“十二五”期間，由無錫市排水有限公司牽頭、清華大學等作為技術支持單位的“污水處理系統(tǒng)區(qū)域優(yōu)化運行及城市面源削減技術研究與示范”課題，以削減環(huán)太湖流域水網地區(qū)城市群水污染總負荷為核心，從城市區(qū)域層面出發(fā)，開展污水處理優(yōu)化運行、污水管網運行維護與高效管理、城市面源污染負荷評估方法與綜合控制技術等研究。通過技術研發(fā)、集成創(chuàng)新和綜合示范，在區(qū)域管理和調控層面，實現污水處理節(jié)能降耗、管網優(yōu)化運行及廠網聯(lián)合調度，建立城市面源綜合評估及控制技術體系，有力地促進城市區(qū)域水環(huán)境質量的改善。研究成果為工程示范點無錫市創(chuàng)建“城市水環(huán)境改善和飲用水安全保障”示范城市提供了重要的技術支撐，為城市區(qū)域水體的污染控制和水環(huán)境保護提供系統(tǒng)的技術支持和治理模式。
太湖流域是我國經濟最為發(fā)達的地區(qū)之一，人口與經濟對環(huán)境的壓力很大。“十一五”期間，無錫地區(qū)完成了城鎮(zhèn)污水處理廠的全面升級改造，出水可以達到一級A排放標準，“提標改造”和“控源截污”等工作取得了明顯成效。但是，無錫地區(qū)仍然面臨著發(fā)展新階段出現的污水處理廠節(jié)能降耗、排水管網優(yōu)化運行和城市河網水質保持等實際需求，亟須以城市排水管網和污水處理廠的區(qū)域性運行技術為重點，建立和完善城市污水收集、輸送、處理和排放的科技開發(fā)綜合平臺，并開展相關的工程示范和技術推廣。
本課題通過關鍵技術突破、集成創(chuàng)新和綜合示范，開發(fā)了“MBR工藝優(yōu)化運行控制技術”等6類城市區(qū)域水體污染控制關鍵技術、“污水處理工藝優(yōu)化運行控制器”等4類關鍵設備、“污水管網——污水處理廠”聯(lián)合運行與調度系統(tǒng)等3套應用軟件，完成了“太湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠一級A穩(wěn)定達標工藝技術指南”等3項指南的編制，建設了梅村Ⅲ期MBR優(yōu)化運行示范工程等7項示范工程，發(fā)表論文40余篇，申請專利15項，獲得軟件著作權5項。通過城市排水技術的集成與創(chuàng)新，提高了無錫地區(qū)排水基礎設施的區(qū)域管理和宏觀調控能力，有力促進城市區(qū)域水環(huán)境的保持和改善。為“環(huán)太湖河網地區(qū)城市水環(huán)境整治技術研究與綜合示范”項目總體目標的實現提供了技術支撐和示范。
成果一：MBR工藝節(jié)能降耗與優(yōu)化運行技術
針對現有MBR工藝運行能耗偏高等問題，通過現場調查和監(jiān)測，識別出膜池曝氣和生化曝氣為節(jié)能降耗的關鍵，研發(fā)出脈沖曝氣等膜池曝氣控制技術、“氨氮——DO二階反饋”的生化池曝氣控制技術、膜污染清洗技術等，實現了MBR穩(wěn)定運行基礎上的節(jié)能降耗。成果分別在無錫梅村污水廠和城北污水廠得到應用，建成示范工程2座，規(guī)模均為5萬m3/d，穩(wěn)定運行半年以上，出水水質均穩(wěn)定地達到一級A排放標準，能耗相比示范前分別降低20.3%和15.6%。
成果二：氧化溝優(yōu)化運行與節(jié)能降耗自控系統(tǒng)技術
通過模型模擬優(yōu)化、控制策略設計、硬件系統(tǒng)開發(fā)、上下位機集成等工作，研發(fā)了氧化溝工藝優(yōu)化運行控制系統(tǒng)，包括轉碟曝氣、碳源投加以及除磷加藥等單元控制環(huán)節(jié)，采用“前饋補償——反饋控制”控制思想，可以根據進水負荷的變化動態(tài)調整工藝運行參數。成果在城北污水廠得到應用，建立Orbal氧化溝工藝節(jié)能降耗示范工程1項，規(guī)模5萬m3/d，出水水質達到一級A，能耗與優(yōu)化運行前相比降低10.8%。
成果三：太湖流域一級A穩(wěn)定達標的工藝過程診斷與對策技術
以太湖流域已建成典型一級A排放標準城鎮(zhèn)污水處理廠為主要研究對象，構建了城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)運行效能評估診斷策略及實施方案，完成了太湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠工藝運行效能分析報告，提出具有針對性的一級A 穩(wěn)定達標工藝技術路線、對策技術、工程技術方案和運行控制方案，形成工藝技術指南，為太湖流域一級A排放標準污水處理廠的出水一級A穩(wěn)定達標提供技術支持。
成果四：城市排水管網優(yōu)化運行與管理技術
為提高污水管網的數字信息化管理水平，建立了無錫城北污水處理廠上游污水管網的數據庫模型，開發(fā)了適用于我國管網運行條件的多指標在線監(jiān)測設備、管網缺陷智能檢測系統(tǒng)、污水管道短管原位修復技術以及管網智能巡檢養(yǎng)護系統(tǒng);建立了污水管網、污水泵站、污水處理廠的多級聯(lián)動控制系統(tǒng)，實現污水管網——污水處理廠的聯(lián)動優(yōu)化運行。
成果五：城市面源污染特征及其削減技術
研發(fā)了三種基于滲濾的面源污染控制技術——高效吸附凈化帶、地下潛流阻隔墻、原位凈化蓄水回用停車位，并建立了示范工程，長期監(jiān)測數據表明三種吸附凈化系統(tǒng)對SS、COD、總磷的去除率分別超過70%、50%、70%，有效減少了徑流中的污染物。完成了城市面源污染綜合控制管理系統(tǒng)的開發(fā)與設計，形成指南1項。
成果六：城市中度污染緩流水體凈化技術
針對示范區(qū)域緩流水體的水質特點，開發(fā)了低碳氮比緩流水體高效脫氮技術和零價鐵微電解去除微污染水中磷技術，研究了緩釋碳源高效脫氮系統(tǒng)和新型混合營養(yǎng)型反硝化脫氮系統(tǒng)。建成兩條中度污染斷頭河道的水質凈化與修復示范工程，除總氮外，其余水質指標均達到《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)IV類標準，生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復。
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