水务环保行业未来的技术发展方向

环保从业者总会异口同声得出的一个结论：“环保是跟着政策走的"。

因为，只有当环保政策明确的时候，政府购买服务和补贴的资金才会匹配到位，盘子里有蛋糕了，大家才会或多或少分到一些。那么，政策是从哪里来的呢？这也许是一个比较复杂的社会科学问题，但是不应该脱离自然科学的背景。

实际上，环境保护所涉及的专业广泛，是一个“大"交叉学科。大家对环境和环保所持观点因为专业不同而角度各异： 

哲学专业的观点是循环往复，产生，发展和灭亡。

社会科学的观点是以人为本，卫生文明和可持续发展。

物理专业的观点是效率，物质不灭和能量守恒。

化学专业的观点是元素、反应速率和浓度。

生物学专业的观点是菌群结构，物种多样和生态平衡。

当然，大家都应该感谢“绿水青山就是金山银山"的远瞩，让环保行业从默默无闻，走到了舞台Z央。

作为一个化学专业的Z深环保工作者，我想从元素角度提出了一个新理念——污染元素的低能耗循环理念，即促进污染物的元素在较低能耗下完成转化过程的环境保护理念，试图探讨环保行业未来会走向哪里。

当人类的生产和生活持续活跃，导致原有物质循环被打破，环境中某些污染物质浓度或总量累积升高，不再适合人类持续生产和生活，人类文明受到挑战的时候，环保行业就诞生了。因此，环保行业从一开始就担负了一个核心使命，就是要解决污染物浓度或总量的削减，使其重新回归到适合人类持续生产和生活的环境状态。所以，Z正的水务环保工作者从来不说“我是搞水处理的"，他们会说“我是做污染物减排的"

所谓化学污染，就是环境（或小环境）中的某一化学元素持续升高，或者原有自然循环过程被人类活动所打破，导致其在某一形态“堵塞"，浓度持续升高。如果我们这些环保工作者，能让这些元素以较低的能耗重新循环起来，改变其 “堵塞"问题，同时，寻求尽量把循环路径缩短，把循环能耗降低，这也许才是我们的核心工作。——这就是污染物元素低能耗循环理念的核心观点。

现在我应用这个理念大胆预测一下，环保行业大概会往哪个方向发展：

1.碳元素循环（C）。有机物的迁移和转化是Z丰富的，所以有机碳的污染大行其道，通常有机物的生化处理过程采用氧化的方式，微生物获得能量后增长迅速，导致污泥量大；且供氧所需能耗较高，运行成本较高。当然，不同处理工艺的运行成本也有高低之分。对于适于生物降解的有机物而言，厌氧处理技术能够缩短有机物的循环过程，大大降低循环能耗，应该是我们Z点关注的有机物处理的技术方向。对于不适用于生物降解的工业有机物，为了缩短反应进程，我们应更多地关注浓缩技术，以提高反应效率；更多的关注催化反应技术，以缩短其反应进程和能耗，甚至采用化工思维进行回收处理。二氧化碳循环不畅，导致全球气候变暖，灾害频发，所以，碳的减排技术以及碳汇技术都会备受关注，那些低能耗的自然的碳汇过程更应该是我们关注的焦点，例如周国模教授的竹林碳汇研究应该是我们Z点关注的技术方向。

2.氮元素循环（N）。氮是我们的朋友，大自然有氮循环过程。氮的循环过程研究的已经很多了，采用硝化反硝化过程不仅增加氧化能耗，而且被标准裹挟，还要补充大量碳源，是得不偿失的。我们应该更多关注如何缩短氮的循环过程，降低其循环能耗，Z典型的就是我们大量研究的厌氧氨氧化反应过程，此外，还有短程硝化反硝化的反应过程。还有很多自然净化方法，包括人工湿地的自然净化，生物渗滤技术等，采用自然和生态方式的净化技术具有明显的低能耗特性。氨氮、亚硝酸盐氮的毒性较强，主要是因为其循环过程所需的氧化过程没有充足的溶解氧，所以需要我们同时研究如何把水环境中的溶解氧浓度提高上来，目前来看，完善污水收集管网，应收尽收；完善雨污分流，避免污水流入河道；加大水体自身流动性、提高水生植物富氧能力等，这些工程技术和生态解决方案都是我们需要Z点关注的方向。

