王愛杰：污水處理系統(tǒng)碳中和的行動與思考
全康環(huán)保:“2021首屆環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)工程發(fā)展論壇”于9月3―5日在內蒙古包頭市順利舉行。論壇由《環(huán)境工程》編審委員會策劃組織，旨在更好地應對當前生態(tài)環(huán)境保護的新機遇和新挑戰(zhàn)，推動我國生態(tài)文明建設行穩(wěn)致遠。
此次論壇依托工業(yè)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(yè)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(huán)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(yè)大學王愛杰教授，暢談“污水處理系統(tǒng)碳中和：行動與思考”主題，寄語期刊發(fā)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(huán)境工程》編委
王愛杰，女，哈爾濱工業(yè)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(xié)會會士，國際水協(xié)會厭氧專委會主席，中國傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟智慧環(huán)境與水務專委會理事長，Environmental Research主編，Environmental Science & Ecotechnology執(zhí)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(fā)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(fā)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(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)工程發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(shù)據(jù)還不完善。數(shù)據(jù)統(tǒng)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(yè)園區(qū)和廢水的處理體系等，統(tǒng)計起來很難，再開放一點的體系，比如說江河湖庫統(tǒng)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(yè)應該在什么角度進一步地思考發(fā)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(xiàn)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(fā)展我們的行業(yè)，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(chuàng)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(fā)出來。
主持人：
在“十四五”期間減污降碳協(xié)同增效是生態(tài)文明建設的重點戰(zhàn)略方向，同時也可能是我們生態(tài)環(huán)境保護科技創(chuàng)新的一個新動能，那么請您談一談“十四五”在水環(huán)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(jīng)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(tǒng)在我們真正發(fā)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(yè)化時代向智能化時代的邁進，一定是向著大數(shù)據(jù)、人工智能和更智慧的角度發(fā)展，所以像水的系統(tǒng)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(shù)據(jù)，水系統(tǒng)相比于能源系統(tǒng)和交通系統(tǒng)來說，其實遠遠談不上大數(shù)據(jù)，但是如果真正地發(fā)展智慧化，就必然需要大數(shù)據(jù)，那么大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，是指不能通過常規(guī)的方法獲得、管理或者處理的數(shù)據(jù)，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(yōu)化能力。所以從這個角度上，我認為大數(shù)據(jù)就是水系統(tǒng)現(xiàn)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(shù)據(jù)的智慧采集、數(shù)據(jù)的分析再到最后的決策，包括對未來規(guī)律的預測，這些其實都得依賴于大數(shù)據(jù)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(xié)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(yōu)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(fā)展的策略或者路徑。對于水處理系統(tǒng)，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(yōu)勢是特別明顯的，但是我國歷經(jīng)了工業(yè)文明這么長時間的發(fā)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(yè)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(yè)集聚區(qū)，很多集中水處理廠接納工業(yè)園的來水占30%甚至更高，有的工業(yè)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(tǒng)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(fā)現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)，不管是從節(jié)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(guī)劃，考慮了很多由生物過程引發(fā)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(tǒng)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(fā)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(fā)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(yè)建筑雜志社有三本期刊《環(huán)境工程》《工業(yè)建筑》《鋼結構》，我認為是一個特別好的平臺，可以發(fā)起一些跨學科的主題。現(xiàn)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(fā)展是有很大助力的。比如另外兩本《工業(yè)建筑》《鋼結構》中涉及的智慧城市、建筑材料和城市規(guī)劃等，對于水系統(tǒng)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(huán)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(fā)揮重要作用，可以通過設置一些獎項，選拔一些優(yōu)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?！董h(huán)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(chuàng)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(chuàng)刊之初的目標可能隨著時代的發(fā)展在不斷發(fā)生變化，希望期刊能夠打開環(huán)境工程之門，把環(huán)境工程更開放地面向生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)。與時俱進就是不斷地探索和創(chuàng)新，不僅僅是期刊，對所有從事這個專業(yè)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。