秀的報告等，可能會讓人耳目一新。
主持人：
謝謝您非常好的建議。《環境工程》是一本具有40年歷史的期刊，對于期刊的未來，您有什么樣的建議或期待嗎？
王愛杰教授：
昨天楊穎芳社長講得特別好，我覺得不忘初心是最重要的，一個期刊在創刊之初一定有很高的定位，同時，與時俱進也是非常必要的。創刊之初的目標可能隨著時代的發展在不斷發生變化，希望期刊能夠打開環境工程之門，把環境工程更開放地面向生態系統和環境系統。與時俱進就是不斷地探索和創新，不僅僅是期刊，對所有從事這個專業的人來說這都是一個奮斗目標。
主持人：
好的，感謝您不忘初心、與時俱進的激勵。今天的專訪就到這里，謝謝。
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