“雙碳”背景下《固體廢棄物處理與處置》課程改革思考與建議

毛林強，孫向武，胡林潮，張文藝

（常州大學環(huán)境與安全工程學院，江蘇 常州 213164）

0 引言

習近平主席在第75屆聯(lián)合國大會上向世界莊嚴承諾，中國將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。在2021年全國兩會上，“雙碳”被首次寫入政府工作報告?！半p碳”已經(jīng)成為中國未來四十年最重要的戰(zhàn)略目標與發(fā)展愿景，勢必對我國經(jīng)濟、社會結構產(chǎn)生巨大的影響[1]。隨著綠色低碳理念在制造業(yè)的深化，面對于工業(yè)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，行業(yè)需求大幅提高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展將迎來加速期，環(huán)境工程專業(yè)將迎來新的發(fā)展機遇。高校環(huán)境工程專業(yè)作為培養(yǎng)環(huán)境專業(yè)人才的搖籃，必須“立足業(yè)態(tài)”需求，為解決國家戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)需求培養(yǎng)相關人才[2]。

《固體廢棄物處理與處置》課程作為高等院校環(huán)境工程主干課程，主要教學目標為要求學生掌握固體廢棄物收集、處理的基本方法及工藝。例如，課程中關于生活垃圾的處理主要處理手段包括衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒等，重點是衛(wèi)生填埋，有些院校也將衛(wèi)生填埋場設計作為該課程設計進行強調(diào)教學，而對焚燒技術教學內(nèi)容普遍不多，逐漸形成了我國生活垃圾衛(wèi)生填埋為主，焚燒為輔的固定觀念。特別是隨著我國“碳中和”國家戰(zhàn)略的實施，焚燒技術由于耗能大、基建成本大、碳排放量大的固定觀念，往往給學生造成了有悖于“雙碳”理念，認為焚燒技術是不利于實現(xiàn)“雙碳”目標的。從碳排放上看，通過垃圾焚燒發(fā)電降低二氧化碳的排放量，一方面垃圾焚燒發(fā)電可對燃煤發(fā)電形成一定替代，減少燃煤發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳；另一方面垃圾焚燒發(fā)電可減少垃圾填埋過程中產(chǎn)生的甲烷、二氧化碳等溫室氣體排放，有助于溫控目標的實現(xiàn)[3-4]。所以，在“雙碳”背景下，《固體廢棄物處理與處置》課程教學結構有了新的變化和認識，應當對于傳統(tǒng)教學內(nèi)容有一些新的變化和調(diào)整，特別是目前一些新的“固碳”“封碳”“零碳”新技術的發(fā)展和應用也應補充到教學內(nèi)容中，這對于培養(yǎng)具有“雙碳”背景環(huán)境工程專業(yè)人才是極其必要的。

1 “雙碳”背景下課程教學存在的新形勢和新要求

1.1 “雙碳”背景下課程教學改革新要求

“雙碳”戰(zhàn)略是一場深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革，觸發(fā)大量能耗企業(yè)面臨“倒逼式”減排壓力，催生了碳中和相關技能人才需求，如技改方案、碳減排技術支持、碳減排管理人才等，環(huán)境工程行業(yè)作為雙碳目標的主力軍對低碳技術人才的需求更為迫切。2021年7月，教育部印發(fā)了《高等學校碳中和科技創(chuàng)新行動計劃》，鼓勵高等學校相關專業(yè)開設雙碳通識課程，將雙碳理念與實踐融入人才培養(yǎng)體系。同年10月，國務院發(fā)布《關于印發(fā)2030年前碳達峰行動方案的通知》，明確提出高等學校要“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，鼓勵高等學校加快新能源、儲能、碳減排、碳匯、碳排放權交易等學科建設和人才培養(yǎng)”，再次強調(diào)高校開展雙碳教育為企業(yè)提供亟須的低碳相關專業(yè)人才的重要助推作用[5]。環(huán)境類新工科教育應緊緊圍繞企業(yè)“倒逼式”減排壓力，開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)和實踐，輸送解決問題型人才。