3.磷元素循环（P）。磷也是我们的朋友，大自然有磷循环过程，我们的出水对磷浓度要求较高，导致生化和化学方法结合才能实现稳定磷达标。但是，剩余污泥中的聚磷菌以及磷的化学沉淀并没有参与到磷循环过程。我们在磷循环的过程中还有很多问题没有解决，其中剩余污泥和化学沉淀中的磷如何循环？是否可以通过回用技术和回用标准的优化，实现农业、林业等的自然循环过程，应该是我们Z点关注的内容，目前的磷的处理路径肯定是不可持续的，有很大的发展空间。此外，磷的化学吸附技术对于深度除磷具有很好的处理效果，不产生化学污泥，填料是环境友好型，吸附饱和的填料可以重新用于土壤改良，参与自然循环过程。这些新兴技术对于磷循环具有较好的推动作用，我认为是可以Z点推广的方向。

4.硫元素循环（S）。硫磺是重要的工业原料，硫酸根是我们饮用水中的重要离子组成，但是硫酸根还原菌在厌氧环境下可能给我们带来J大的危害。实际上，硫元素不应该成为污染物，在一些工业废水中，硫离子浓度较高，我们需要关注如何让硫化物通过适度氧化或生物转化为单质硫，让这个危险分子变为有志青年。即使将硫离子进行化学沉淀，那沉淀后的硫化铁也不应该被粗暴当作危废填埋，可以探讨硫化铁沉淀作为反硝化电子供体参与深度脱氮的研究。现在采用硫作为电子供体，进行脱氮处理过程的研究也较多，是非常好的方向。总之，硫的形态很多，对于那些可能带来污染的形态，我们要完善处理工艺，使之变为有利于经济的工业品形态，有计划的人工实现硫的循环过程。

5.重金属元素循环（Cu,Hg,Cd,Pb,Cr,As等）。除了汞和砷，铬、锌、铜等很多重金属都是我们的微量元素。然而，重金属经常是很多环境公害事件的主因，我们需要深入思考含重金属的电子产品的固体废弃物的回收问题，我认为那些重金属的低能耗的富集技术，以及将其有效回收的技术，是我们需要关注的Z点。当然，大家都知道的，还有锂。

6.盐的循环（Na+,Ca2+,Mg2+, Cl-,SO42-）。对于工业废盐，我们以往总是非常忌惮，归类到危废中进行填埋处理。实际上，我们通过对一些典型废盐进行一系列的科学分析后发现，其成分特征非常明显，主要就是分为3个部分：烧失量，不溶物，溶解物。也就是说，废盐经过充分燃烧以后，理论上剩余的物质应该都可以回归大海。然而有争议的是关于盐的晶格中是否还会有危险的有机物。我想说的是，这些废盐经过焚烧以后，采用溶解的简单方式实现固液分离，Z后回归大海，有可能是我们Z点关注的技术方向，而不是简单地填埋处理，占用大量的土地和生存空间，Z后却转化为另一种潜在风险。 

总之，关于污染元素的低能耗循环理念，我已经有了一个简要的阐述和举例，我想说的是：

元素循环的“堵点"随着经济发展，可能逐步转化为民生的“痛点"；民生“痛点"将Z终转化为“导向性的环境政策"。

一方面，当然要紧跟政策的步伐，响应国家的号召；另一方面，仅靠政策导向，不仅后知后觉，而且容易“扎堆儿"，企业发展会很艰难。持续关注“堵点"问题更应该是我们环保企业发展的“指挥棒"，是环保企业价值假设的有力证明，我们需要这种格局，让中国的环保企业能够走出去，成为国际性的跨国环保公司。

目前，智慧水务业务主要目标还停留在数字化治理和智能化运营的水平，我们要把“污染元素低能耗循环理念"作为我们智慧水务的核心价值观，推动工艺模型分析和运行能耗分析更加理性，通过大数据累积、分析，人工智能深度学习和筛选，推动治理技术的进步，尽我们所能，找到那个可持续发展的循环路径。