近年来，随着我国城市经济的高速发展，水环境污染问题也日益突出。城市水环境污染问题的解决迫切需要科技支撑。环太湖项目的“城市污水处理厂与排水管网优化技术研究与示范”针对太湖流域城市污水处理厂所面临的出水水质必须稳定达到国家一级A排放标准、城市排水管网运行管理急需优化、剩余污泥的处理处置等重大问题及河网地区城市污水处理厂与排水管网的运行过程与特征，研究该地区城市排水管网的运行与管理、污水处理厂除磷脱氮工艺的优化运行与控制以及剩余污泥减量化和资源化等关键技术。课题取得了以下四项主要成果。
 
    一是基于动态进水负荷的脱氮工艺优化运行技术。目前我国污水处理过程控制技术比较缺乏，多数以简单的手动控制来面对复杂和精细化的运行控制要求，导致一些污水处理厂运行效果不好。课题针对上述情况，在研究进水负荷动态特性的基础上，建立了基于进水负荷动态变化的AAO工艺优化运行技术，提出了脱氮工艺优化运行的条件，并结合对在线水质监测仪表参数可靠性的研究，对曝气过程开展了控制技术研究，示范了以曝气控制为核心的生物脱氮工艺优化运行系统，保障工艺出水达到一级A排放标准。
 
    该技术以进水负荷前馈补偿——多回路串级反馈控制为特点，通过对曝气量的优化控制，保证了厌氧——缺氧——好氧段的最佳氧化还原状态，促进了氨氮和总氮的去除。结果表明，在保证出水达到排放标准的前提下，能使污水处理的能耗降低10%左右。该技术达到了国际上同类技术的先进水平，在国内污水处理厂升级改造和新建工艺中具有良好的推广和应用前景。
 
    二是生物处理系统的协同化学除磷动态控制技术。为了实现总磷达标排放，多数污水处理厂采用了化学辅助除磷工艺。通过研究和优化除磷药剂类型、除磷药剂加药点和加药量控制方法等，结合在线磷酸仪的预处理和可靠性研究，建立了化学除磷工艺的动态控制技术，可以在达标的情况下，节约药剂和成本。
 
    课题首先研究了芦村污水处理厂四期工程化学除磷工艺的运行状况，更新了在线仪表设备的配置，建立了“前馈——反馈”相结合的化学除磷控制模型和算法，并为中控室开发了化学除磷的控制软件，最后在污水处理能力为10万立方米<天的生产线上实现了自控系统示范。该技术可实现出水一级A的稳定达标，最大限度地降低投药量和药剂对系统生物反应过程的影响，药剂投加量减少20%以上，大大降低了化学除磷的运行成本。这项研究成果在国内首次实现了基于进水负荷变化前馈与好氧池末端磷浓度在线监测反馈的联合优化控制。
 
    三是城市排水管网优化运行技术支持系统。课题结合国内排水管理的实际需要，采用国际上流行的排水管网计算原理，作为系统的核心计算引擎，把“排水管网动态模拟计算功能”和“GIS空间管理分析功能”融合为一体，开发城市排水系统运行管理与决策支持系统。与国际同类软件相比，该系统能显著提高建模和模拟分析效率。
 
    城市排水系统运行管理决策支持系统部署在无锡市管网公司运营监控中心，实现了课题示范区排水系统的数据分析与综合管理、在线监测数据的动态显示、管网运行报警、相关模型动态计算与结果可视化表达等功能，可辅助进行城市排水管网运行优化调度，指导排水管网设施和污水处理厂的运行调控，提高城市污水处理系统的可靠性。
 
    与现有的其他排水管理信息系统相比，该系统的功能设计从实际运行管理的需求角度出发，采用先进的排水分析决策手段，兼顾了技术前瞻性和操作实用性。该技术可以实现排水管网的数字信息化，明显提升排水管网运行和管理的水平。技术的一次投资占管网固定资本投资的1%~2%，可提高排水管网系统的管理水平，降低运行风险。
 
    四是新工艺与资源化技术。课题研究和提出了针对南方地区低碳氮比、低温条件的处理工艺——ANDA工艺。ANDA工艺包括水解、消化、硝化和反硝化等功能单元，可有效分离碳源和氮源，从而实现碳源与硝化菌的富集，还可以通过污泥水解酸化补充反硝化所需碳源。课题组在无锡市城北污水处理厂建立了ANDA工艺的中试基地，连续运行时间接近两年，取得了低碳氮比污水低温条件下一级A达标的效果。
 
    课题研究和开展了剩余污泥水解酸化及生物合成生物可降解塑料（PHAs）联合技术的工艺研究和中试试验。课题在无锡市芦村污水处理厂建成了规模为300千克<天且包括污泥水解、氨氮去除、生物发酵、PHAs提取4个工艺单元的剩余污泥产酸与PHAs合成的联合工艺反应器，并利用热泵系统为水解发酵罐提供热量，能从剩余污泥中生产PHAs。
 
    课题取得的“基于动态进水负荷的脱氮工艺优化运行技术”、“生物处理系统的协同化学除磷动态控制技术”和“城市排水管网优化运行技术支持系统”等研究成果技术先进，实用性强，得到了业界的一致好评。技术成果已在其他城市推广应用，为城市污水处理厂实施一级A提标改造提供了技术支撑。
《中国建设报》