“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年前實現碳中和。在2021年全國兩會上，“雙碳”被首次寫入政府工作報告。“雙碳”已經成為中國未來四十年最重要的戰略目標與發展愿景，勢必對我國經濟、社會結構產生巨大的影響[1]。隨著綠色低碳理念在制造業的深化，面對于工業環保產業，行業需求大幅提高，產業發展將迎來加速期，環境工程專業將迎來新的發展機遇。高校環境工程專業作為培養環境專業人才的搖籃，必須“立足業態”需求，為解決國家戰略、產業需求培養相關人才[2]。

《固體廢棄物處理與處置》課程作為高等院校環境工程主干課程，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生填埋、堆肥、焚燒等，重點是衛生填埋，有些院校也將衛生填埋場設計作為該課程設計進行強調教學，而對焚燒技術教學內容普遍不多，逐漸形成了我國生活垃圾衛生填埋為主，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“雙碳”目標的。從碳排放上看，通過垃圾焚燒發電降低二氧化碳的排放量，一方面垃圾焚燒發電可對燃煤發電形成一定替代，減少燃煤發電產生的二氧化碳；另一方面垃圾焚燒發電可減少垃圾填埋過程中產生的甲烷、二氧化碳等溫室氣體排放，有助于溫控目標的實現[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，應當對于傳統教學內容有一些新的變化和調整，特別是目前一些新的“固碳”“封碳”“零碳”新技術的發展和應用也應補充到教學內容中，這對于培養具有“雙碳”背景環境工程專業人才是極其必要的。

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”戰略是一場深刻的經濟社會系統性變革，觸發大量能耗企業面臨“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，環境工程行業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，教育部印發了《高等學校碳中和科技創新行動計劃》，鼓勵高等學校相關專業開設雙碳通識課程，將雙碳理念與實踐融入人才培養體系。同年10月，國務院發布《關于印發2030年前碳達峰行動方案的通知》，明確提出高等學校要“創新人才培養模式，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”，再次強調高校開展雙碳教育為企業提供亟須的低碳相關專業人才的重要助推作用[5]。環境類新工科教育應緊緊圍繞企業“倒逼式”減排壓力，開展創新創業人才培養和實踐，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收益[6]。這就要求我們采用“雙碳”戰略眼光重新審視《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生填埋和焚燒兩種技術，衛生填埋為教學重點，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，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。垃圾焚燒后產生的熱能可用于發電供熱，實現資源的綜合利用。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，通過垃圾焚燒發電降低二氧化碳的排放量，一方面垃圾焚燒發電可對燃煤發電形成一定替代，減少燃煤發電產生的二氧化碳；另一方面垃圾焚燒發電可減少垃圾填埋過程中產生的甲烷、二氧化碳等溫室氣體，相比于衛生填埋來講，焚燒技術更加有助于溫控和減碳目標的實現。進一步，垃圾焚燒發電技術在逐步向集約、高效、協同、低碳的發展方向過渡，熱電聯產、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、厭氧發酵等20世紀80、90年代在我國廣大農村地區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，加之厭氧發酵產物沼渣、沼液資源化利用水平不高。然而，隨著國家新能源戰略及“雙碳”戰略的實施，厭氧發酵技術正在重新煥發新的生機，且厭氧發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、運行成本低等優點正逐步顯現。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”正在煥發新的活力，原來由于經濟、技術方面等原因的沒有規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。這些課程內容在新戰略、新時代下發展現狀、形式也發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 緊跟時代發展和政策更迭

當前，我國生態文明建設正處于關鍵期、攻堅期、窗口期，必須以生態文明思想為指導，深入推進生態文明建設，解決生態環境問題，加強生態環境保護，堅決打好污染防治攻堅戰，推動我國生態文明建設邁上新臺階。這對環境專業人才在跨領域、多學科等方面提出了更高的要求，也對環境專業的教育提出了更大的挑戰[9]。必須認識到環境工程類專業需以國家政策和時代發展為導向，環境專業人才的培養需要用新理念、新思想、新政策指導教學和工程實踐，應當以“雙碳”“循環經濟”等國家發展戰略對環境專業的課程體系和課堂教學進行適度調整和改革，以適應新時代的發展[10]。以生活垃圾填埋為例，在過去較長時間內，由于經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，隨著國家經濟的發展和土地資源的緊張，填埋逐漸在東部發達地區所摒棄，部分地區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。該案例說明了環境工程技術的發展要結合時代和國家政策背景，服務國家戰略和目標，這需要一線教師在授課時適當向學生傳遞該理念。以往環境工程專業畢業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國家“雙碳”背景需求設置教學培養目標，徹底改變傳統工科教育滯后于國家戰略、特別是產業需求的局面[8]。

2.2 “深挖”課程內容的“雙碳”內涵

針對《固體廢棄物處理與處置》課程的教學目標、教學內容、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展路徑和創新技術，并將《固體廢棄物處理與處置》的教學方法、教學內容和課程實踐與雙碳發展目標深度融合，創新我國環境工程專業人才培養模式[9]。事實上，《固體廢棄物處理與處置》這門課與“雙碳”戰略的實施密切相關，燃煤、市政垃圾、冶金、石化等相關領域是我國實現“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”內涵。例如，目前國內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+厭氧發酵的方式正在被住建部、環保部及大多數城市所接受[11]。厭氧發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，是國家目前大力發展的技術。因此，從現有課程內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有相關內容與“雙碳”戰略進行融合，探討將專業的人才培養方案與該門課程“雙碳”背景下的綠色素質理念進行融合，增強專業技術人才的綠色循環發展理念[4]。

2.3 加強課程思政建設

2020年5月，教育部印發了《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課程的育人作用，在傳授專業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]。將環境工程類專業課程教學瞄準“雙碳”目標，有助于塑造可持續發展與保護環境的理念和價值觀，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與國家利益、國家發展目標之間的基本關系，并將自己所學專業作為自己終生奮斗的目標去實現自己的人生價值[7]。

3 結語

本文探討了“雙碳”背景下環境類專業《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展戰略步伐、適應新時代發展，“深挖”原有課程內容思想和內涵，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。