眨眼又过了一个月了，好久没跟大家聊学术了。恰逢昨天Mark van Loosdrecht在他Twitter推荐了一篇他主编的Water Research发布的新文章，题目是Large-scale demonstration of the sulfate reduction autotrophic denitrification nitrification integrated (SANI®) process in saline sewage treatment。好长啊…直译成中文是《用于海水污水的基于厌氧硫还原菌的自养反硝化硝化一体化工艺的大型示范项目》。大家可能注意到括号里的单词SANI，它还有个注册专利的标志。择日不如撞日，今天的学术星期四就跟大家快速侃一下这项“新工艺”，发明者本人把它称为“杀泥技术”(好像很猛的样子)。杀泥技术为何物?SANI工艺，或者说杀泥技术，究竟何方神圣?竟引来荷兰大牛的注意(当然其实荷兰大牛自己也有份写…)?
话说这故事可以从2012年说起…Once upon a time...
当年小编在荷兰读书的时候，参与了一个荷兰全国水研讨会的组委会工作，当时一个分会场的主讲人正是Mark。当时小编年少无知孤陋寡闻(当然如今依旧如此)，尚不知这人竟是业界传奇的paper狂人。当时也刚好排到我负责那个会场的工作，所以我就有幸第一回听他的讲座，题目正是关于SANI工艺。更让我大开眼界的是，SANI原来源自香港，发明者是香港大学科大的教授陈光浩。据香港科大毕业的学姐的路边消息，陈教授人脉广阔，在学生圈子里被尊称为“Blow Water King”(啥意思?猜你已会心一笑，小编也自认为这是个妙到毫巅的双关语)。
陈教授之于香港的水处理学术界就如Mark之于荷兰水处理学术界。当然这是小编的一方之言(水平有限，但觉得这么一个类比能让大家更好地在短时间里理解陈教授的江湖地位)，但还是有根有据的——原因是陈教授发现SANI菌种的过程跟Mark将厌氧氨氧化和好氧颗粒污泥发扬光大的历程是异常相似的。
香港科大搜到的陈教授摆拍照
这时又要来一个Once upon a time 了…话说早在上世纪六十年代，香港就已经是承受巨大的人口和水资源的压力——根据相关统计资料，香港人口密度高达6553 人/km2，和我在《水的力量》里提到的印度的班加罗尔相反，香港能从降雨回收的水资源仅能满足总需求的19%。
面对这样的危机，当年的香港政府因地制宜，做了两个重要的决定： (i) 自1965年起，从广东的东江引入年流量约7.3亿立方米的水 (这也是为什么奥尼卡的FCR工艺能在河源污水厂中标的原因，因为排入东江的水要高质达标来作为香港的水源)(ii) 自1958年起，引入海水冲厕系统，这个系统目前已覆盖80%的人口，每天为香港节省了22%的淡水资源。
1963年的香港，要排队取水的日子(图源：wikipedia)
小编当时听Mark介绍香港的海水冲厕系统时就有个疑问——为啥这么具体可持续发展示范意义的工程，咱们隔壁的广东人为啥几乎从没听过呢?现在回头看，只能怪当年(包括如今)做工程或者在政府上班的人没有所谓的“乔(hui)布(ying)斯(xiao)”气质，哈哈。
大家可能知道海水是咸的原因是富含诸如氯化钠等物质，但你们可能不知道海水里的硫酸盐也是很高的。而更神奇的是，海水冲厕出来的污水里的COD与硫酸盐的比例十分巧妙，理论上全部的可生物降解COD都可被厌氧性硫酸盐还原菌(SRB - Sulfate Reducing Bacteria)的还原反应得以去除，而且不会产生传统除碳厌氧反应常见的副产物硫化氢!
