8月29日，在“2025上海水業(yè)熱點論壇”上，中國人民大學(xué)教授/博士生導(dǎo)師、中國人民大學(xué)低碳水環(huán)境技術(shù)研究中心主任王洪臣分享了他對水處理技術(shù)創(chuàng)新的底層邏輯的看法。

王洪臣

當(dāng)前，行業(yè)各層面普遍面臨發(fā)展困惑，無論是教育、設(shè)備制造還是運營管理領(lǐng)域均如此。有關(guān)部門在制定“十五五”規(guī)劃時也感到迷茫。然而，正是在這種普遍困惑的背景下，各種新模式、新思路不斷涌現(xiàn)，新技術(shù)層出不窮，技術(shù)創(chuàng)新呈現(xiàn)空前活躍的態(tài)勢。

王洪臣表示，近一個月以來，他參加了多場以凝練新技術(shù)、探索新突破、優(yōu)化短流程為主題的頭腦風(fēng)暴會議。這些會議規(guī)模雖小卻討論激烈。當(dāng)下，環(huán)保行業(yè)應(yīng)當(dāng)認識到，困惑往往孕育著創(chuàng)新的春天。過去那種依靠外延式擴張、幾乎無需技術(shù)投入即可盈利的時代已經(jīng)結(jié)束，其發(fā)展模式與技術(shù)創(chuàng)新關(guān)聯(lián)甚微。因此，環(huán)保行業(yè)更應(yīng)沉下心來，聚焦真正的技術(shù)創(chuàng)新，致力提升產(chǎn)品質(zhì)量，推動技術(shù)進步。

01. 找到技術(shù)創(chuàng)新的底層邏輯

在當(dāng)前經(jīng)濟環(huán)境下，資金約束日益增強，更要求我們通過技術(shù)手段實現(xiàn)節(jié)能降耗與成本控制。正是基于這一背景，王洪臣此次旨在跳出具體事務(wù)的討論，從更根本的層面談?wù)剬λ幚砑夹g(shù)創(chuàng)新的理解——即水處理技術(shù)創(chuàng)新的“底層邏輯”。這一邏輯不僅適用于水處理領(lǐng)域，也普遍存在于各行各業(yè)。若不能厘清底層邏輯，則容易陷入盲目;而一旦領(lǐng)悟，發(fā)展方向便將豁然開朗。

以自然科學(xué)為例，其底層邏輯建立在物理、化學(xué)、生物等母學(xué)科之上。牛頓三大定律是物理學(xué)底層邏輯。在該理論提出之前，人們無法解釋蘋果為何下落、風(fēng)雨何以形成，而定律一旦確立，萬物運行規(guī)律頓時清晰。化學(xué)亦然，門捷列夫的元素周期表揭示出物質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系，使紛繁復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象變得有章可循。生物學(xué)則在達爾文提出進化論后，展現(xiàn)出物種演化的清晰規(guī)律。

可見，自然科學(xué)的底層邏輯是明確而有力的。那么，技術(shù)進步的底層邏輯又是什么?

要認識技術(shù)進步的底層邏輯，王洪臣認為需從三個方面進行思考：科學(xué)、技術(shù)與工程之間的關(guān)系?？茖W(xué)是人類對現(xiàn)象的認識，而技術(shù)是人類在勞動中形成的方法，作為一種認知與方法體系，本身是虛擬的，它源于科學(xué)，但必須通過物化——如轉(zhuǎn)化為設(shè)備、產(chǎn)品或具體設(shè)施，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，才能具有價值。

王洪臣分析，水處理工藝是為實現(xiàn)水處理目標(biāo)將若干具有特定功能的技術(shù)單元組合起來的流程。真正的水處理工藝技術(shù)創(chuàng)新必須符合三個條件：

1、水處理工藝創(chuàng)新必須嵌入新元素

為技術(shù)賦予價值必須依靠科學(xué)。技術(shù)進步的本質(zhì)，在于將對自然的新認知(如新機制、新算法、新流程)嵌入到技術(shù)體系中，物化為設(shè)備或工程設(shè)施，這才叫技術(shù)進步。正因為技術(shù)具有“虛擬”的特性，才需通過專利與知識產(chǎn)權(quán)予以保護。評估一項技術(shù)是否具有創(chuàng)新性，關(guān)鍵在于判斷其是否引入了新的科學(xué)認知或方法原理。若缺乏此類內(nèi)核，僅靠商業(yè)包裝，則難以稱為真正的技術(shù)進步。

