太湖地區城鎮污水處理廠執行氮磷特別排放限值提標建設技術研究
1.1項目簡介
為落實《水污染防治行動計劃》《江蘇省“兩減六治三提升”專項行動實施方案》等政策文件要求， 2018年6月江蘇省住建廳頒布實施了《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》（DB32/1072-2018）（以下簡稱“江蘇新地標”），明確要求江蘇省太湖地區城鎮污水處理廠在一級A排放標準基礎上再提標，不僅時間緊任務重，提標進入“深水區”，交織工業廢水沖擊、管網問題凸顯的工作壓力，同時面臨運行現狀及提標難點不明、技術對策急需、系統工作流程欠缺、建設用地不足等緊迫難題，與一級A提標相比，基于排放限值的提標壓力更加突出。
項目重點圍繞江蘇省新地標排放指標與限值優化選取及提標建設技術需求，對太湖地區220余座污水處理廠開展了運行大數據分析、問卷調查、現狀調研及大批量的工程測試，摸清本底并識別提標共性難題，系統完成現狀污水處理全過程問題診斷與提標難度解析，提出了涵蓋源頭管控、管網提效、處理系統挖潛及精細化設計運行等全過程系統化集成技術路線和實施方案，結合項目團隊十余年全國不同地區大規模污水處理工程測試和跟蹤評估，充分吸納相關行業主管部門、設計和運營單位的意見與建議，編制《江蘇省太湖地區城鎮污水處理廠DB32/1072提標建設技術指引（2018版）》（以下簡稱“指引”），由江蘇省住建廳于2018年12月21日以政策文件形式正式發布。
“指引”發布實施以來，得到了江蘇省太湖地區城鎮污水處理廠提標建設設計、建設、運營和管理單位的普遍認可和廣泛采納，有力的推動了江蘇省220余座城鎮污水處理廠（總規模超700萬m3/d）的提標建設工作，輻射江蘇省400余座污水處理廠總規模超1600萬m3/d，也為我國雄安新區、廣東、天津、山東、浙江等地區污水高標準處理提供可借鑒可推廣的整體技術策略和系統實施方案。
項目獲中國專利優秀獎1項；發布指引1部；出版專著1部；獲授權發明專利12項、實用新型專利2項；發表核心論文28篇。
1.2項目主要技術內容
（1）創新點
1）構建基于太湖地區主要水污染物遞進控制及排放限值的城鎮污水處理廠提標建設總體技術路線
系統梳理影響污水處理廠穩定達標和高效運行的關鍵因素，形成問題識別→原因解析→技術對策→應用驗證的“四位一體”系統診斷策略，構建了耦合影響要素、權重和保障率的提標難度評價方法，以主要水污染物遞進控制為目標，結合江蘇省太湖地區城鎮污水處理廠進水特征和污染物去除潛能工程實測，形成目標可行、技術可達、經濟合理的城鎮污水處理廠排放指標及標準建議值，為排放限值的合理確定提供了強有力的科技支撐。結合全流程問題診斷結果及標準限制的控制要求，構建“先源頭控制，后強化處理；先運行優化，后工程改造；先生物強化，后物化輔助；先廠內達標，后濕地改善”提標建設總體技術路線。
圖1-1 提標建設總體技術路線
2）創立基于工程實時測試和達標難點快速解析的系統精準診斷技術方法
構建以歷史出水水質分析識別超標因子-以物質成分解析識別超標組分-以測試測算方法計算超標額度的“三步法”出水達標影響因子識別及難點解析策略；創立基于功能區特征指標沿程布測→基于活性污泥功能速率的功能區效能分析→基于實測耦合模擬的功能區潛力挖掘相結合的“三步遞進法”系統評估方法模型；以指標簡易、測試簡便、數據簡單為目標，提出便于現場靈活測試的不同功能區特征指標、計算模型及管控要點；創立以碳源損耗和除磷抑制為核心的靶向測試分析方法，揭示跌水復氧及內回流高DO等嚴重消耗優質碳源、協同化學除磷抑制生物除磷等行業共性問題。
圖1-2 出水達標影響因子的識別及難點解析方法
圖1-3“三步遞進法”工藝系統評估方法
3）創建基于特別排放限值的城鎮污水處理運行過程診斷工藝精細化設計運維與效能提升整體策略
