“我們一再強(qiáng)調(diào)技術(shù)產(chǎn)品化，初心就是要把環(huán)保技術(shù)變成專利、變成產(chǎn)品。技術(shù)不能停留在紙面上，要形成產(chǎn)品化，要與新質(zhì)生產(chǎn)力、與數(shù)字化相結(jié)合。”

在近日舉行的“2024（第二十二屆）水業(yè)戰(zhàn)略論壇”上，上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司總工/全國工程勘察設(shè)計(jì)大師張辰以《雙碳背景下的技術(shù)產(chǎn)品化數(shù)字化》為題進(jìn)行分享，他指出行業(yè)在雙碳背景下，在科技創(chuàng)新的主導(dǎo)作用下，結(jié)合數(shù)字化時代的特征，面臨高效能與高質(zhì)量發(fā)展的需要。

張辰

01雙碳背景下，污水垃圾處理面臨非CO2溫室氣體減排壓力

當(dāng)下，“3060”雙碳目標(biāo)已廣為人知，關(guān)于“新質(zhì)生產(chǎn)力”的解讀也很多，科技創(chuàng)新在社會發(fā)展中起主導(dǎo)作用，高質(zhì)量發(fā)展是內(nèi)在要求。對于我們行業(yè)來說，高質(zhì)量發(fā)展還在于全生命周期選用高質(zhì)量設(shè)備，這種高質(zhì)量不僅體現(xiàn)在技術(shù)上，也體現(xiàn)在使用上，高質(zhì)量發(fā)展的理念應(yīng)貫穿于決策思維與實(shí)際操作中，體現(xiàn)在產(chǎn)品全生命周期管理上。數(shù)字化時代，行業(yè)還要考慮如何將技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品并融入AI等人工智能進(jìn)程中。

根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)，中國碳排放量占全球總量的比例在逐年上升，從2020年中國碳排放量129.4億噸，占全球總排放量的28%（WRI世界資源研究所統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）增加到2022年中國碳排放量144億噸，占全球總排放量的29%（PIK德國波茨坦氣候影響研究所數(shù)據(jù)）。盡管如此，中國仍致力于在碳達(dá)峰過程中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，秉持雙碳原則，以應(yīng)對氣候變化和環(huán)境問題。

WRI2020年數(shù)據(jù)顯示，我國廢水與固廢處理碳排放量占全社會總量1.6%，但廢水和固廢處理過程中CH4和N2O的排放比例較高，分別為15%和5.6%，遠(yuǎn)超過碳排放。根據(jù)IPCC報(bào)告，甲烷20年水平的全球增溫效應(yīng)是CO2的84倍，100年水平是28倍，因此控制甲烷排放至關(guān)重要。張辰認(rèn)為，世界資源研究所等機(jī)構(gòu)沒有充分考慮到甲烷排放的影響，但中國需要采取行動來減少非二氧化碳溫室氣體的排放。

我國已構(gòu)建碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系，包括《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》等，國家發(fā)改委、住建部等部門也發(fā)布了一系列文件，推動提升污水收集效能、加快補(bǔ)齊城鎮(zhèn)污水收集和處理設(shè)施短板等。

02控排倒逼技術(shù)創(chuàng)新，新技術(shù)催生出一系列技術(shù)產(chǎn)品

通過污泥厭氧消化實(shí)現(xiàn)能源和物質(zhì)回收，是實(shí)現(xiàn)污水處理廠碳循環(huán)和能源自給的關(guān)鍵途徑。厭氧消化產(chǎn)生甲烷氣體，除滿足自身能量需求之外，還可以用于污泥氣鍋爐、熱電聯(lián)產(chǎn)和精制提純。但國內(nèi)污泥有機(jī)質(zhì)含量低，僅為國外的60%，導(dǎo)致厭氧消化底物不足，沼氣產(chǎn)量低。

2020年我國城市生活垃圾清運(yùn)量達(dá)到23512萬噸，廚余垃圾約占到一半，而我國廚余垃圾的處理處置，超過50%采用填埋，38%進(jìn)行焚燒。廚余垃圾的無序處理處置導(dǎo)致環(huán)境污染、資源浪費(fèi)和安全隱患，需要從源頭減量、源頭治理。另一方面，廚余垃圾中含豐富的有機(jī)質(zhì)，可以和活性污泥、微生物等物質(zhì)協(xié)同處理，實(shí)現(xiàn)三大協(xié)同處理優(yōu)勢：

