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李經理
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dvhb@163.com
西安高新區錦業路錦業時代A3-307室Gatze Lettinga教授，UASB技術之父，上流式厭氧污泥床反應器技術的發明者，國際厭氧生物技術領域的知名學者，亦是美國“泰勒環境獎”（素有“環境科學諾貝爾獎”之稱）、第二屆新加坡李光耀水獎獲得者。他研發的UASB技術，不僅在70年代末掀起了世界厭氧技術的第二次進化高潮，時至今日，該項技術依然是厭氧污水處理技術的核心。lettinga教授以大無私的奉獻精神，向外界坦誠UASB技術，并期待這項技術能惠澤于世。大師的精神光芒和高尚情懷，深受世人敬仰。本文部分照片是lettinga教授贈予，由衷的表示感謝。
一個真理哪怕僅被一個人，僅有一次了解，其最終也將成為整個人類的共識，好的東西一旦被創造或開發和應用，它將毫無疑問永遠不會失去其存在的地位。
人們耳熟能詳的《人類群星閃耀時》是斯蒂芬·茨威格的傳記名作之一。這本書包含有13 個歷史特寫，分別向我們展現了13 個決定世界歷史的瞬間：千年帝國拜占庭的陷落、巴爾沃亞眺望水天一色的太平洋、亨德爾奇跡的精神復活、老年歌德熱戀的悲歌、滑鐵盧的一分鐘， 英雄的瞬間， 南極探險的斗爭，西塞羅，威爾遜的夢想與失敗以及馬賽曲神佑般的創作。而這13 個歷史瞬間神奇地降臨到13 位傳主的身上，他們或是被命運高高舉起，送入英雄們的殿堂；或是被狠狠嘲弄，拋入千秋遺恨的行列。當強烈的個人意志與歷史宿命碰撞之際，火花閃爍，那樣的時刻從此照耀著人類文明的天空。
如果要寫一本關于世界環保科技的《人類群星閃耀時》，那么1970 年，發生在荷蘭瓦赫寧根大學成立4 年的“水凈化”系出現職位空缺的那一瞬，一定會被錄入其中。那一年，年輕的Gatze Lettinga 剛剛進入瓦赫寧根大學幾個星期之后，作為一名專業領域聚焦在物化技術飲用水處理和放射性廢水處理的化工工程師，他對生物技術水處理領域幾乎還一無所知，但不知是哪位同事，將Perry McCarty 在JWPC 上發表的一篇論文放到了他的桌上，這篇論文講述了十分有前途的AF（厭氧過濾）的實驗，據Lettinga 自己的回憶，這篇文章的理論是如此清晰，令人信服和吸引人。與當時已經廣泛使用的傳統好氧污水技術相比，厭氧污水處理系統具有很大的優勢，基本沒什么弊端，并對各種各樣中低濃度的污水都可以進行很好的處理。作為一個正在尋找畢生追求的年輕人，每一個字都說到了他的心坎，文中觀點非常契合他內心的追求，與他的抱負，視野和性格匹配。
那一瞬間，Lettinga 就做出了從事這個領域研究的決定并終身無悔。在Lettinga 做出這個決定之后的39 年，2009 年，新加坡，李光耀水獎的頒獎典禮上，他從來自19 個國家的39 名杰出候選人中脫穎而出，成為這個世界水利行業最高獎項的第二任獲得者。頒獎詞給予這位將畢生精力貢獻給厭氧技術研究和推廣的科學家極高的評價：三十多年前，他研發出升流式厭氧污泥床反應器UASB（Upflow Anaerobic Sludge BlanketReactor）科技，使得數以千計的工廠和市鎮的廢水得以較低成本的方式凈化，避免污水直接排入河流水道，威脅自然生態和公共衛生。自70 年代中期推出以來，這項科技已應用在近3000個反應器，占全球厭氧污水處理系統的80%。
2009 年，新加坡，Lettinga 榮膺“李光耀水獎”
