双碳目标下，环保技术如何实现产品化、数字化与产业化的融合？

时间： 2024-05-14 09:48

来源：中国水网

作者：张辰

“我们一再强调技术产品化，初心就是要把环保技术变成专利、变成产品。技术不能停留在纸面上，要形成产品化，要与新质生产力、与数字化相结合。”

在近日举行的“2024（第二十二届）水业战略论坛”上，上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司总工/全国工程勘察设计大师张辰以《双碳背景下的技术产品化数字化》为题进行分享，他指出行业在双碳背景下，在科技创新的主导作用下，结合数字化时代的特征，面临高效能与高质量发展的需要。

张辰

01双碳背景下，污水垃圾处理面临非CO2温室气体减排压力

当下，“3060”双碳目标已广为人知，关于“新质生产力”的解读也很多，科技创新在社会发展中起主导作用，高质量发展是内在要求。对于我们行业来说，高质量发展还在于全生命周期选用高质量设备，这种高质量不仅体现在技术上，也体现在使用上，高质量发展的理念应贯穿于决策思维与实际操作中，体现在产品全生命周期管理上。数字化时代，行业还要考虑如何将技术转化为实际产品并融入AI等人工智能进程中。

根据权威机构发布的数据，中国碳排放量占全球总量的比例在逐年上升，从2020年中国碳排放量129.4亿吨，占全球总排放量的28%（WRI世界资源研究所统计数据）增加到2022年中国碳排放量144亿吨，占全球总排放量的29%（PIK德国波茨坦气候影响研究所数据）。尽管如此，中国仍致力于在碳达峰过程中实现高质量发展，秉持双碳原则，以应对气候变化和环境问题。

WRI2020年数据显示，我国废水与固废处理碳排放量占全社会总量1.6%，但废水和固废处理过程中CH4和N2O的排放比例较高，分别为15%和5.6%，远超过碳排放。根据IPCC报告，甲烷20年水平的全球增温效应是CO2的84倍，100年水平是28倍，因此控制甲烷排放至关重要。张辰认为，世界资源研究所等机构没有充分考虑到甲烷排放的影响，但中国需要采取行动来减少非二氧化碳温室气体的排放。

我国已构建碳达峰碳中和“1+N”政策体系，包括《城乡建设领域碳达峰实施方案》等，国家发改委、住建部等部门也发布了一系列文件，推动提升污水收集效能、加快补齐城镇污水收集和处理设施短板等。

02控排倒逼技术创新，新技术催生出一系列技术产品

通过污泥厌氧消化实现能源和物质回收，是实现污水处理厂碳循环和能源自给的关键途径。厌氧消化产生甲烷气体，除满足自身能量需求之外，还可以用于污泥气锅炉、热电联产和精制提纯。但国内污泥有机质含量低，仅为国外的60%，导致厌氧消化底物不足，沼气产量低。

2020年我国城市生活垃圾清运量达到23512万吨，厨余垃圾约占到一半，而我国厨余垃圾的处理处置，超过50%采用填埋，38%进行焚烧。厨余垃圾的无序处理处置导致环境污染、资源浪费和安全隐患，需要从源头减量、源头治理。另一方面，厨余垃圾中含丰富的有机质，可以和活性污泥、微生物等物质协同处理，实现三大协同处理优势：

一是发挥组分互惠作用。利用城镇污水污泥富含微生物、厨余垃圾富含有机质的主要组分特点，可极大提高污泥气制备效果；

二是改善系统缓冲性。能缓解冲击负荷对产甲烷菌的冲击，提高厌氧消化系统稳定性；

三是提高土壤可持续性。有机质对土壤改良起到关键作用，缓解我国化肥和农药过量施用、盲目施用带来的土壤损害。

城镇污水污泥和湿垃圾厌氧处理技术如何协同才能实现“1+1＞2”的效果？这其中污水污泥的预处理尤为关键，需要确保除砂除渣等各个环节都做到极致。在污水、污泥的预处理环节包括一系列产品，如城镇污水污泥除砂除渣环节，可以优化格栅、沉砂池设计和运行，从根本上减少砂渣含量。在厌氧消化之前设置污泥研磨机、污泥筛分机等，起到浆化或过滤作用。厨余垃圾也要经过一系列的预处理环节，可以根据厨余垃圾类型和厌氧消化工艺选择预处理工艺。

沼气处理技术需要跨行业合作，首先是沼气产生过程中的脱硫技术，张辰称，干式脱硫技术之后，出现一系列技术创新。化粪池也面临高排碳量问题，我国城镇化粪池产生的 CH4总量已接近了集中式污水处理厂的总碳排放量，美国等国家的化粪池和旱厕碳排放量和城镇污水处理厂接近。化粪池碳减排面临紧迫性，这种压力可能倒逼中国研发出新技术和新产品。

张辰提到一个具体的小区污水管网改造实例。该实例发生在上海市普陀区真光新村第八小区，涉及35栋6层住宅楼共2460户住户。在改造前，该小区雨污混接严重，污水管道堵塞、塌陷、变形严重，部分污水管道存在倒坡，改造将污水管全部翻排，增设建筑雨水立管，拆除化粪池。2019年改造完成后，项目未出现污水管道淤积现象，水质测试结果显示污水处理水质BOD在200-300之间，COD仅为10%，氨氮几乎没有，这些指标均达到了源头雨污分流的目的。

在双碳目标的指引下，一系列新技术的诞生催生出一系列技术产品。这些产品不仅在工程实践中得到广泛应用，还需进一步集成小型装配集约化一体化产品，实现技术的产品化转化。这一过程有助于推动技术创新与产业发展的深度融合，为可持续发展提供有力支撑。

03构建市政基础设施智能化平台，以数字化手段精准管理城市

数字化工作中对平台建设具有重要意义，在上海市管道长、探头数据多的情况下，需要一个平台来有效管理和利用这些数据。上海市政院牵头申请并完成国家重点研发计划“物联网与智慧城市关键技术及示范”专项《城市重大市政设施智能化运维与管控平台构建及应用示范》，该项目构建“1+3+5+N”目标，针对五类重大市政设施（地下管线、城市道路、城市环卫、应急消防、城市水务），采用了三项关键技术（多状态混杂环境泛在接入技术、多源融合智能化感知终端技术、多场景市政设施智慧管控技术），打造一个智慧管控平台——城市政设施智能化运维管控平台，以上海市为示范应用主要地点，对智能化运维管控技术进行综合应用，并将“市政云”平台接入“一网统管”城运中心管理平台。

编辑：李丹