2、水處理工藝創(chuàng)新必須歷經(jīng)全過程試驗

技術(shù)創(chuàng)新的過程須經(jīng)歷三個必要階段：小試、中試與生產(chǎn)性試驗。

小試在實驗室中進行，旨在深入探索現(xiàn)象、規(guī)律與本質(zhì)，是技術(shù)可行性的基礎(chǔ)驗證。若一項技術(shù)跳過該階段，直接進入中試，則該技術(shù)往往難以具備真正的突破性。

中試的核心目標(biāo)，是評估技術(shù)的經(jīng)濟技術(shù)合理性，如能耗、藥耗與物耗等關(guān)鍵指標(biāo)，且必須使用真實水質(zhì)原料、在接近實際應(yīng)用的規(guī)模下進行。然而目前許多中試未能滿足規(guī)模要求，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確測算經(jīng)濟指標(biāo)，大大降低了其參考價值。例如做曝氣中試，由于水的深度與曝氣效率高度相關(guān)，在規(guī)模不足的情況下，中試為滿足水深，實驗池就變成一根“柱子”，難以考察出技術(shù)的經(jīng)濟指標(biāo)。

生產(chǎn)性試驗則重點考察技術(shù)的穩(wěn)定性與魯棒性，即考察技術(shù)在真實運行環(huán)境中的適應(yīng)能力，能否抵抗小試與中試中無法遇到的偶發(fā)性因素的干擾。當(dāng)前不少國家重大科研計劃要求做成示范性工程，但示范性工程僅側(cè)重于技術(shù)驗證，卻忽視了對工藝穩(wěn)定性的充分評估，這是遠遠不夠的。這三個階段缺一不可，共同構(gòu)成技術(shù)成熟化的必由之路。

3、水處理工藝創(chuàng)新必須經(jīng)歷效能評估

王洪臣表示，工藝效能包括效果與效率。在技術(shù)研發(fā)過程中需辯證看待“效果”與“效率”的關(guān)系，二者往往“摁下葫蘆起了瓢”，效果提升的同時會伴隨效率的降低。例如在水處理領(lǐng)域，符合各類標(biāo)準(zhǔn)的出色的出水水質(zhì)通常意味著較高的能耗、成本或占地面積。若一項技術(shù)宣稱同時實現(xiàn)效果好、占地小、投資低、能耗少，則其背后往往蘊含著具有突破性的新認知與技術(shù)原理。否則便可能違背基本底層邏輯，難以自洽。

02.污水生物處理工藝創(chuàng)新的底層邏輯

1、污水生物處理工藝創(chuàng)新要關(guān)注MRS綜合平衡

污水生物處理工藝是污水處理過程中對抗負荷沖擊的主力，最近生物技術(shù)創(chuàng)新如雨后春筍般涌現(xiàn)。污水生物處理工藝創(chuàng)新要關(guān)注MRS綜合平衡，MRS即Mixing(混合)、Reaction(反應(yīng))、Separation(分離)。

王洪臣談到，污水生物處理技術(shù)的創(chuàng)新始終圍繞“混合-反應(yīng)-分離”三個基本環(huán)節(jié)展開，然而往往難以兼顧，容易顧此失彼。例如，好氧顆粒污泥和生物膜技術(shù)強化了分離效果，但常伴隨反應(yīng)速率下降，即使通過控制污泥顆粒的大小，提高了反應(yīng)速率，但也會造成混合效果變差，傳質(zhì)能力減弱的問題，無法通過小試與中試。

他感慨，雖然這對污水處理行業(yè)而言非常遺憾，但這也是活性污泥法的魅力所在——雖然已應(yīng)用百年，但活性污泥法卻因其與污染物在曝氣池強烈的混合反應(yīng)，形成了強大的抗沖擊負荷能力，而被人沿用至今。

編輯： 趙凡