雖然40 年前的那一時刻對后續的厭氧科技發展產生了舉足輕重的影響，但如果站在Lettinga 的視角，這一決定也意味著極大的風險。彼時污水的好氧生物處理已經穩定發展了40 余年，其穩定可期的處理效果，無數科學家和工程師精心研究構筑的數學模型，反應器，眾多的工藝變種和裝備開發，使其在污水處理領域的地位牢不可動，而抽水馬桶——市政管網——污水處理廠構成的市政衛生系統，更已成為現代文明發展的標配。同這個龐大光輝的體系相比，仍停留在第一代技術的厭氧反應器無疑還在蹣跚而行，由于微生物生長緩慢（20- 30 天），世代時間長，所以第一代反應器最大的缺點就是進水和反應器生物種群無法充分接觸，而且如果要添加濾料，又會造成成本的大幅上升。
即使是啟發Lettinga 投身厭氧的那篇文章的作者——McCarty 教授，雖然率先提出了厭氧技術的應用前景，甚至提出了反應器的設計思路，但在好氧污泥處理大行其道的美國，仍然無法獲得更多的資助以開展深入研究。當時厭氧反應器雖然已經證明了一些良好的處理效果，但在處理負荷和反應時間方面（通常在20-30天）仍然無法進行大規模的推廣應用。下定決心，明確自己的研究方向，摒棄其他誘人的選擇，投入一生最美好的年華，與環保領域的“黑箱”聯系在一起，無疑是需要巨大的勇氣的。
從硬幣的另一面來說，極大的挑戰正對應著巨大的機遇，如果站在現在的視角來看，這次選擇又處于一個絕佳的歷史時期。當時環�？萍寂c產業的中心，正處于一個五十年一遇的變局，從美國轉移至歐洲，歐洲整體工業化加速，環境壓力急劇增加，“誰污染，誰治理”正在成為所有工業企業發展歷程中必須跨越的門檻。政府將在未來十年投入大量資源去推動環保科技的發展，同時，微生物學，化學，毒理學等相關研究也在取得快速發展，而荷蘭長期以來就有優秀的學科融合傳統，都預示著荷蘭正處于環�？萍紕撔缕孥E集中涌現的前夜。而Lettinga，正是這暗夜中的啟明星。
再回到歷史的起點，Lettinga在進入瓦赫寧根兩個月之后，就和助手啟動了關于厭氧的實驗。實驗初期，反應器的構造幾乎完全復制了McCarty 所使用的反應器，并應用土豆廢水來作為首個實驗對象。令人驚喜的是，首次實驗即獲得了成功，與McCarty 的文獻報道一致，Lettinga 他們也觀察到反應器中形成了高度活性和沉降性能良好的厭氧污泥。這個發現標志著UASB系統的誕生，他將厭氧處理的效率推進了一大步，有機負荷從常規厭氧消化工藝的2-3kgCODcr/(m3·d) 提高到30-40kgCODcr/(m3·d)， 水力停留時間從過去的幾天或幾十天縮短到幾小時或幾天。這一階段，優化反應器設計，擴大反應器的應用，就是Lettinga團隊的主要目標。很自然，Lettinga 希望在淀粉行業開始第一個中試項目，他認為這樣的技術，既可以使廢水達標排放，成本低廉，甚至可以通過回收能源獲得盈利。
但事與愿違，這個方案沒有獲得業主AVEBE 和KSH 公司的采納，因為當時AVEBE 公司的CEO 已經準備采取一項基于物理化學過程的處理方法，這項技術從50 年代就開始研究，希望通過降低水耗，并通過蒸餾回收蛋白來一勞永逸的解決污染與成本問題。（當然，這個計劃在現在看來也是十分超前的，類似于同時代新加坡在新生水方面的嘗試，應用電滲析制取飲用水，雖然技術和質量可行，但成本無法負擔）。
在被淀粉行業拒絕之后，Lettinga 團隊一邊繼續優化反應器的設計，一邊繼續尋找可能進入的領域，終于在另外一種農業廢水——甜菜廢水處理上找到了突破口，1972 年，Lettinga 團隊同荷蘭的一個甜菜加工企業CSM 公司開始合作，Lettinga與CSM 合作的第一個6m3 規模的中試裝置再次獲得了幸運女神的眷顧，這次實驗，Lettinga 觀察到了污泥顆�；�，從而進一步改寫了厭氧技術的發展歷程，甚至可以說，改變了整個污水處理行業的技術發展歷程。
