國家重大科技專項“蘇州區(qū)域水質提升與水生態(tài)安全保障技術及綜合示范項目”（2017ZX07205），由清華大學牽頭，組成包含蘇州科技大學等16家參與單位的科技攻關團隊，開展望虞河東岸水設施功能提升與全系統(tǒng)調控、胥口灣水源地水生態(tài)健康提升與水質保障、河道水環(huán)境品質提升與水生態(tài)健康維系技術及示范研究，為江蘇省蘇州市實現良性水循環(huán)和健康水生態(tài)提供技術支撐。

步入環(huán)境治理轉型期的蘇州市，其水環(huán)境治理面臨著如何評價、提升和監(jiān)管各類水污染治理設施的運行效能及其生態(tài)安全的重大科技需求。針對蘇州市水環(huán)境問題及需求，水專項課題《望虞河東岸水設施功能提升與全系統(tǒng)調控技術及示范》應運而生。課題以水生態(tài)安全保障為宗旨，面向工業(yè)廢水處理廠、城市污水處理廠、排水管網等多類關鍵設施開展了深入的研究，形成了多項標準及技術指南并開展工程示范與應用推廣，有力促進了水生態(tài)安全保障及水設施提質增效技術的體系化、規(guī)范化發(fā)展，為全面提升太湖流域水生態(tài)安全和水設施運行水平提供了可復制、可推廣的案例。

多原理協(xié)同、多屏障控制，實現印染廢水深度凈化與高效脫毒

蘇州市是我國著名的絲綢之府和紡織之鄉(xiāng)，紡織印染行業(yè)十分發(fā)達。為了實現人民對美好生活和綠水青山的向往，蘇州市致力于打造水清岸綠、魚翔淺底的水環(huán)境，對工業(yè)廢水毒害污染物高標準控制與毒性風險削減提出了更高的要求。課題組針對這些需求，研發(fā)了印染廢水毒害污染物與毒性多屏障控制組合技術，在蘇州市吳江區(qū)聯(lián)合污水處理廠實現了工程應用，處理能力達4.5萬m3/d。在出水生態(tài)安全評估系統(tǒng)中，魚、水蘭、水榕等多種生態(tài)位水生生物作為“生態(tài)哨兵”繁殖生長，指示著出水生態(tài)安全性，為受納水體生態(tài)健康提供了有力保障。

研究成果還成功應用于蘇州市永前、南宵、絲綢、翔龍等4個工業(yè)污水處理廠提標改造工程（總處理能力7.8萬m3/d）。相關工程通過應用本課題研發(fā)的生物/活性炭強化脫毒、混凝絮體優(yōu)化脫毒等技術，保障了出水COD≤50 mg/L、氨氮≤4 mg/L、總氮≤12mg/L、總磷≤0.5mg/L、銻≤20 μg/L，實現了出水毒性的削減和控制，穩(wěn)定滿足江蘇省地方標準和蘇州市太浦河流域管控要求，助力區(qū)域受納水體環(huán)境質量不斷改善。

江蘇省重大項目“吳江紡織循環(huán)經濟產業(yè)園環(huán)保提升工程—印染廢水處理及中水回用工程”方案確定和工程建設中應用了課題組的研究成果，通過生物強化脫毒、催化氧化與混凝絮體優(yōu)化再利用脫毒、達標尾水深度脫毒功能型濕地等措施的有機結合，將實現印染廢水的高標準凈化與高效利用，預計出水COD≤40 mg/L、氨氮≤3 mg/L、銻≤20 μg/L，為工業(yè)點源水質安全與水環(huán)境質量提供了保障。

課題組在研究過程中，掌握了印染企業(yè)納管廢水及污水處理廠出水中典型毒害污染物分布特征的第一手信息，揭示了典型毒害污染物可處理性特征，提出了印染廢水毒害污染物控制的技術途徑。相關研究成果為國家標準《紡織工業(yè)水污染物排放標準》（征求意見稿）等重要標準的制定提供了基礎性支撐，為印染廢水毒害污染物高標準控制與毒性風險管控提供了重要依據，推動流域水環(huán)境與水生態(tài)保護向魚游蝦嬉方向發(fā)展。

全流程節(jié)能降耗，助力污水處理廠高質量運行

針對污水處理廠出水標準提高和節(jié)能降耗需求，根據A2O和交替式兩種典型工藝的運行特點，研發(fā)了A2O和交替式兩種典型工藝的污水處理廠數字化全流程節(jié)能降耗優(yōu)化運行成套技術，通過智能曝氣、智能回流和智能加藥功能模塊實現了按需供氧、集約加藥、精準回流等目標，推動了污水處理廠數字化發(fā)展進程。成套技術不僅適用于已建污水處理廠的升級改造，也可用于新建污水處理廠的設計、建設和運行，具有廣闊的市場前景。

兩項成套技術在蘇州市福星污水處理廠（A2O和交替式工藝的設計規(guī)模分別為6萬m3/d和12萬m3/d）進行了工程示范，結果表明，成套技術有效提高了生物段脫氮除磷能力，在系統(tǒng)出水滿足蘇州市高標準限制排放標準的前提下，單位耗氧污染物電耗明顯降低，年節(jié)省電耗

98.9萬kWh；化學除磷藥劑總體下降，年節(jié)省藥劑691t；具有明顯的環(huán)境效益和經濟效益。

在此成果的基礎上，編制完成了并被蘇州市排水管理處采納的《A2O污水處理工藝數字化優(yōu)化技術指南》和《交替式污水處理工藝數字化優(yōu)化技術指南》，其中A2O數字化技術在中國給水排水協(xié)會立項為團體標準。指南和標準的實施為解決污水處理廠普遍存在的出水標準要求提高和節(jié)能降耗的矛盾提供了技術支撐。

智能算法迭代更新，實現網站廠一體化調控

課題組研發(fā)的城市排水系統(tǒng)智能調控算法，在“十二五”水專項中已有初步應用。課題組在昆明市北片區(qū)實現了雨污調蓄系統(tǒng)聯(lián)動控制，在31.35平方公里的案例排水片區(qū)，通過7座調蓄池（共計7萬立方米調蓄空間）的聯(lián)動控制，相較于現狀削減溢流量16.6%~37.3%，削減溢流污染負荷8.5%~12.2%。

通過“十三五”蘇州市水專項搭建的平臺和資金支持，課題組在之前研發(fā)的城市排水系統(tǒng)智能調控算法基礎之上綜合運用排水管網機理模型、長短時記憶網絡模型、管網片區(qū)均勻填充算法、模糊控制算法，實時優(yōu)化漫溢量、能耗、魯棒性等控制目標，實現排水管網運行參數、泵站控制時序、污水處理廠進水負荷的同步優(yōu)化，進而實現了網站廠一體化調控。在蘇州市42.1平方公里的福星排水片區(qū)，通過對排水管網存儲空間、17座泵站和一座污水處理廠的一體化調控，實現了降雨初期高濃度污水的有效收集和高效處理，這項研究成果在蘇州市供排水一體化管理平臺業(yè)務化運行后，相較于應用之前，全系統(tǒng)新增COD污染負荷削減11.7%以上。

在水專項平臺的堅實支撐下，新技術新方法新工具新標準不斷涌現，課題成果顯現出重要價值和積極示范效應，所產出的水設施功能提升和水系統(tǒng)調控技術，技術內涵不斷深化，推廣范圍日益寬廣，水環(huán)境設施提質增效之路越走越順。