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探討水務環(huán)保行業(yè)未來的技術發(fā)展方向

更新時間:2022-10-07      點擊次數(shù):803

環(huán)保從業(yè)者總會異口同聲得出的一個結論:“環(huán)保是跟著政策走的"。

因為,只有當環(huán)保政策明確的時候,政府購買服務和補貼的資金才會匹配到位,盤子里有蛋糕了,大家才會或多或少分到一些。那么,政策是從哪里來的呢?這也許是一個比較復雜的社會科學問題,但是不應該脫離自然科學的背景。

實際上,環(huán)境保護所涉及的專業(yè)廣泛,是一個“大"交叉學科。大家對環(huán)境和環(huán)保所持觀點因為專業(yè)不同而角度各異: 

哲學專業(yè)的觀點是循環(huán)往復,產生,發(fā)展和滅亡。

社會科學的觀點是以人為本,衛(wèi)生文明和可持續(xù)發(fā)展。

物理專業(yè)的觀點是效率,物質不滅和能量守恒。

化學專業(yè)的觀點是元素、反應速率和濃度。

生物學專業(yè)的觀點是菌群結構,物種多樣和生態(tài)平衡。

當然,大家都應該感謝“綠水青山就是金山銀山"遠矚,讓環(huán)保行業(yè)從默默無聞,走到了舞臺Z央。

作為一個化學專業(yè)的Z深環(huán)保工作者,我想從元素角度提出了一個新理念——污染元素的低能耗循環(huán)理念,即促進污染物的元素在較低能耗下完成轉化過程的環(huán)境保護理念,試圖探討環(huán)保行業(yè)未來會走向哪里。

當人類的生產和生活持續(xù)活躍,導致原有物質循環(huán)被打破,環(huán)境中某些污染物質濃度或總量累積升高,不再適合人類持續(xù)生產和生活,人類文明受到挑戰(zhàn)的時候,環(huán)保行業(yè)就誕生了。因此,環(huán)保行業(yè)從一開始就擔負了一個核心使命,就是要解決污染物濃度或總量的削減,使其重新回歸到適合人類持續(xù)生產和生活的環(huán)境狀態(tài)。所以,Z正的水務環(huán)保工作者從來不說“我是搞水處理的",他們會說“我是做污染物減排的"

所謂化學污染,就是環(huán)境(或小環(huán)境)中的某一化學元素持續(xù)升高,或者原有自然循環(huán)過程被人類活動所打破,導致其在某一形態(tài)“堵塞",濃度持續(xù)升高。如果我們這些環(huán)保工作者,能讓這些元素以較低的能耗重新循環(huán)起來,改變其 “堵塞"問題,同時,尋求盡量把循環(huán)路徑縮短,把循環(huán)能耗降低,這也許才是我們的核心工作?!@就是污染物元素低能耗循環(huán)理念的核心觀點。

現(xiàn)在我應用這個理念大膽預測一下,環(huán)保行業(yè)大概會往哪個方向發(fā)展:

1.碳元素循環(huán)(C)。有機物的遷移和轉化是Z豐富的,所以有機碳的污染大行其道,通常有機物的生化處理過程采用*氧化的方式,微生物獲得能量后增長迅速,導致污泥量大;且供氧所需能耗較高,運行成本較高。當然,不同處理工藝的運行成本也有高低之分。對于適于生物降解的有機物而言,厭氧處理技術能夠縮短有機物的循環(huán)過程,大大降低循環(huán)能耗,應該是我們Z點關注的有機物處理的技術方向。對于不適用于生物降解的工業(yè)有機物,為了縮短反應進程,我們應更多地關注濃縮技術,以提高反應效率;更多的關注催化反應技術,以縮短其反應進程和能耗,甚至采用化工思維進行回收處理。二氧化碳循環(huán)不暢,導致全球氣候變暖,災害頻發(fā),所以,碳的減排技術以及碳匯技術都會備受關注,那些低能耗的自然的碳匯過程更應該是我們關注的焦點,例如周國模教授的竹林碳匯研究應該是我們Z點關注的技術方向。

2.氮元素循環(huán)(N)。氮是我們的朋友,大自然有氮循環(huán)過程。氮的循環(huán)過程研究的已經很多了,采用*硝化反硝化過程不僅增加氧化能耗,而且被標準裹挾,還要補充大量碳源,是得不償失的。我們應該更多關注如何縮短氮的循環(huán)過程,降低其循環(huán)能耗,Z典型的就是我們大量研究的厭氧氨氧化反應過程,此外,還有短程硝化反硝化的反應過程。還有很多自然凈化方法,包括人工濕地的自然凈化,生物滲濾技術等,采用自然和生態(tài)方式的凈化技術具有明顯的低能耗特性。氨氮、亞硝酸鹽氮的毒性較強,主要是因為其循環(huán)過程所需的氧化過程沒有充足的溶解氧,所以需要我們同時研究如何把水環(huán)境中的溶解氧濃度提高上來,目前來看,完善污水收集管網,應收盡收;完善雨污分流,避免污水流入河道;加大水體自身流動性、提高水生植物富氧能力等,這些工程技術和生態(tài)解決方案都是我們需要Z點關注的方向。