1980年前后，Lettinga與McCarty愉快會面
事實上，觀察到污泥顆�；F象也并非Lettinga 首創， 在McCarty 的實驗文獻中就曾提到類似現象，而南非的一些已經運行的工程中，工人們也發現了類似現象，但沒有被研究者發現，反而被當成運營事故排除了。發現顆粒污泥之后的后續舉措，才是Lettinga 團隊和荷蘭在此方面成功的原因，顆粒污泥被發現后，很快成為瓦赫寧根，代爾夫特等高校環境相關專業和微生物相關專業聯合研究的目標，并迅速獲得了政府的關注和支持，開啟了30m3 規模的二期實驗，因為這與荷蘭的“清潔技術”政策非常契合。同時，CSM 公司也敏銳地發現了這其中蘊含的巨大商機，提出了更為雄心勃勃的計劃，試圖獲取UASB系統的產權或獲取裝備了其改良過后三相分離器的UASB 系統的所有權，同時準備啟動規模高達200m3 的工業生產實驗。為了支撐這個計劃，更多具有微生物學和化工背景的人加入了團隊，完善了團隊的知識結構。
顆粒污泥
故事發展到這里，一切都看似非常完美，但和任何開創性的事業一樣，這個聯合研發團隊在巨大的利益面前出現了第一次裂痕，企業無疑希望通過專利的申請，更多的保護自己的利益，同時獲取更多的收益；而Lettinga 卻持有不同的觀點：他認為UASB 作為一種環境保護技術應該在世界范圍內為所有人服務，同時他也支持企業獲得商業化的成功，但他認為一家公司保持其商業地位的最佳手段是對技術擁有更深刻的理解，而非通過專利去阻止他人應用。所以后期，Lettinga 在荷蘭的一家期刊上發表了對UASB 系統概念的文章，阻止了CSM 公司申請專利。這一決絕的行動，導致雙方合作研究關系的結束（那時他們已經將技術應用規模提高到5000m3）。
雖然結局有些令人遺憾，但這次和CSM 的合作，仍然有巨大的收獲。除了剛才描述的顆粒污泥的發現，另外一個發現也同樣激動人心：20 世紀70 年代后期，當地的電視臺報道了CSM 項目， 并播出了Lettinga的電視采訪，在當地眾多的觀眾中，有一名叫Jos Paques 的年輕創業者，就像Lettinga 被McCarty 所感染一樣，他也被這個迷人的技術吸引，并決心投身其中。在未來，他那家和他同名的企業（Paques），在厭氧技術的發展歷史中，同樣書寫了一段傳奇。
后來CSM 的故事則令人唏噓，在決定獨自拓展商業化活動之后，CSM 希望在國外的同行廢水中進行推廣，但由于不同國家的甜菜行業特征不同，他們在德國遇到的甜菜廢水含有大量的鈣，顆粒污泥被碳酸鈣鱗片化而失去了所有活性，因為失去Lettinga 團隊的學界合作，導致他們賴以起家的顆粒污泥技術遭遇到毀滅性的打擊而毫無辦法，而這次失敗， 直接導致CSM 公司終止了UASB 的所有相關項目，并最后出售給了GB 商業集團，不過這次出售間接造成了第三代厭氧技術——EGSB 的成果商業化，也就是Biothane 公司的橫空出世，這家公司后來被威立雅收購，與帕克幾乎平分了世界范圍內的厭氧項目，也算是失之東隅，收之桑榆了。
回到Lettinga 這邊， 歷史仍在繼續，由于CSM 實驗項目取得的巨大成功，淀粉行業相關的政府部門對UASB 在淀粉廢水中的處理建立起足夠的信心，1976 年，團隊終于得以在土豆廢水領域進行中試，這次的實驗也取得了成功，并且后續在土豆淀粉行業獲得了完全的應用。但這個實驗帶來的更大收獲則是Lettinga 在檢查反應器沉淀區氣液界面時，觀察到了白色薄膜物質，Lettinga敏銳的注意到了這點， 并請Twente大學的講師Peters進行了分析，分析結果表明，這種白色薄膜物質的主要成分是硫。這次偶然的發現，使厭氧研究進入到“微氧生物轉化”領域，瓦赫寧根和代爾夫特兩所大學將大量的資源投入到硫循環的研究中，并在后續的十幾年中開發出了厭氧出水的后處理技術，廢氣中H2S 去除，污染土壤中重金屬的回收等技術，而Paques 公司也得以在UASB 之外，建立起另外一個領域的核心競爭力，并以之延續至今。
