太湖地区城镇污水处理厂执行氮磷特别排放限值提标建设技术研究
1.1项目简介
为落实《水污染防治行动计划》《江苏省“两减六治三提升”专项行动实施方案》等政策文件要求， 2018年6月江苏省住建厅颁布实施了《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/1072-2018）（以下简称“江苏新地标”），明确要求江苏省太湖地区城镇污水处理厂在一级A排放标准基础上再提标，不仅时间紧任务重，提标进入“深水区”，交织工业废水冲击、管网问题凸显的工作压力，同时面临运行现状及提标难点不明、技术对策急需、系统工作流程欠缺、建设用地不足等紧迫难题，与一级A提标相比，基于排放限值的提标压力更加突出。
项目重点围绕江苏省新地标排放指标与限值优化选取及提标建设技术需求，对太湖地区220余座污水处理厂开展了运行大数据分析、问卷调查、现状调研及大批量的工程测试，摸清本底并识别提标共性难题，系统完成现状污水处理全过程问题诊断与提标难度解析，提出了涵盖源头管控、管网提效、处理系统挖潜及精细化设计运行等全过程系统化集成技术路线和实施方案，结合项目团队十余年全国不同地区大规模污水处理工程测试和跟踪评估，充分吸纳相关行业主管部门、设计和运营单位的意见与建议，编制《江苏省太湖地区城镇污水处理厂DB32/1072提标建设技术指引（2018版）》（以下简称“指引”），由江苏省住建厅于2018年12月21日以政策文件形式正式发布。
“指引”发布实施以来，得到了江苏省太湖地区城镇污水处理厂提标建设设计、建设、运营和管理单位的普遍认可和广泛采纳，有力的推动了江苏省220余座城镇污水处理厂（总规模超700万m3/d）的提标建设工作，辐射江苏省400余座污水处理厂总规模超1600万m3/d，也为我国雄安新区、广东、天津、山东、浙江等地区污水高标准处理提供可借鉴可推广的整体技术策略和系统实施方案。
项目获中国专利优秀奖1项；发布指引1部；出版专著1部；获授权发明专利12项、实用新型专利2项；发表核心论文28篇。
1.2项目主要技术内容
（1）创新点
1）构建基于太湖地区主要水污染物递进控制及排放限值的城镇污水处理厂提标建设总体技术路线
系统梳理影响污水处理厂稳定达标和高效运行的关键因素，形成问题识别→原因解析→技术对策→应用验证的“四位一体”系统诊断策略，构建了耦合影响要素、权重和保障率的提标难度评价方法，以主要水污染物递进控制为目标，结合江苏省太湖地区城镇污水处理厂进水特征和污染物去除潜能工程实测，形成目标可行、技术可达、经济合理的城镇污水处理厂排放指标及标准建议值，为排放限值的合理确定提供了强有力的科技支撑。结合全流程问题诊断结果及标准限制的控制要求，构建“先源头控制，后强化处理；先运行优化，后工程改造；先生物强化，后物化辅助；先厂内达标，后湿地改善”提标建设总体技术路线。
图1-1 提标建设总体技术路线
2）创立基于工程实时测试和达标难点快速解析的系统精准诊断技术方法
构建以历史出水水质分析识别超标因子-以物质成分解析识别超标组分-以测试测算方法计算超标额度的“三步法”出水达标影响因子识别及难点解析策略；创立基于功能区特征指标沿程布测→基于活性污泥功能速率的功能区效能分析→基于实测耦合模拟的功能区潜力挖掘相结合的“三步递进法”系统评估方法模型；以指标简易、测试简便、数据简单为目标，提出便于现场灵活测试的不同功能区特征指标、计算模型及管控要点；创立以碳源损耗和除磷抑制为核心的靶向测试分析方法，揭示跌水复氧及内回流高DO等严重消耗优质碳源、协同化学除磷抑制生物除磷等行业共性问题。
图1-2 出水达标影响因子的识别及难点解析方法
图1-3“三步递进法”工艺系统评估方法
3）创建基于特别排放限值的城镇污水处理运行过程诊断工艺精细化设计运维与效能提升整体策略
