1、3城镇污水处理厂深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗关键技术项目2018年度国家科学技术进步奖提名项目公示 一、项目名称城镇污水处理厂深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗关键技术 二、住房城乡建设部提名意见 该项目结合我国水环境综合整治、水资源综合利用与生态文明建设的战略发展需求，针对我国城镇污水处理行业特有的，高标准稳定达标要求与污水水质水量构成复杂、无机泥砂含量高、碳氮比例严重失调、冬季水温普遍偏低并存的复杂技术难题，历经20多年研究开发和工程实践，创新研发了一系列切合我国特有水质环境条件和不同时期排放标准的污水深度除磷脱氮新型工艺流程、单元工艺技术及关键设备产品，全面实现工程化、产业化和超大
2、规模应用。项目解决了我国特有/而发达国家未曾遇到过的城镇污水深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗复杂技术难题，研究成果达到国际先进水平，在低碳氮比污水深度除磷脱氮及节地节能降耗等方面达到国际领先水平，为我国城镇污水处理厂提标建设、优化运行和再生水利用提供了科学决策依据、先进工艺流程、新型设备产品及工程实施经验，工程应用规模高达6000万m3/d以上，工程建设投资近2000亿元，推动了我国城镇污水处理行业的跨越式创新发展，引领了我国城镇污水资源化与能源化利用、水质永续与环境友好、绿色发展与生态健康的未来发展方向。提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。 三、项目简介项目成果属于土木工程城市给水排水领
3、域。在国家科技攻关、科技支撑、863计划和重大专项支持下，通过20多年的研究开发、工程应用和持续改进，研发出一系列适合我国不同时期城镇污水处理厂排放标准和再生水利用要求的深度除磷脱氮工艺流程、单元工艺技术及关键设备产品，并实现工程化、产业化和大规模推广应用，切实解决了我国特有，而发达国家未曾遇到过的、动态复杂多变条件下的城镇污水深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗等复杂技术难题。主要创新成果：（1）通过长期现场研究和城镇污水处理管理信息系统构建，发现我国城镇污水SS/BOD5比值普遍偏高严重影响污泥活性与能耗物耗、BOD5/ TN比值普遍偏低严重影响生物脱氮、冬季水温普遍偏低影响氨氮与总氮达标、
4、回流污泥硝酸盐过高影响生物除磷、水质水量波动影响运行稳定性，结合大数据验证，阐明了主要成因与核心机理；（2）针对前述复杂因素相互交错和叠加影响所带来的高排放标准稳定达标技术难题，国际首创“强化预处理新型初沉发酵池回流污泥反硝化/多级改良A2/O悬浮填料强化硝化化学协同除磷机械/深床过滤”污水深度除磷脱氮集成工艺流程及精细化管理技术，同步实现高标准稳定达标与节地节能降耗；（3）国际首创系列化改良A2/O除磷脱氮工艺，实现碳源优化配置与损耗控制、化学与生物除磷协同，增强了系统灵活性与稳定性，有效解决了污水BOD5/TN比值明显偏低、水质水量波动大和季节性环境变化所导致的出水氮、磷难以稳定达标的关键
5、技术难题；（4）国际首创强化城镇污水惰性悬浮固体组分去除和内部碳源利用的新型初沉（发酵）池工艺系统，实现污泥产酸发酵功能与初沉池融合，降低后续系统污泥产率，提高污泥活性和快速碳源比例，脱氮能力相应提高20%以上；（5）创新研发悬浮填料强化硝化新型工艺系统及设备产品，实现不新增生物池容条件下的提标改造，反硝化区比例可提高30%以上，有效解决冬季低水温氨氮硝化不稳定和总氮难达标问题；（6）创新研制具有全拦截功能的平板式、内进流式和转鼓式超细格栅等新型设备，有效解决头发丝、细微纤维、塑料片等惰性杂质所导致的仪器设备缠绕磨损、阀门管道堵塞腐蚀等问题；（7）研发出具有自动清洗及连续过滤特征、占地小、能耗