至80 年代初，Lettinga 帶領團隊完成了UASB的一個十年，雖然距離厭氧受到廣泛關注，吸引更多資源的投入和世界范圍的推廣還有三年左右的時間。但可以肯定地說，這十年奠定了今后三十年厭氧技術，乃至微生物處理領域的技術發展格局。UASB 反應器的架構完成并在多個領域建立了多個示范工程，發現了污泥顆粒化現象，發現并關注氮和硫的循環，這一系列成功的嘗試，探索和實踐，后續被稱為將改變污水處理技術，甚至當代污水處理技術體系的兩個夢幻般的科技——厭氧氨氧化和好氧顆粒污泥，從這個體系中脫穎而出。另外，比打開“黑箱”更加可貴的是打開“黑箱”的的勇氣和方法，從這十年的經歷中，Lettinga 自己也曾說，與厭氧技術真正蘊含的機理和規律相比，目前發現的成果仍微不足道，但依靠Lettinga 堅定的分享理念， 堅韌的精神以及荷蘭產，學，研界圍繞此方向迅速而堅定地結成的創新體系，將這些發現和收獲的價值發揮到了極致。
最艱辛而充實的十年度過之后，厭氧開始進入到快速推廣階段，1983 年在荷蘭召開的一次國際學術會議上，Lettinga 的研究成果和實踐成就大放異彩，獲得了廣泛關注。正Lettinga在哥倫比亞Cali的64m3示范工程 如開篇的那句話所說，真理被一個人所了解，現在終于到了形成共識的時刻。Lettinga 此時的工作目標，也從之前的完善反應器結構和尋求應用，變為促進應用和提高科學認知，之前Lettinga 將技術成果的無私貢獻，也到了收獲的時刻，更多的科學家，工程師，政府官員和企業家加入到了以UASB為核心的創新體系，UASB技術開始同不同的領域，不同的行業，不同的發現，不同的學科充分交融，快速繁衍，快速突變。
UASB 快速突破了難溶工業廢水，有毒化合物廢水，低溫低濃度工業廢水的防線，攻克化工，制藥等之前微生物領域望而卻步的高地；負荷更高，效果更好的EGSB 反應器在80 年代初完成初期實驗，EGSB 反應器可以在1-2h 的水力停留時間下取得UASB工藝需要8-12h所能達到的效果，并衍生出著名的Biothane 公司；Paques 公司在90 年代成功開發出IC工藝，同樣大幅提升了反應效率，設計負荷一般為UASB工藝的4倍左右；通過應用硫循環規律的認知，Paques 還成功開發出Thiopaq 工藝，憑借精湛的技藝，與世界石油巨頭shell（殼牌）公司組建了合資公司Paqell，打開了新的市場。
在世界范圍內，厭氧技術開始大面積推廣。厭氧技術在世界領域的推廣，同樣是一個非常有趣的故事，在學科基礎扎實，前期積淀較好的國家，厭氧技術的推廣卻出人意料的受阻，其中最典型的案例是美國。美國可以算是厭氧理論的策源地，McCarty，Young等杰出學者發展出整套的理論與實踐體系，但面對早已建設和運營成熟的市政市場，厭氧技術顯然無法打動權威機構和財團，學者們也無法說服他們對厭氧產生興趣。相反，厭氧技術在巴西，墨西哥，中國，泰國和印度則取得了令人振奮的進展，尤其在中2015 年，Lettinga 受邀在清華大學環境學院講學國，Lettinga 和中國幾代厭氧人密切合作，成功將中國建設成為厭氧技術應用規模最大，推廣最成功的國家，這個故事我們會在下篇詳述。
2015 年，Lettinga 受邀在清華大學環境學院講學