探明污水跌落瞬间气水混合充氧的复氧机理，提出阻断表层空气流动控制跌水复氧的工程策略；建立了内回流混合液DO消耗缺氧池碳源无效消耗，影响脱氮效率的测算模型，创新构建不新增池容，仅通过好氧池末端隔墙分割停留时间30 min左右消氧区，实现内回流低DO控制策略；确认好氧池末端或二沉池前端过量投加的化学除磷药剂通过回流污泥进入厌氧池，并与原水和厌氧释磷形成的磷酸盐反应形成化学磷沉淀，导致好氧池内缺少好氧吸磷所需的磷酸盐，是化学协同除磷污水处理系统生物除磷功能逐渐减弱的根本原因，在此基础上形成生物除磷耦合厌氧池侧流化学除磷的整体除磷方案；集成创建基于碳源高效利用和除磷功能强化的精细化设计运行集成策略。系统完成基于功能区整体协同强化的工艺要素重构，提出各工艺单元衔接原则、核心功能指标、运行控制要点，创建基于特别排放限值的城镇污水处理运行过程诊断工艺精细化设计运维与效能提升整体策略。
图1-4工艺精细化设计运行策略
图1-5 工艺单元组合模式及设备配套原则
（2）应用情况
项目核心成果《江苏省太湖地区城镇污水处理厂DB32/1072提标技术指引（2018版）》的实施，为工程设计、建设、运营、管理等各方达成共识、形成统一工作思路提供了保障，一经发布即被普遍认可并广泛采纳，成为招投标、系统评估、方案制定、运营管理等提标工作的重要参考文件。提标建设总体技术路线成为大量工程提标建设的基本准则。项目团队郑兴灿、孙永利、李激、吕贞、李鹏峰被江苏省住房和城乡建设厅聘任为技术专家组成员，为提标建设工作提供全过程指导和技术把关。
图1-6 “江苏指引”发布及宣贯
项目的实施推动了江苏省无锡芦村等220余座城镇污水处理厂的提标建设工作，辐射江苏省400余座污水处理厂总规模超1600万m3/d，为雄安新区、广东、天津、山东、浙江、安徽、辽宁、山西湖南、广西等地区污水高标准处理提供可借鉴可推广工艺路线技术策略和实施方案。
图1-7 项目成果指导江苏并辐射全国
（3）经济、社会效益情况
本项目秉承现有设施充分挖潜为基础，稳定达标、效能最优为目标，提出了切实可行的提标建设工作流程，构建了适用于江苏省太湖地区水质水量特征的提标工艺技术路线和工艺流程选择方案，形成了基于特别排放限值的城镇污水处理运行过程诊断工艺精细化设计运维与效能提升整体策略，为工程设计、建设、运行、管理各方达成共识和统一工作思路提供了“蓝皮书”和“菜单式”的提标对策，系统解决了提标建设工程面临的“运行现状及提标难点不明、技术对策急需、系统工作流程欠缺、建设用地不足”等共性难题，及时有效指导了江苏省太湖地区220余座城镇污水处理厂（规模超700万m3/d）提标建设工作，保障提标建设工作有的放矢、科学有序。缩短了提标建设周期，降低了技术和工程风险，保障了工程投资经济效益。
本项目提出的源头控制方案、收集系统提质增效策略及污水处理系统的精细化设计运行策略等，有力的支撑了江苏省排水系统优化运行及后续开展的污水处理系统提质增效、黑臭水体治理等工作，进一步推动太湖地区水环境综合质量改善，助力生态文明建设，社会、环境、经济效益巨大。
1.3主要完成单位及完成人简介
项目牵头单位中国市政工程华北设计研究总院有限公司联合江南大学、江苏省城镇供水安全保障中心和常州市排水管理处，充分融合各单位在设计、科研、运行、管理等方面的基础优势并经验链条互补，构建和实施产学研用一体化创新模式。
华北院作为国内水务行业领先地位的综合甲级设计研究院，长期致力于污水高标准处理与资源化利用技术研发与应用，完成了我国首座完全按“一级A”提标建设的无锡芦村污水处理厂（30万m3/d），郑兴灿研究团队牵头完成本项目的各项成果，全程指导了江苏省各阶段提标建设工作；江南大学是教育部直属、国家“211工程”重点建设高校和一流学科建设高校，李激教授团队长期开展城镇污水处理工程诊断和技术研发应用工作，为本项目的调研评估、技术集成、成果总结和推广应用起到了重要支撑作用；江苏省城镇供水安全保障中心长期致力于城镇供水、排水与污水处理等方面技术政策研究、技术咨询服务等工作，为本项目的全面调研、数据获取、生产性测试、行业宣贯起到重要作用。常州排水管理处长期致力于排水行业的高标准建设和优化运营管理工作，为本项目的实施提供了大量的工程实施经验和技术应用案例，为项目成果的凝练、宣贯和推广起到重要作用。
项目完成人为郑兴灿、李鹏峰、李 激、何伶俊、孙永利、吕 贞、隋克俭、王 燕、尚 巍、郑凯凯、李家驹、郭亚琼、杨 敏、陈天放、许天啸。
