“双碳”背景下《固体废弃物处理与处置》课程改革思考与建议

毛林强，孙向武，胡林潮，张文艺

（常州大学环境与安全工程学院，江苏 常州 213164）

0 引言

习近平主席在第75届联合国大会上向世界庄严承诺，中国将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。在2021年全国两会上，“双碳”被首次写入政府工作报告。“双碳”已经成为中国未来四十年最重要的战略目标与发展愿景，势必对我国经济、社会结构产生巨大的影响[1]。随着绿色低碳理念在制造业的深化，面对于工业环保产业，行业需求大幅提高，产业发展将迎来加速期，环境工程专业将迎来新的发展机遇。高校环境工程专业作为培养环境专业人才的摇篮，必须“立足业态”需求，为解决国家战略、产业需求培养相关人才[2]。

《固体废弃物处理与处置》课程作为高等院校环境工程主干课程，主要教学目标为要求学生掌握固体废弃物收集、处理的基本方法及工艺。例如，课程中关于生活垃圾的处理主要处理手段包括卫生填埋、堆肥、焚烧等，重点是卫生填埋，有些院校也将卫生填埋场设计作为该课程设计进行强调教学，而对焚烧技术教学内容普遍不多，逐渐形成了我国生活垃圾卫生填埋为主，焚烧为辅的固定观念。特别是随着我国“碳中和”国家战略的实施，焚烧技术由于耗能大、基建成本大、碳排放量大的固定观念，往往给学生造成了有悖于“双碳”理念，认为焚烧技术是不利于实现“双碳”目标的。从碳排放上看，通过垃圾焚烧发电降低二氧化碳的排放量，一方面垃圾焚烧发电可对燃煤发电形成一定替代，减少燃煤发电产生的二氧化碳；另一方面垃圾焚烧发电可减少垃圾填埋过程中产生的甲烷、二氧化碳等温室气体排放，有助于温控目标的实现[3-4]。所以，在“双碳”背景下，《固体废弃物处理与处置》课程教学结构有了新的变化和认识，应当对于传统教学内容有一些新的变化和调整，特别是目前一些新的“固碳”“封碳”“零碳”新技术的发展和应用也应补充到教学内容中，这对于培养具有“双碳”背景环境工程专业人才是极其必要的。

1 “双碳”背景下课程教学存在的新形势和新要求

1.1 “双碳”背景下课程教学改革新要求

“双碳”战略是一场深刻的经济社会系统性变革，触发大量能耗企业面临“倒逼式”减排压力，催生了碳中和相关技能人才需求，如技改方案、碳减排技术支持、碳减排管理人才等，环境工程行业作为双碳目标的主力军对低碳技术人才的需求更为迫切。2021年7月，教育部印发了《高等学校碳中和科技创新行动计划》，鼓励高等学校相关专业开设双碳通识课程，将双碳理念与实践融入人才培养体系。同年10月，国务院发布《关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》，明确提出高等学校要“创新人才培养模式，鼓励高等学校加快新能源、储能、碳减排、碳汇、碳排放权交易等学科建设和人才培养”，再次强调高校开展双碳教育为企业提供亟须的低碳相关专业人才的重要助推作用[5]。环境类新工科教育应紧紧围绕企业“倒逼式”减排压力，开展创新创业人才培养和实践，输送解决问题型人才。

