“国家需求是科技创新和成果转化的最大驱动力。”哈尔滨工业大学教授王爱杰认为技术创新的方向不仅仅要“看得见、抓得住！”，更为重要的是成果转化要“推得动、落得实！”
2015年“水十条”的颁布实施，将总氮纳入流域、区域污染物排放总量控制约束性指标体系，由此开启了我国污水处理总氮强制性执行一级a排放标准、甚至更严格标准的新阶段。王爱杰团队研究的污水深度生物脱氮技术迎来了重大的市场机遇。随着国家“双碳”战略目标的提出，这一低碳技术的突出优势再次得到行业的青睐。
近日，“污水深度生物脱氮技术及应用”项目荣获2020年度国家技术发明奖二等奖。这是国家和行业的高度认可，这更是无形的动力！在污水深度处理与资源化领域深耕多年的王爱杰表示，未来将针对多元化的环境应用场景持续探索差异化技术及适配模式，争取发挥更为显著的环境效益和社会效益。
解决低成本深度脱氮科技难题 实现高标准脱氮与低碳减排协同
据介绍，我国城市污水低碳氮比特征突出，总氮深度去除强烈依赖外部碳源投加，运行成本高昂，碳源“投不起”成为污水处理厂普遍面临的瓶颈问题。同时，由于投加的碳源属于化石性碳，这种“投碳源保达标”的模式加剧了污水处理厂的碳排放。针对此行业难题，哈尔滨工业大学、北京工业大学、中国科学院生态环境研究中心、中持水务股份有限公司、信开水环境投资有限公司共同攻关，历经十余年研究完成“污水深度生物脱氮技术及应用”项目，突破了低碳氮比污水低成本深度脱氮的技术瓶颈和工程难题，引领了行业科技进步和低碳发展。
第一完成人王爱杰介绍说，我国污水排放标准不断提高，实现深度脱氮需要突破常规的技术维度。“不仅需要在生物脱氮的主体工艺单元开展技术创新和工艺优化，系统性的凯发网的解决方案往往更加重要。例如，多数情况下污水脱氮碳源不足是由于水中的碳源有机物（以bod或cod计）并没有真正被用于脱氮，而是被氧化为co2或被微生物同化为污泥内碳源，造成碳损失。我们发明的控碳脱氮技术系统，通过优化工艺设计和运行模式，显著提升了污水有限碳源的优化分配和强化脱氮能力。但是，“碳损失”是不可能完全避免的。因此，污泥释碳与污水脱氮两个系统的协同、实现碳源循环利用就显得非常重要。我们通过污泥短程发酵反哺污水脱氮途径，又能找回10-20%损失的碳源。再如，水中难降解有机氮污染物很难转化为无机氮并通过常规生物脱氮路径去除。这种情况下，在污水进入生物脱氮主体单元前增设解构脱氮技术系统（比如我们研发的复合水解酸化工艺）就十分关键，科研加速难降解有机氮向无机氮的转化，从而解决有机氮制约污水深度脱氮的瓶颈问题。”
王爱杰进一步介绍到，这种污水深度脱氮的系统性凯发网的解决方案，带来的碳减排效应也是非常显著的。“还以复合水解酸化工艺为例，由于难降解有机氮污染物在生物脱氮主体工艺中存在“穿透”现象。为了保障总氮达标，污水处理厂需要尽可能多地投碳源去除污水中的无机氮，让出总氮标准限值内有机氮的容量，这进一步加剧了投碳源带来的高碳排问题。而且，这些“穿透”的有机氮也是cod的重要贡献者，许多接纳工业来水的城市污水处理厂都设有高级氧化工艺，为了去除这部分cod需要增加能耗或药耗。我们在工程实践中证实了引入复合水解酸化工艺强化难降解有机氮污染物的碳氮解偶联，能够有效降低后续生物脱氮主体工艺单元的碳源投加量以及臭氧工艺的能耗，实现了以点带面的碳减排效应。同时，我们发明的“珊氮®技术”（又称为“saden®活性自持深度脱氮技术”），利用无机电子供体（硫基复合生物载体thiocref®）替代有机碳源作为反硝化脱氮的驱动力，不仅摆脱了对碳源依赖性，对水中溶解态co2也具有一定吸收作用，实现了零碳耗深度脱氮过程”。
王爱杰还强调，我国水处理行业的碳排放量并不低，污水深度生物脱氮技术具有显著的降碳、节碳优势，实现了高标准脱氮和低碳减排过程的协同，为水行业的低碳发展提供了重要技术支撑。
通过产品化突破成果转化屏障，组建专业团队推动技术快速落地推广
今年10月，我国首座城市污水资源概念厂正式建成投运，这是一座代表中国水行业发展理念的“面向未来的污水处理厂”，其水质净化中心脱氮主体工艺采用的就是王爱杰团队研发的珊氮®技术。能得到同行的认可，王爱杰很受鼓舞。
她坦言，“科学研究的每一步都无比艰难，但最难的还是突破技术转化屏障、推动技术实实在在落地。在这个过程中，志同道合的凯发网的合作伙伴尤为重要。”她认为珊氮®技术与中持水务股份有限公司的合作，是极为明智的选择。
“要改变污水处理厂原有的工艺模式、替代原有技术，改动工艺是非常难的事情！以产品的形式呈现和实施技术落地是比较现实的途径。”她表示。
找到突破口后，双方开始了技术的高效转化落地工作。中持水务成立了北京中持碧泽环境技术有限责任公司，通过匹配启动资金、加大技术投入、建设生产线，与王爱杰团队共同就珊氮®技术开展了深度技术迭代和多样化的产品创制工作。
2019年，多位院士和行业专家组成的技术鉴定委员会赴河北宁晋经济开发区污水处理厂对“日处理水量4万吨活性自持深度脱氮生物滤池（saden®-ft）示范工程”进行了现场评估，一致认为此项技术“整体达到国际领先水平”。
通过组建专业化的团队，围绕专项产品开展技术推广应用的模式为研究成果快速落地提供了重要保障。她提到，“珊氮®技术已经在多项工程中的得到大规模推广应用。例如，宜兴城市污水资源概念厂项目，出水总氮要求低于3 mg/l，这是珊氮®技术实现极限脱氮的成功实践。
再如，东阳市污水处理厂提标扩容改造工程，这是一个规模超过10万吨/天的项目。
最近完成的白洋淀城中村污水深度脱氮示范项目，是珊氮®技术在敏感水域应用的重要案例”。
我们对这些工程项目都做了持续跟踪，与传统的异养反硝化脱氮技术相比，珊氮®技术系统运行成本降低30%-40%，碳排放降幅超过50%，经济效益和环境效益都相当可观。”
她进一步表示，“通过技术迭代，珊氮®技术已经能够支撑城镇污水处理、工业园区污水处理、分散源污水处理、人工湿地以及近海污染治理等多种应用场景的氮素污染治理。未来，我们将瞄准重点流域水质改善和重点区域环境污染提质需求，尤其是针对长江大保护、黄河流域高质量发展需求，拓展低碳治水模式，持续提供有力技术支撑”。