最为人熟知的SRB菌——Desulfovibrio vulgaris (图源：wikipedia)
大自然的安排就是那么的美妙，而上帝总是眷顾那些热爱观察的人，包括在污水界混得风生水起的传奇人物，例如当年在南非发现了厌氧颗粒污泥的厌氧鼻祖荷兰人Lettinga，又如当今TU Delft的Mark van Loosdrecht和香港科大的陈教授。陈教授在自己的专业知识基础上，受到了启发，慢慢研发出了这一套创新的基于SRB的结合自养反硝化硝化的一体化污水处理工艺。
SANI工艺通过巧妙地利用含硫化合物作为电子载体，引入了硫循环把碳循环、氮循环结合起来，完成对去碳、氮和磷的去除，并大大减少了污泥的产量。“ 这也是SANI中文译为“杀泥”的原因。 在这过程中，他和荷兰的Mark紧密合作，可能也是多得荷兰和香港两个商业文化悠久，营销技巧深入百姓骨髓的社会的熏陶，他们巧妙地找到了“SANI”这样中英相通的工艺简称，小编对此表示击节赞赏。
尽管诸如MBBR、IFAS和好氧颗粒污泥之类当下明星工艺收到很多中国同行的关注，但他们还是存在要处理“污泥”的问题。长得异常慢的SRB貌似真的是解决这个问题的“另辟蹊径”的钥匙，那经过多年的研发，陈教授团队在香港沙田污水厂的大规模示范项目有何新进展呢?
SANI杀泥工艺原理
简单点说，这个工艺分为三步，我把陈教授的英文流程图翻译成中文给大家参考一下：
SANI工艺的概念图(图源：本文参考论文)
我觉得陈教授已经画得再清楚不过了，我就不再复述了。他们在东涌污水站做过的一个200天的10m3/天的中试实验在2012年得到的结果表明，污泥产量减少了高达90%，但是细菌长得慢，对应的HRT也被迫延长 了，当时的HRT长达34小时。
HRT这么长，当然拿不出手大声炫耀啦… 正因如此，陈教授还得埋头苦干，决定在沙田污水厂将中试规模进一步放大。他们的paper分享了他们的设计和运行条件以及实验的结果。
实验结果
据实验数据介绍，这次试验的启动时间约为4个月，然后达到稳定状态后HRT约为12.5h，达到了普通污水厂的水平了，而占地面积能减少30-40%，出水在夏季和冬季都能符合当地标准达标排放。单位体积的有机负荷、硝化和反硝化率为 2 kg COD/m3/d, 0.39 kg N/m3/d和 0.35 kg N/m3/d。
污泥产率为 0.35 ± 0.08 g TSS produced/g BOD5 (或 0.19 ± 0.05 g TSS/g COD) 按他们的算法，跟香港其他使用传统活性污泥法的污水厂工艺相比，产量减少60-70%。尽管和之前理论上声称的90%，甚至零污泥还有一段距离，但起码已经证明了SANI的可行性。
下一步接广东进军大陆?
据广州的《南沙新区报》报道，今年陈教授已把更多时间分给南沙团队，队伍也在扩招。终极目标?当然是把杀泥技术引入内地的沿海缺水地区啦，毕竟目前的技术条件最多也能和海水资源结合使用。 “南沙距离香港很近，对珠三角有很强的辐射作用，再加上国家近期不断赋予的政策优势。
这里是我们理想的司令部。我们在香港创新技术，在南沙完善技术，搭乘‘一带一路’的轨迹推向世界。”陈教授接受采访时如是说。(此处你还记得陈教授为啥有Blower Water King的美誉了吗?)
“上海、大连、厦门、青岛……这16座沿海城市总人口达9200万人。以每人每天产生250公升污水，及以传统的活性污泥工艺平均每处理一顿污水产生235克干污泥量计算，每年共产约200万吨的干污泥(以含固率20%计算)。若SANI工艺应用于这些城市的话，可以大幅度的降低这些污泥的处理过程，同时也每年可以节约1400 GWh的能耗和120万吨的二氧化碳排放。” 陈教授在接受采访时给大家作出以上展望…
在座读者，你觉得陈教授的计算如何?但无论如何，我还是很希望陈教授的团队能成为污水处理界的邓紫棋，最终不仅能唱响大陆，更期待它能成为主流厌氧氨氧化、好氧颗粒污泥后的又一面向未来的基于厌氧技术的污水处理工艺。
