王爱杰：污水处理系统碳中和的行动与思考

“2021首届环境与生态系统工程发展论坛”于9月3—5日在内蒙古包头市顺利举行。论坛由《环境工程》编审委员会策划组织，旨在更好地应对当前生态环境保护的新机遇和新挑战，推动我国生态文明建设行稳致远。

此次论坛依托工业建筑杂志社打造的“知播·云上星光”知识服务项目，邀请了行业内多名院士专家做客直播间，帮助读者更多地了解国内外环境科学类领域的最新研究前沿和应用进展。

本期的“知播·云上星光：科学家访谈”邀请哈尔滨工业大学王爱杰教授，畅谈“污水处理系统碳中和：行动与思考”主题，寄语期刊发展。访谈由论坛组委会委员、中国人民大学副教授穆云松主持。

王爱杰

《环境工程》编委

王爱杰，女，哈尔滨工业大学教授，国家杰青，长江学者，国家万人计划领军人才，国际水协会会士，国际水协会厌氧专委会主席，中国传感器与物联网产业联盟智慧环境与水务专委会理事长，Environmental Research主编，Environmental Science & Ecotechnology执行主编。长期从事污水深度处理与资源化研究，以第一或通讯作者发表SCI收录论文230余篇，入选ESI高被引学者，申请和授权专利81件；以第一完成人获国家技术发明二等奖2项和国家科技进步二等奖1项。

主持人：

尊敬的王教授您好，首先非常感谢您参加“2021首届环境与生态系统工程发展论坛”，在此次论坛上您给我们带来了关于“双碳”话题的精彩报告“水处理系统碳中和：行动与思考”，能否借助“知播”的平台进一步分享一下呢？

王爱杰教授：

这个报告主要是从水处理系统的角度，谈目前降碳的潜力和路径，我认为大家面临了共同的瓶颈问题，比如本底问题，应该如何量化？降碳到底要怎么降？什么路径降？能降多少？这个可量化的数据还不完善。数据统计的口径差异很大，尤其是像有边界的体系，比如污水处理厂、给水处理厂、工业园区和废水的处理体系等，统计起来很难，再开放一点的体系，比如说江河湖库统计起来就更难，所以我认为这件事情确实是很重要的。

我们不能盲目地追求碳中和，而应该以碳中和为目标导向。面向“双碳”这样的目标，那么我们水行业应该在什么角度进一步地思考发展出路，需要理性地设计。在顶层设计上，咱们国家可能还是需要有一批专家真正站出来去思考，包括我提的碳流设计和一些智慧手段，怎么能够真正支撑这个过程，如何面向减碳的目标去做事情，这些都需要认真地思考。

从新技术的角度，可能会出现一些比较颠覆性的技术，我们应该允许存在一段探索时间。一方面我们要理性地发展我们的行业，但同时颠覆性的技术，包括学科不断融合可能会派生出来的一些创新理念和引领性策略、技术方法、装备等，还是需要我们积极鼓励，使得大家真的有百花齐放的思想，能够在这样的关键时期能够迸发出来。

主持人：

在“十四五”期间减污降碳协同增效是生态文明建设的重点战略方向，同时也可能是我们生态环境保护科技创新的一个新动能，那么请您谈一谈“十四五”在水环境治理方面还存在哪些瓶颈性的问题，或者我们还需要重点关注那些研究方向？

王爱杰教授：

目前大家已经意识到了智慧化的重要性，其实智慧化本身也像碳中和一样，给我们提供了一个思考角度和方法支撑，如何从更为智能、更为智慧的一个角度上满足水系统在我们真正发展过程中可能所需的技术和方法，实际上差异度是非常大的。

但无论如何，我们共同的认知是从工业化时代向智能化时代的迈进，一定是向着大数据、人工智能和更智慧的角度发展，所以像水的系统如何更加智慧化就存在很多需要探索的问题。我认为最为重要的就是大数据，水系统相比于能源系统和交通系统来说，其实远远谈不上大数据，但是如果真正地发展智慧化，就必然需要大数据，那么大数据如何获得？肯定要从传感的原理、方法、装备入手，进一步地推动。因为我们所说的大数据，是指不能通过常规的方法获得、管理或者处理的数据，它需要新的方法，然后我们才能有更强的决策力，才有可能有更好的流程优化能力。所以从这个角度上，我认为大数据就是水系统现在面临的瓶颈，可能也恰恰是我们共同去追求突破的一个突破口。