3.磷元素循環(huán)(P)。磷也是我們的朋友,大自然有磷循環(huán)過程,我們的出水對磷濃度要求較高,導致生化和化學方法結合才能實現(xiàn)穩(wěn)定磷達標。但是,剩余污泥中的聚磷菌以及磷的化學沉淀并沒有參與到磷循環(huán)過程。我們在磷循環(huán)的過程中還有很多問題沒有解決,其中剩余污泥和化學沉淀中的磷如何循環(huán)?是否可以通過回用技術和回用標準的優(yōu)化,實現(xiàn)農業(yè)、林業(yè)等的自然循環(huán)過程,應該是我們Z點關注的內容,目前的磷的處理路徑肯定是不可持續(xù)的,有很大的發(fā)展空間。此外,磷的化學吸附技術對于深度除磷具有很好的處理效果,不產生化學污泥,填料是環(huán)境友好型,吸附飽和的填料可以重新用于土壤改良,參與自然循環(huán)過程。這些新興技術對于磷循環(huán)具有較好的推動作用,我認為是可以Z點推廣的方向。

4.硫元素循環(huán)(S)。硫磺是重要的工業(yè)原料,硫酸根是我們飲用水中的重要離子組成,但是硫酸根還原菌在厭氧環(huán)境下可能給我們帶來J大的危害。實際上,硫元素不應該成為污染物,在一些工業(yè)廢水中,硫離子濃度較高,我們需要關注如何讓硫化物通過適度氧化或生物轉化為單質硫,讓這個危險分子變?yōu)橛兄厩嗄?。即使將硫離子進行化學沉淀,那沉淀后的硫化鐵也不應該被粗暴當作危廢填埋,可以探討硫化鐵沉淀作為反硝化電子供體參與深度脫氮的研究。現(xiàn)在采用硫作為電子供體,進行脫氮處理過程的研究也較多,是非常好的方向??傊?,硫的形態(tài)很多,對于那些可能帶來污染的形態(tài),我們要完善處理工藝,使之變?yōu)橛欣诮洕墓I(yè)品形態(tài),有計劃的人工實現(xiàn)硫的循環(huán)過程。

5.重金屬元素循環(huán)(Cu,Hg,Cd,Pb,Cr,As等)。除了汞和砷,鉻、鋅、銅等很多重金屬都是我們微量元素。然而,重金屬經常是很多環(huán)境公害事件的主因,我們需要深入思考含重金屬的電子產品的固體廢棄物的回收問題,我認為那些重金屬的低能耗的富集技術,以及將其有效回收的技術,是我們需要關注的Z點。當然,大家都知道的,還有鋰。

6.鹽的循環(huán)(Na+,Ca2+,Mg2+, Cl-,SO42-)。對于工業(yè)廢鹽,我們以往總是非常忌憚,歸類到危廢中進行填埋處理。實際上,我們通過對一些典型廢鹽進行一系列的科學分析后發(fā)現(xiàn),其成分特征非常明顯,主要就是分為3個部分:燒失量,不溶物,溶解物。也就是說,廢鹽經過充分燃燒以后,理論上剩余的物質應該都可以回歸大海。然而有爭議的是關于鹽的晶格中是否還會有危險的有機物。我想說的是,這些廢鹽經過焚燒以后,采用溶解的簡單方式實現(xiàn)固液分離,Z后回歸大海,有可能是我們Z點關注的技術方向,而不是簡單地填埋處理,占用大量的土地和生存空間,Z后卻轉化為另一種潛在風險。 

總之,關于污染元素的低能耗循環(huán)理念,我已經有了一個簡要的闡述和舉例,我想說的是:

元素循環(huán)的“堵點"隨著經濟發(fā)展,可能逐步轉化為民生的“痛點";民生“痛點"將Z終轉化為“導向性的環(huán)境政策"。

一方面,當然要緊跟政策的步伐,響應國家的號召;另一方面,僅靠政策導向,不僅后知后覺,而且容易“扎堆兒",企業(yè)發(fā)展會很艱難。持續(xù)關注“堵點"問題更應該是我們環(huán)保企業(yè)發(fā)展的“指揮棒",是環(huán)保企業(yè)價值假設的有力證明,我們需要這種格局,讓中國的環(huán)保企業(yè)能夠走出去,成為國際性的跨國環(huán)保公司。

目前,智慧水務業(yè)務主要目標還停留在數(shù)字化治理和智能化運營的水平,我們要把“污染元素低能耗循環(huán)理念"作為我們智慧水務的核心價值觀,推動工藝模型分析和運行能耗分析更加理性,通過大數(shù)據累積、分析,人工智能深度學習和篩選,推動治理技術的進步,盡我們所能,找到那個可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)路徑。


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