6、低的新型纤维转盘滤布滤池系统，替代砂滤池，技术经济性能指标超过国际同类产品。项目获授权发明专利36项、实用新型专利39项，出版城镇污水处理厂一级A稳定达标技术城市污水处理技术决策与典型案例和污水除磷脱氮技术成果专著，编制水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料等标准9项，论文237篇。成果为我国城镇污水处理厂提标建设和再生水利用提供了科学决策依据、切实可行的技术路线与先进工艺流程、关键设备产品和工程经验，成果应用规模超过6000万m3/d，强力推动了我国城镇污水处理行业的跨越式创新发展。 四、客观评价 1. 项目科技查新报告结论天津市科学技术信息研究所科技查新报告结论：该项目主要技术特征：1、研发了切
7、合我国城镇污水特点的“强化预处理新型初沉发酵池回流污泥反硝化环沟型改良A2/O悬浮填料强化硝化化学协同除磷机械过滤”城镇污水处理一级A稳定达标及节能降耗省地集成工艺流程；2、研发了多点进水回流污泥反硝化环沟型改良A2/O除磷脱氮工艺；3、研发了强化城镇污水惰性悬浮固体组分去除和内部碳源利用的新型初沉发酵池工艺系统；4、研发出强化硝化功能的悬浮填料工艺系统。除国家城市给水排水工程技术研究中心有关环沟型改良A2/O工艺除磷脱氮工艺的文献报道外，国内外未见具备该查新项目综合技术特征的城镇污水处理系统一级A稳定达标及节能降耗省地关键技术的文献报道。2. 项目（课题）验收结论自“九五”以来，承担并完成国
8、家科技攻关、国家科技支撑、863计划和重大科技专项相关项目（课题）研究：（1）2000年12月27日建设部主持召开国家重点科技攻关计划课题“城市污水处理技术集成与决策支持系统建设”（96-909-01-01）专题验收会，验收专家组认为“提供了集成化的技术成果；提供了多册技术专著；开发了具有创新特点的回流污泥反硝化生物除磷工艺。专题成果通用性、综合性强，应用面广，科技创新与成果应用紧密结合”。（2）2008年4月28日住建设部科技司主持召开“城市污水除磷脱氮工艺的效能改进与工程化应用”项目验收会，验收专家组认为项目“率先开发了一系列能够显著提高污水除磷脱氮效能和运行稳定性的改进工艺流程体现了创新
9、性、配套性和实用性的统一，项目成果达到国际先进水平，在低碳氮比城镇污水高效能除磷脱氮工艺的开发和工程应用方面达到国际领先地位”。（3）2011年4月7日住建部建筑节能科技司主持召开国家科技支撑计划“合流制污水处理系统节能降耗关键技术”（2006BAC19B05）课题验收会，验收专家组认为“针对等难点问题，开发了高负荷初沉池、高效初沉发酵池、环沟型改良A2/O高效除磷脱氮工艺、强化硝化悬浮填料工艺、强化碳源利用回流污泥反硝化A2/O工艺等关键技术建立了无锡市排水公司芦村污水处理厂（20万m3/d）和常州清潭污水处理厂（1.5万m3/d）2个示范工程”。 （4）2013年7月24日科技部863计划
10、资源环境领域办公室召开“城市污水处理关键设备研制”（2009AA063800）重点项目验收会。验收专家组认为“项目开发了转鼓式和内进流式超细格栅、平板式回流污泥拦污格栅、具有水解功能的初沉池及设备、新型悬浮填料及拦截装置、大直径多滤盘纤维转盘过滤设备等城市污水处理关键设备和产品，取得了创新性成果，并在多座城市污水处理厂进行了应用研究与工程示范。”（5）2013年12月8日国家水专项实施管理办公室主持召开“海河流域典型城市水环境整治技术研究与综合示范”（2008ZX07314）项目验收会，验收专家组认为“污水除磷脱氮、等方面取得关键技术突破，初步形成了北方缺水城市水污染控制与资源化利用综合集成技