1.2 “双碳”背景下课程面临的新形势

碳中和全过程可分解为碳责任确认、碳减排激励、碳抵消管理、碳信息披露和碳效果激励等五部分。当今市场环境下，需要使用碳量化科技准确核算生成及处理工艺碳排放水平，并结合减碳效能指标和碳汇手段量化碳减排水平，最终通过碳交易市场实现收益[6]。这就要求我们采用“双碳”战略眼光重新审视《固体废弃物处理与处置》课程中的工艺和技术，特别是对热化学、生化处理这些“老方法”要从碳排放的角度进行新认识。以生活垃圾处理为例，课程中有关生活垃圾处理主要涉及卫生填埋和焚烧两种技术，卫生填埋为教学重点，给学生造成了生活垃圾处理以填埋为主的固有印象，且对焚烧技术存在二次污染重、成本高的偏见。垃圾焚烧虽然在设施建设初期投资大，但用地省、处理速度快、减量效果好、污染排放可控、对环境影响相对较小、能源利用率高，是目前最符合生活垃圾处理“无害化、减量化、资源化”原则的一种处理方式。高温焚烧后可消除垃圾中大量有害病菌和有毒物质，可有效控制二次污染。垃圾焚烧后，一般体积可减少90%以上，重量减轻80%以上。垃圾焚烧后产生的热能可用于发电供热，实现资源的综合利用。因此，垃圾焚烧是解决生活垃圾处理的治本之举。从碳排放上看，通过垃圾焚烧发电降低二氧化碳的排放量，一方面垃圾焚烧发电可对燃煤发电形成一定替代，减少燃煤发电产生的二氧化碳；另一方面垃圾焚烧发电可减少垃圾填埋过程中产生的甲烷、二氧化碳等温室气体，相比于卫生填埋来讲，焚烧技术更加有助于温控和减碳目标的实现。进一步，垃圾焚烧发电技术在逐步向集约、高效、协同、低碳的发展方向过渡，热电联产、甲烷制氢、飞灰固碳等碳减排技术的目前正在逐步成熟和进入工业应用，进一步推动了垃圾焚烧技术的应用[7]。

《固体废弃物处理与处置》课程中有关餐厨废弃物、畜禽粪便等有机固废处理技术主要包括好氧堆肥、厌氧发酵等20世纪80、90年代在我国广大农村地区曾推广建立小型沼气池，但由于管理技术水平等原因，实际效果并不好，加之厌氧发酵产物沼渣、沼液资源化利用水平不高。然而，随着国家新能源战略及“双碳”战略的实施，厌氧发酵技术正在重新焕发新的生机，且厌氧发酵技术正在逐步大型化、集约化，管理更加完善，其资源化利用效率高、运行成本低等优点正逐步显现。而好氧堆肥技术由于能耗高、碳元素资源化利用水平低、碳排放量高等问题正掣肘其进一步的发展[8]。所以，在“双碳”背景下，《固体废弃物处理与处置》课程中的一些“老方法”正在焕发新的活力，原来由于经济、技术方面等原因的没有规模应用的技术正逐步成为主流，而原来主流的技术由于政策方面的原因正在逐步淘汰。这些课程内容在新战略、新时代下发展现状、形式也发生了翻天覆地的变化，要求我们一线教师能够适应和掌握这些变化并将其教授给学生。

2 “双碳”背景下课程教学改革建议

2.1 紧跟时代发展和政策更迭

当前，我国生态文明建设正处于关键期、攻坚期、窗口期，必须以生态文明思想为指导，深入推进生态文明建设，解决生态环境问题，加强生态环境保护，坚决打好污染防治攻坚战，推动我国生态文明建设迈上新台阶。这对环境专业人才在跨领域、多学科等方面提出了更高的要求，也对环境专业的教育提出了更大的挑战[9]。必须认识到环境工程类专业需以国家政策和时代发展为导向，环境专业人才的培养需要用新理念、新思想、新政策指导教学和工程实践，应当以“双碳”“循环经济”等国家发展战略对环境专业的课程体系和课堂教学进行适度调整和改革，以适应新时代的发展[10]。以生活垃圾填埋为例，在过去较长时间内，由于经济和技术方面的原因，填埋一直是我国处置生活垃圾的主要方式。然而，随着国家经济的发展和土地资源的紧张，填埋逐渐在东部发达地区所摒弃，部分地区已明确指出不再新批垃圾填埋场地。同时，国家政策正在大力推进垃圾焚烧处理及配套设施的建设。该案例说明了环境工程技术的发展要结合时代和国家政策背景，服务国家战略和目标，这需要一线教师在授课时适当向学生传递该理念。以往环境工程专业毕业生反馈在学校学习到的知识往往脱离实际，应用效果一般。高校新工科教育应该根据国家“双碳”背景需求设置教学培养目标，彻底改变传统工科教育滞后于国家战略、特别是产业需求的局面[8]。