主持人：

是的，您说的非常关键，其实从我们数据的智慧采集、数据的分析再到最后的决策，包括对未来规律的预测，这些其实都得依赖于大数据的支持。在刚刚结束的中央深化改革的第 11次会议上，减污降碳协同增效是被重点提及的，这也是我们本次会议的一个非常重要的议题。我了解到您在生物的定向转化方面做了大量工作，想请您分享一下，在生物的定向转化方面，目前存在着哪些优势？您的团队取得了哪些重要进展？

王爱杰教授：

我觉得定向转化只是一种思路，也可以说是一种发展的策略或者路径。对于水处理系统，全球有5万多座污水处理厂甚至更多，其中90%以上采用的是生物法；我国有5千多座污水处理厂，如果从脱氮除磷的角度来说，99%采用的都是生物法。生物过程的优势是特别明显的，但是我国历经了工业文明这么长时间的发展，最大的问题就是我国市政污水并非严格意义的市政污水，它实际上接纳了不同程度的工业园尾水，这个与其他国家的差异度是非常大的，尤其是一些工业集聚区，很多集中水处理厂接纳工业园的来水占30%甚至更高，有的工业尾水占到50%以上，60%以上甚至90%，这样的体系采用生物法，生物处理系统又面临着受冲击的最大风险，所以强化生物处理的这个路径一定是需要的。

生物强化包括内源强化和外源强化。内源强化单纯地依靠生物本身，比如生物制剂、生物菌剂都有一定的作用。外源强化可能是需要我们去不断努力的方向，我们发现了一些通过外源的（电、光）强化方法都很有效，包括大家最熟悉的载体，这些都是外源强化的措施。外源强化无非就是有了这个路径，让系统中的生物定向驯化，使得生物量和生物活性更高。我个人还是非常建议在外源强化方面应该有大力的推动。因为目前水系统，不管是从节能降碳的角度，还是从多快好省的角度，这些技术都是我们完全可以去追求的，这里面也存在了很多科学问题和颠覆性问题。我们去年跟曲久辉院士组织的专家组在做“十四五”的一些规划，考虑了很多由生物过程引发的颠覆性技术，包括我去年在水大会上讲生物岸信息，毫无疑问我们的水系统生物信息就是严重缺失的，如果能够将一些增强增效的措施引入进来，我认为还是会有很大改观的。

主持人：

我们也非常期待在“十四五”您能带来更多的引领性成果。本次发展论坛得到了您的大力支持，因为这次论坛是首届，对于未来论坛的发展，您有什么建议或者希冀呢？

王爱杰教授：

昨天编委会大家还聊了这个话题，我觉得首届论坛搞得这么好，真的是令人很振奋。主办单位工业建筑杂志社有三本期刊《环境工程》《工业建筑》《钢结构》，我认为是一个特别好的平台，可以发起一些跨学科的主题。现在学科交叉是必须的，如果能够通过这样的平台，把更多的学科思想通过头脑风暴融合，对于我们本学科的发展是有很大助力的。比如另外两本《工业建筑》《钢结构》中涉及的智慧城市、建筑材料和城市规划等，对于水系统来说，实际上都是Urban Water中很重要的层面。如果与更大的平台上进行一些交叉互动，那么不同领域的专家给水领域、环境领域所带来的思想，会有进一步融会贯通的可能性，我们也特别期待。另一方面我觉得青年力量是非常重要的，昨天我也提到了青年编委的事情，此次会议的举办非常不容易。青年学者，例如博后的队伍、甚至博士生的队伍，将来都是这个领域青年才俊的重要来源。如何让青年学者在这个平台上发挥重要作用，可以通过设置一些奖项，选拔一些优秀的报告等，可能会让人耳目一新。

主持人：

谢谢您非常好的建议。《环境工程》是一本具有40年历史的期刊，对于期刊的未来，您有什么样的建议或期待吗？

王爱杰教授：

昨天杨颖芳社长讲得特别好，我觉得不忘初心是最重要的，一个期刊在创刊之初一定有很高的定位，同时，与时俱进也是非常必要的。创刊之初的目标可能随着时代的发展在不断发生变化，希望期刊能够打开环境工程之门，把环境工程更开放地面向生态系统和环境系统。与时俱进就是不断地探索和创新，不仅仅是期刊，对所有从事这个专业的人来说这都是一个奋斗目标。

主持人：

好的，感谢您不忘初心、与时俱进的激励。今天的专访就到这里，谢谢。