我們在之前的期刊中曾有一篇長文分析厭氧技術為什么在荷蘭取得成功，對荷蘭的創新政策做了較多的分析和介紹，當我們看完這則故事，不難得出幾個結論：厭氧技術在荷蘭的成功， 首先當然是核心人物的成功， 也就是Lettinga 的成功， 他的成功除去學術上的智慧和敏銳之外，有三點起到了很重要的作用：可持續的發展理念。在Lettinga 的個人回憶錄中可以看出，幼時農村的生活經歷，給Lettinga 樹立了強烈的貼近自然，順應自然的思想理念，這種思想后期發展成為具有標志性的Lettinga 可持續發展的思想，與厭氧的理念高度貼合，這成為支撐他幾十年不斷克服困難，發現規律的核心力量；堅韌的性格。
2015年底，lettinga受邀來研究院交流，左起：許國棟、lettinga、王凱軍
1972 年，年輕的Lettinga 就敢于公開地對業已成熟的市政污水收集體系提出自己的質疑，這與他堅持和堅韌的品格密不可分，在回憶錄上也隨處可見他對人類社會難以勇于面對歷史的失誤，不愿改變的狀況表達出憤怒和遺憾；Lettinga 在環保技術專利方面持有的公開和分享的觀點，保證了UASB 技術的快速發展和快速迭代。雖然為堅持這個理念，Lettinga 失去了不少合作伙伴，也必須忍受很多工程中粗糙的復制帶來的后果，但從整體來看，廣闊的市場和多領域的應用，最終確保UASB 技術在厭氧技術體系中占據了絕對主導的地位。
另一個方面的成功，則來自于荷蘭創新體系的成功，如前所述，厭氧的理念， 成果和應用， 在Lettinga之前就在很多國家有過廣泛的產生和應用，但只有荷蘭將這門技術通過不斷的研發，應用，雕琢，最終成為一個改寫污水處理歷史的偉大技術。我們在UASB 發展的過程中隨處可見這種體系構建的努力。瓦赫寧根大學自由，寬松和包容的學術氛圍，讓Lettinga 一個剛剛入校一周的助理教授即可快速選定研究方向并開啟實驗；在后續的實驗過程中，來自微生物學，化工行業，機械行業各個領域，各個高校的頂尖專家在恰當的時機進入團隊，伴隨著黑箱的打開，任何釋放出來的一點信息都被小心的收集，精心的分析，認知的快速提升，大大提高了產業推廣的成功率。同時，企業和高校的良好合作和互動也不可忽略。無論是前期與CSM 公司的合作（即使雙方因理念不合而終止合作），還是后期與Paques 的合作，都被看成產學研合作互動的典范，科學家致力于提高認知和推動應用，企業家致力于產業推廣和反饋優化，形成了一個效率最高的合作體系。
事實上，我們在同中國的企業家談及帕克的時候，他們最羨慕的，還是Paques 擁有的最完備的創新體系，而后續的Biothane 公司在EGSB的合作，也與他們將總部設在代爾夫特密不可分，即使他后來已經變成威立雅的下屬企業。最后，政府的推動，在UASB 的發展過程中，政府總在關鍵時刻，運用體制和政策的力量，不斷調集力量做重點突破。比如在顆粒污泥和硫循環方面，并且不斷調整創新體系的架構，從最早期的基金會到后來舉世聞名的wetsus 研究院，都是當時最優秀的創新體系，將政策扶植，科技突破，企業應用和人才培養用最高的效率緊緊黏合在一起。
關于專利問題。目前在給予Lettinga 的贊揚聲中，很多都是因為他無償地將UASB 的技術專利交予世人使用。最近兩年在其他行業也出現了很多專利無償使用的案例，比如大名鼎鼎的特斯拉，去年豐田電動車也宣布將專利無償貢獻出來。如果說他們也擁有Lettinga 那般無私奉獻的精神，未免太過牽強，我更愿意相信，他們都意識到，創新的一個最有效手段，就是給予，類似移動互聯網中大量的免費應用，技術在無償使用中，也完成了對市場的馴化。所以，從現在的視角再來看Lettinga 當年的舉動，我們可以看到，正是這次無私的分享，完成了環保科技發展歷史中一次最偉大的產品推廣。