1.2 “雙碳”背景下課程面臨的新形勢

碳中和全過程可分解為碳責任確認、碳減排激勵、碳抵消管理、碳信息披露和碳效果激勵等五部分。當今市場環(huán)境下，需要使用碳量化科技準確核算生成及處理工藝碳排放水平，并結合減碳效能指標和碳匯手段量化碳減排水平，最終通過碳交易市場實現(xiàn)收益[6]。這就要求我們采用“雙碳”戰(zhàn)略眼光重新審視《固體廢棄物處理與處置》課程中的工藝和技術，特別是對熱化學、生化處理這些“老方法”要從碳排放的角度進行新認識。以生活垃圾處理為例，課程中有關生活垃圾處理主要涉及衛(wèi)生填埋和焚燒兩種技術，衛(wèi)生填埋為教學重點，給學生造成了生活垃圾處理以填埋為主的固有印象，且對焚燒技術存在二次污染重、成本高的偏見。垃圾焚燒雖然在設施建設初期投資大，但用地省、處理速度快、減量效果好、污染排放可控、對環(huán)境影響相對較小、能源利用率高，是目前最符合生活垃圾處理“無害化、減量化、資源化”原則的一種處理方式。高溫焚燒后可消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效控制二次污染。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實現(xiàn)資源的綜合利用。因此，垃圾焚燒是解決生活垃圾處理的治本之舉。從碳排放上看，通過垃圾焚燒發(fā)電降低二氧化碳的排放量，一方面垃圾焚燒發(fā)電可對燃煤發(fā)電形成一定替代，減少燃煤發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳；另一方面垃圾焚燒發(fā)電可減少垃圾填埋過程中產(chǎn)生的甲烷、二氧化碳等溫室氣體，相比于衛(wèi)生填埋來講，焚燒技術更加有助于溫控和減碳目標的實現(xiàn)。進一步，垃圾焚燒發(fā)電技術在逐步向集約、高效、協(xié)同、低碳的發(fā)展方向過渡，熱電聯(lián)產(chǎn)、甲烷制氫、飛灰固碳等碳減排技術的目前正在逐步成熟和進入工業(yè)應用，進一步推動了垃圾焚燒技術的應用[7]。

《固體廢棄物處理與處置》課程中有關餐廚廢棄物、畜禽糞便等有機固廢處理技術主要包括好氧堆肥、厭氧發(fā)酵等20世紀80、90年代在我國廣大農(nóng)村地區(qū)曾推廣建立小型沼氣池，但由于管理技術水平等原因，實際效果并不好，加之厭氧發(fā)酵產(chǎn)物沼渣、沼液資源化利用水平不高。然而，隨著國家新能源戰(zhàn)略及“雙碳”戰(zhàn)略的實施，厭氧發(fā)酵技術正在重新煥發(fā)新的生機，且厭氧發(fā)酵技術正在逐步大型化、集約化，管理更加完善，其資源化利用效率高、運行成本低等優(yōu)點正逐步顯現(xiàn)。而好氧堆肥技術由于能耗高、碳元素資源化利用水平低、碳排放量高等問題正掣肘其進一步的發(fā)展[8]。所以，在“雙碳”背景下，《固體廢棄物處理與處置》課程中的一些“老方法”正在煥發(fā)新的活力，原來由于經(jīng)濟、技術方面等原因的沒有規(guī)模應用的技術正逐步成為主流，而原來主流的技術由于政策方面的原因正在逐步淘汰。這些課程內(nèi)容在新戰(zhàn)略、新時代下發(fā)展現(xiàn)狀、形式也發(fā)生了翻天覆地的變化，要求我們一線教師能夠適應和掌握這些變化并將其教授給學生。

2 “雙碳”背景下課程教學改革建議

2.1 緊跟時代發(fā)展和政策更迭

當前，我國生態(tài)文明建設正處于關鍵期、攻堅期、窗口期，必須以生態(tài)文明思想為指導，深入推進生態(tài)文明建設，解決生態(tài)環(huán)境問題，加強生態(tài)環(huán)境保護，堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)，推動我國生態(tài)文明建設邁上新臺階。這對環(huán)境專業(yè)人才在跨領域、多學科等方面提出了更高的要求，也對環(huán)境專業(yè)的教育提出了更大的挑戰(zhàn)[9]。必須認識到環(huán)境工程類專業(yè)需以國家政策和時代發(fā)展為導向，環(huán)境專業(yè)人才的培養(yǎng)需要用新理念、新思想、新政策指導教學和工程實踐，應當以“雙碳”“循環(huán)經(jīng)濟”等國家發(fā)展戰(zhàn)略對環(huán)境專業(yè)的課程體系和課堂教學進行適度調(diào)整和改革，以適應新時代的發(fā)展[10]。以生活垃圾填埋為例，在過去較長時間內(nèi)，由于經(jīng)濟和技術方面的原因，填埋一直是我國處置生活垃圾的主要方式。然而，隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和土地資源的緊張，填埋逐漸在東部發(fā)達地區(qū)所摒棄，部分地區(qū)已明確指出不再新批垃圾填埋場地。同時，國家政策正在大力推進垃圾焚燒處理及配套設施的建設。該案例說明了環(huán)境工程技術的發(fā)展要結合時代和國家政策背景，服務國家戰(zhàn)略和目標，這需要一線教師在授課時適當向?qū)W生傳遞該理念。以往環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生反饋在學校學習到的知識往往脫離實際，應用效果一般。高校新工科教育應該根據(jù)國家“雙碳”背景需求設置教學培養(yǎng)目標，徹底改變傳統(tǒng)工科教育滯后于國家戰(zhàn)略、特別是產(chǎn)業(yè)需求的局面[8]。