探明污水跌落瞬間氣水混合充氧的復氧機理，提出阻斷表層空氣流動控制跌水復氧的工程策略；建立了內回流混合液DO消耗缺氧池碳源無效消耗，影響脫氮效率的測算模型，創新構建不新增池容，僅通過好氧池末端隔墻分割停留時間30 min左右消氧區，實現內回流低DO控制策略；確認好氧池末端或二沉池前端過量投加的化學除磷藥劑通過回流污泥進入厭氧池，并與原水和厭氧釋磷形成的磷酸鹽反應形成化學磷沉淀，導致好氧池內缺少好氧吸磷所需的磷酸鹽，是化學協同除磷污水處理系統生物除磷功能逐漸減弱的根本原因，在此基礎上形成生物除磷耦合厭氧池側流化學除磷的整體除磷方案；集成創建基于碳源高效利用和除磷功能強化的精細化設計運行集成策略。系統完成基于功能區整體協同強化的工藝要素重構，提出各工藝單元銜接原則、核心功能指標、運行控制要點，創建基于特別排放限值的城鎮污水處理運行過程診斷工藝精細化設計運維與效能提升整體策略。
圖1-4工藝精細化設計運行策略
圖1-5 工藝單元組合模式及設備配套原則
（2）應用情況
項目核心成果《江蘇省太湖地區城鎮污水處理廠DB32/1072提標技術指引（2018版）》的實施，為工程設計、建設、運營、管理等各方達成共識、形成統一工作思路提供了保障，一經發布即被普遍認可并廣泛采納，成為招投標、系統評估、方案制定、運營管理等提標工作的重要參考文件。提標建設總體技術路線成為大量工程提標建設的基本準則。項目團隊鄭興燦、孫永利、李激、呂貞、李鵬峰被江蘇省住房和城鄉建設廳聘任為技術專家組成員，為提標建設工作提供全過程指導和技術把關。
圖1-6 “江蘇指引”發布及宣貫
項目的實施推動了江蘇省無錫蘆村等220余座城鎮污水處理廠的提標建設工作，輻射江蘇省400余座污水處理廠總規模超1600萬m3/d，為雄安新區、廣東、天津、山東、浙江、安徽、遼寧、山西湖南、廣西等地區污水高標準處理提供可借鑒可推廣工藝路線技術策略和實施方案。
圖1-7 項目成果指導江蘇并輻射全國
（3）經濟、社會效益情況
本項目秉承現有設施充分挖潛為基礎，穩定達標、效能最優為目標，提出了切實可行的提標建設工作流程，構建了適用于江蘇省太湖地區水質水量特征的提標工藝技術路線和工藝流程選擇方案，形成了基于特別排放限值的城鎮污水處理運行過程診斷工藝精細化設計運維與效能提升整體策略，為工程設計、建設、運行、管理各方達成共識和統一工作思路提供了“藍皮書”和“菜單式”的提標對策，系統解決了提標建設工程面臨的“運行現狀及提標難點不明、技術對策急需、系統工作流程欠缺、建設用地不足”等共性難題，及時有效指導了江蘇省太湖地區220余座城鎮污水處理廠（規模超700萬m3/d）提標建設工作，保障提標建設工作有的放矢、科學有序。縮短了提標建設周期，降低了技術和工程風險，保障了工程投資經濟效益。
本項目提出的源頭控制方案、收集系統提質增效策略及污水處理系統的精細化設計運行策略等，有力的支撐了江蘇省排水系統優化運行及后續開展的污水處理系統提質增效、黑臭水體治理等工作，進一步推動太湖地區水環境綜合質量改善，助力生態文明建設，社會、環境、經濟效益巨大。
1.3主要完成單位及完成人簡介
項目牽頭單位中國市政工程華北設計研究總院有限公司聯合江南大學、江蘇省城鎮供水安全保障中心和常州市排水管理處，充分融合各單位在設計、科研、運行、管理等方面的基礎優勢并經驗鏈條互補，構建和實施產學研用一體化創新模式。
華北院作為國內水務行業領先地位的綜合甲級設計研究院，長期致力于污水高標準處理與資源化利用技術研發與應用，完成了我國首座完全按“一級A”提標建設的無錫蘆村污水處理廠（30萬m3/d），鄭興燦研究團隊牽頭完成本項目的各項成果，全程指導了江蘇省各階段提標建設工作；江南大學是教育部直屬、國家“211工程”重點建設高校和一流學科建設高校，李激教授團隊長期開展城鎮污水處理工程診斷和技術研發應用工作，為本項目的調研評估、技術集成、成果總結和推廣應用起到了重要支撐作用；江蘇省城鎮供水安全保障中心長期致力于城鎮供水、排水與污水處理等方面技術政策研究、技術咨詢服務等工作，為本項目的全面調研、數據獲取、生產性測試、行業宣貫起到重要作用。常州排水管理處長期致力于排水行業的高標準建設和優化運營管理工作，為本項目的實施提供了大量的工程實施經驗和技術應用案例，為項目成果的凝練、宣貫和推廣起到重要作用。
項目完成人為鄭興燦、李鵬峰、李 激、何伶俊、孫永利、呂 貞、隋克儉、王 燕、尚 巍、鄭凱凱、李家駒、郭亞瓊、楊 敏、陳天放、許天嘯。
