水乃萬物之源。誠然地球的絕大部分是水，但是其中97%是含鹽的海水,另外3%的淡水中大部分又是以固態形式存在于冰川之中。所以可想而知，可以供給人類使用的淡水資源是少之又少!而這珍貴的淡水資源又因為其分布不均以及逐漸遭受污染，直接影響著社會的可持續發展乃至人類的健康。

　　據報道，全球約15億人口面臨淡水不足問題，其中3億人口處于完全缺水狀態。預計到2025年，全世界將有30億人口缺水。我國人均淡水占有量為2240立方米，僅為世界人均水平的1/4，屬中度缺水國家。由于水資源受到過度開發、污染且利用率很低等問題，水資源的匱乏已呈現出制約城市經濟和社會的可持續發展的態勢。如何節約淡水資源、開發“替代性”水資源、凈化污染水質已不僅僅是熱門的科技問題，更是刻不容緩社會問題。

　　作為一個嚴重缺乏淡水資源的海岸城市，香港自上世紀五十年代起，一方面建立長距離供水管道輸入東江源水，另一方面開始采用海水沖廁。根據香港水務署2014年的報告顯示，香港海水沖廁系統(圖1)現時覆蓋全港720萬人口中的八成，平均每天為香港提供760000立方米的海水作沖廁使用節省22%的淡水資源。

　　香港50年的經驗證明海水沖廁基本不造成任何個人和公共衛生不便，采用大管徑的水泥防腐管為主干道與小管徑的PVC管建筑物管道組成的海水供給管網腐?問題可以有效解決。與大量水資源節省的成本(海水沖廁能耗不超過海水淡化能耗的五十分之一)相比，控制少部分加壓管道硫化物產生及污水廠設備防腐處理所需要的成本就變得很有限。

　　在此基礎上發展的香港國際機場淡水海水中水“三水供水系統”(圖1)節省水資源率達52%，被《自然》雜志(337卷781頁)評價為目前最為有效的可持續水資源系統之一。

圖1：創新城市水循環系統：“三水”供水系統與SANI工藝聯用概念圖 © 香港科技大學 HKUST

　　由于海水沖廁技術在香港的大規模應用，產生含一定量硫酸鹽的高鹽城市污水，使得其有機物(COD)與硫酸鹽(SO42-)的比例為1.3- 2.4 (g COD/g SO42---S)，提供了通過硫酸鹽還原過程實現快速厭氧去除有機物的可能性。

　　通過受到此一啟發后的文獻調查和不斷的思索，加上2002年荷蘭代爾夫特理工大學Make van Loosdrecht教授來訪香港科技大學時的鼓勵，香港科技大學陳光浩教授于與2004年首先提出了基于異養硫酸鹽還原(Sulfate reduction)、自養反硝化(Autotrophic denitrification)、硝化反應(Nitrification)一體化(Integrated)原創型高鹽城市污水處理的新工藝,簡稱SANI工藝®™，并于2004年獲得了香港研究資助局(HKRGC)研究項目的資助。

　　SANI工藝將硫酸鹽還原為基礎的高效厭氧(水溫20度時水力停留時間可降至4小時以內)引入城市污水處理，同時利用所產大量溶解性硫化物(大量硫酸鹽還原自動提高反應器pH至堿性水平使得所產硫化氫幾乎完全溶解于水)作為取代有機物的電子供體體實現后續自養反硝化(有機物非依賴性除氮過程)。

　　SANI工藝是第一次在城市生物污水處理中將厭氧除碳反應和自養反硝化有機地連接起來。由于這兩個反應過程本身產泥很少，加上產泥又少的硝化反應，理論上實現污泥源頭顯著減量(因此SANI工藝的中文名也稱之為殺泥工藝®™)。

　　為驗證這些工藝特性，陳光浩研究團隊2003年開始小試，2010年完成中試，2015年完成第一個日處理1000噸的示范工程，現正進行SANI工藝優化設計后的1000噸示范工程，參與港科大SANI工藝、法國威立雅MBBR工藝和荷蘭NEREDA工藝的同規模實際使用評估工程。在接下來的5-10年內，實現在國內外沿海，島嶼和內陸不同地區一定規模應用的目標。