2.2 “深挖”课程内容的“双碳”内涵

针对《固体废弃物处理与处置》课程的教学目标、教学内容、教学途径和课程形式，提出“双碳”目标下的课程教学新体系。探究固体废弃物处理技术低碳转型的发展路径和创新技术，并将《固体废弃物处理与处置》的教学方法、教学内容和课程实践与双碳发展目标深度融合，创新我国环境工程专业人才培养模式[9]。事实上，《固体废弃物处理与处置》这门课与“双碳”战略的实施密切相关，燃煤、市政垃圾、冶金、石化等相关领域是我国实现“双碳”目标重点关注领域，而这些领域的固废处置及资源化是实施“双碳”方案的重点抓手。授课教师可从固废产生及处置方法入手，深度“挖掘”该领域及固废处置技术的“双碳”内涵。例如，目前国内重点城市正在开展垃圾分类收集试点工作，湿垃圾包括厨余等有机固废，该类垃圾收集后普遍遇到处置手段匮乏的问题，部分城市采用填埋处理的方式。在“双碳”背景下，采用填埋处理的方式已不符合国家低碳排放处理的理念，而预处理+厌氧发酵的方式正在被住建部、环保部及大多数城市所接受[11]。厌氧发酵的方式可以利用湿垃圾中大部分的有机碳资源和能源，符合“双碳”理念，是国家目前大力发展的技术。因此，从现有课程内容中可以挖掘出大量有关“双碳”理念的案例，要求授课教师在平时授课过程中将现有相关内容与“双碳”战略进行融合，探讨将专业的人才培养方案与该门课程“双碳”背景下的绿色素质理念进行融合，增强专业技术人才的绿色循环发展理念[4]。

2.3 加强课程思政建设

2020年5月，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确提出要加强各类专业课程的育人作用，在传授专业知识的同时强化思想政治教育，以坚定学生的理想信念，引领学生的价值观[3]。将环境工程类专业课程教学瞄准“双碳”目标，有助于塑造可持续发展与保护环境的理念和价值观，具有较好的课程思政建设基础。任课教师应当认真梳理《固体废弃物处理与处置》专业课程所蕴含的部分思政元素引导学生去正确认识我国的基本国情、国家目标、国家利益、国家战略和方针，以期增强学生的政治认同和家国情怀，树立社会主义核心价值观[6]。并且，课程思政要巧妙地与专业知识相结合，例如，通过介绍国家当前“双碳”政策方针与垃圾分类回收试点工作作为相关背景，引入课程需要教授的垃圾收集及运输知识点，进一步与分类收集垃圾后处理方法进行联系，从而潜移默化地影响学生的世界观、人生观、价值观，进一步将垃圾分类、收集、运输、处理处置知识点串联起来，利于学生完全掌握相关知识点，同时也使学生认识到自己所学专业与国家利益、国家发展目标之间的基本关系，并将自己所学专业作为自己终生奋斗的目标去实现自己的人生价值[7]。

3 结语

本文探讨了“双碳”背景下环境类专业《固体废弃物处理与处置》课程改革的必要性，剖析了“双碳”背景下目前《固体废弃物处理与处置》课程教学过程中存在的不足，最后提出了课程教学过程中要紧跟国家发展战略步伐、适应新时代发展，“深挖”原有课程内容思想和内涵，通过加强课程思政建设的手段达到《固体废弃物处理与处置》课程教学改革目标。