一是發(fā)揮組分互惠作用。利用城鎮(zhèn)污水污泥富含微生物、廚余垃圾富含有機(jī)質(zhì)的主要組分特點(diǎn)，可極大提高污泥氣制備效果；

二是改善系統(tǒng)緩沖性。能緩解沖擊負(fù)荷對產(chǎn)甲烷菌的沖擊，提高厭氧消化系統(tǒng)穩(wěn)定性；

三是提高土壤可持續(xù)性。有機(jī)質(zhì)對土壤改良起到關(guān)鍵作用，緩解我國化肥和農(nóng)藥過量施用、盲目施用帶來的土壤損害。

城鎮(zhèn)污水污泥和濕垃圾厭氧處理技術(shù)如何協(xié)同才能實(shí)現(xiàn)“1+1＞2”的效果？這其中污水污泥的預(yù)處理尤為關(guān)鍵，需要確保除砂除渣等各個環(huán)節(jié)都做到極致。在污水、污泥的預(yù)處理環(huán)節(jié)包括一系列產(chǎn)品，如城鎮(zhèn)污水污泥除砂除渣環(huán)節(jié)，可以優(yōu)化格柵、沉砂池設(shè)計(jì)和運(yùn)行，從根本上減少砂渣含量。在厭氧消化之前設(shè)置污泥研磨機(jī)、污泥篩分機(jī)等，起到漿化或過濾作用。廚余垃圾也要經(jīng)過一系列的預(yù)處理環(huán)節(jié)，可以根據(jù)廚余垃圾類型和厭氧消化工藝選擇預(yù)處理工藝。

沼氣處理技術(shù)需要跨行業(yè)合作，首先是沼氣產(chǎn)生過程中的脫硫技術(shù)，張辰稱，干式脫硫技術(shù)之后，出現(xiàn)一系列技術(shù)創(chuàng)新。化糞池也面臨高排碳量問題，我國城鎮(zhèn)化糞池產(chǎn)生的 CH4總量已接近了集中式污水處理廠的總碳排放量，美國等國家的化糞池和旱廁碳排放量和城鎮(zhèn)污水處理廠接近?；S池碳減排面臨緊迫性，這種壓力可能倒逼中國研發(fā)出新技術(shù)和新產(chǎn)品。

張辰提到一個具體的小區(qū)污水管網(wǎng)改造實(shí)例。該實(shí)例發(fā)生在上海市普陀區(qū)真光新村第八小區(qū)，涉及35棟6層住宅樓共2460戶住戶。在改造前，該小區(qū)雨污混接嚴(yán)重，污水管道堵塞、塌陷、變形嚴(yán)重，部分污水管道存在倒坡，改造將污水管全部翻排，增設(shè)建筑雨水立管，拆除化糞池。2019年改造完成后，項(xiàng)目未出現(xiàn)污水管道淤積現(xiàn)象，水質(zhì)測試結(jié)果顯示污水處理水質(zhì)BOD在200-300之間，COD僅為10%，氨氮幾乎沒有，這些指標(biāo)均達(dá)到了源頭雨污分流的目的。

在雙碳目標(biāo)的指引下，一系列新技術(shù)的誕生催生出一系列技術(shù)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品不僅在工程實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，還需進(jìn)一步集成小型裝配集約化一體化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)品化轉(zhuǎn)化。這一過程有助于推動技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的深度融合，為可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

03構(gòu)建市政基礎(chǔ)設(shè)施智能化平臺，以數(shù)字化手段精準(zhǔn)管理城市

數(shù)字化工作中對平臺建設(shè)具有重要意義，在上海市管道長、探頭數(shù)據(jù)多的情況下，需要一個平臺來有效管理和利用這些數(shù)據(jù)。上海市政院牽頭申請并完成國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市關(guān)鍵技術(shù)及示范”專項(xiàng)《城市重大市政設(shè)施智能化運(yùn)維與管控平臺構(gòu)建及應(yīng)用示范》，該項(xiàng)目構(gòu)建“1+3+5+N”目標(biāo)，針對五類重大市政設(shè)施（地下管線、城市道路、城市環(huán)衛(wèi)、應(yīng)急消防、城市水務(wù)），采用了三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)（多狀態(tài)混雜環(huán)境泛在接入技術(shù)、多源融合智能化感知終端技術(shù)、多場景市政設(shè)施智慧管控技術(shù)），打造一個智慧管控平臺——城市政設(shè)施智能化運(yùn)維管控平臺，以上海市為示范應(yīng)用主要地點(diǎn)，對智能化運(yùn)維管控技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用，并將“市政云”平臺接入“一網(wǎng)統(tǒng)管”城運(yùn)中心管理平臺。

編輯： 李丹