2.2 “深挖”課程內(nèi)容的“雙碳”內(nèi)涵

針對《固體廢棄物處理與處置》課程的教學目標、教學內(nèi)容、教學途徑和課程形式，提出“雙碳”目標下的課程教學新體系。探究固體廢棄物處理技術低碳轉型的發(fā)展路徑和創(chuàng)新技術，并將《固體廢棄物處理與處置》的教學方法、教學內(nèi)容和課程實踐與雙碳發(fā)展目標深度融合，創(chuàng)新我國環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式[9]。事實上，《固體廢棄物處理與處置》這門課與“雙碳”戰(zhàn)略的實施密切相關，燃煤、市政垃圾、冶金、石化等相關領域是我國實現(xiàn)“雙碳”目標重點關注領域，而這些領域的固廢處置及資源化是實施“雙碳”方案的重點抓手。授課教師可從固廢產(chǎn)生及處置方法入手，深度“挖掘”該領域及固廢處置技術的“雙碳”內(nèi)涵。例如，目前國內(nèi)重點城市正在開展垃圾分類收集試點工作，濕垃圾包括廚余等有機固廢，該類垃圾收集后普遍遇到處置手段匱乏的問題，部分城市采用填埋處理的方式。在“雙碳”背景下，采用填埋處理的方式已不符合國家低碳排放處理的理念，而預處理+厭氧發(fā)酵的方式正在被住建部、環(huán)保部及大多數(shù)城市所接受[11]。厭氧發(fā)酵的方式可以利用濕垃圾中大部分的有機碳資源和能源，符合“雙碳”理念，是國家目前大力發(fā)展的技術。因此，從現(xiàn)有課程內(nèi)容中可以挖掘出大量有關“雙碳”理念的案例，要求授課教師在平時授課過程中將現(xiàn)有相關內(nèi)容與“雙碳”戰(zhàn)略進行融合，探討將專業(yè)的人才培養(yǎng)方案與該門課程“雙碳”背景下的綠色素質(zhì)理念進行融合，增強專業(yè)技術人才的綠色循環(huán)發(fā)展理念[4]。

2.3 加強課程思政建設

2020年5月，教育部印發(fā)了《高等學校課程思政建設指導綱要》，明確提出要加強各類專業(yè)課程的育人作用，在傳授專業(yè)知識的同時強化思想政治教育，以堅定學生的理想信念，引領學生的價值觀[3]。將環(huán)境工程類專業(yè)課程教學瞄準“雙碳”目標，有助于塑造可持續(xù)發(fā)展與保護環(huán)境的理念和價值觀，具有較好的課程思政建設基礎。任課教師應當認真梳理《固體廢棄物處理與處置》專業(yè)課程所蘊含的部分思政元素引導學生去正確認識我國的基本國情、國家目標、國家利益、國家戰(zhàn)略和方針，以期增強學生的政治認同和家國情懷，樹立社會主義核心價值觀[6]。并且，課程思政要巧妙地與專業(yè)知識相結合，例如，通過介紹國家當前“雙碳”政策方針與垃圾分類回收試點工作作為相關背景，引入課程需要教授的垃圾收集及運輸知識點，進一步與分類收集垃圾后處理方法進行聯(lián)系，從而潛移默化地影響學生的世界觀、人生觀、價值觀，進一步將垃圾分類、收集、運輸、處理處置知識點串聯(lián)起來，利于學生完全掌握相關知識點，同時也使學生認識到自己所學專業(yè)與國家利益、國家發(fā)展目標之間的基本關系，并將自己所學專業(yè)作為自己終生奮斗的目標去實現(xiàn)自己的人生價值[7]。

3 結語

本文探討了“雙碳”背景下環(huán)境類專業(yè)《固體廢棄物處理與處置》課程改革的必要性，剖析了“雙碳”背景下目前《固體廢棄物處理與處置》課程教學過程中存在的不足，最后提出了課程教學過程中要緊跟國家發(fā)展戰(zhàn)略步伐、適應新時代發(fā)展，“深挖”原有課程內(nèi)容思想和內(nèi)涵，通過加強課程思政建設的手段達到《固體廢棄物處理與處置》課程教學改革目標。