11、术体系及系列化的成套技术与工程技术方案。有效推动了COD、氮、磷等污染物削减”。 3. 国内外重要科技奖励国际科技创新奖：全国城镇污水处理信息管理系统，2014年国际水协（IWA）项目创新奖全球优胜奖。国家优秀专利奖：改善除磷脱氮性能的初沉发酵预处理方法及系统，第十八届中国优秀专利奖（2016年）。部级科学技术奖：（1）城镇污水处理系统一级A稳定达标及节能降耗关键技术，2013年华夏建设科学技术奖一等奖；（2）城市污水再生利用技术政策，2007年华夏建设科学技术奖一等奖；（3）城市污水处理技术集成与决策支持系统建设，2003年华夏建设科学技术奖一等奖；（4）城市污水除磷脱氮工艺的效能改进与工程
12、化应用，2009年华夏建设科学技术奖二等奖；（5）海河流域典型城市水环境整治技术研究与综合示范，2015年华夏建设科学技术奖二等奖。全国优秀设计奖：（1）无锡市芦村污水处理厂升级改造工程，2011年全国优秀工程勘察设计行业奖一等奖；（2）津沽污水处理厂工程（纪庄子污水处理厂迁建），2017年全国优秀工程勘察设计行业奖一等奖。4. 国务院部委文件编制完成的城市污水再生利用技术政策、系列标准及工程实施技术指南得到国家部委高度认可和行业充分肯定，我国首部城市污水再生利用技术政策由建设部和科技部联合发布（建科2006100号），强力推动了我国城市污水的深度除磷脱氮净化处理与资源化利用。5. 核心成果专
13、著与标准（1）城镇污水处理厂一级A稳定达标技术，国家重点图书，项目整体技术研究与工程应用成果专著，中国建筑工业出版社，2015。（2）城市污水处理技术决策与典型案例，项目研究成果与工程应用成果专著，中国建筑工业出版社，2007。（3）污水除磷脱氮技术，项目研究成果与工程应用成果专著，中国建筑工业出版社，1998。（4）水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料CJ/T 461-2014，中国标准出版社，2014年9月29日发布，2015年4月1日实施。 五、推广应用情况截至2017年11月底，全国已投入运行的城镇污水处理厂5016座，总规模1.86亿m3/d，分别为2007年的413%和243%，其中高
14、排放标准污水处理厂1887座，处理规模6848万m3/d；项目形成的一系列研究成果对不同时期我国城镇污水处理工程建设提供了强有力的持续技术支持和工程实施保障，直接应用工程规模超过6000万m3/d，累计工程建设投资近2000亿元，强力推动了城镇污水处理行业的跨越式发展和科技创新，促进我国生态环境的绿色健康可持续发展。“九五”“十五”期间，针对城镇污水除磷脱氮和再生水利用的需求，在国际上率先提出回流污泥反硝化生物除磷脱氮工艺技术，创新开发了一系列适合不同排放标准、不同地域环境和工程实施模式的改进型除磷脱氮工艺流程及深度处理技术，通过成果专著、学术论文、培训讲座和示范应用等方式，在城镇污水处理领域
15、实现研究成果共享与全面推广应用。“十一五”期间，针对城镇污水深度除磷脱氮和多等级再生利用需求，研发出一系列适合我国高排放标准和再生水水质要求的城镇污水深度除磷脱氮及净化处理工艺流程、单元工艺技术及关键设备产品，有效解决了进水SS/BOD5比值高、冬季水温低、BOD5/TN比值低、工程建设土地缺乏、工期短时间紧等提标改造技术难题，项目整体技术成果首先在无锡芦村污水处理厂高标准提标改造工程（20万m3/d）设计建设中集成应用，未新增池容、未中断运行情况下，建成我国首座高排放标准（一级A）大型城市污水处理工程。2009年9月整体投产至今，实现稳定达标与节地节能降耗。随着示范项目的成功运行，项目技术成
16、果陆续在太湖、巢湖、滇池、海河等重点流域示范推广并进一步改进完善，进而在全国各地城镇污水处理厂改扩建和新建工程中大规模推广应用。六、主要知识产权证明目录序号知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态1专著城镇污水处理厂一级A稳定达标技术中国ISBN978-7-112-18249-72015-07-01中国市政工程华北设计研究总院有限公司郑兴灿，孙永利，张秀华，李鹏峰、颜秀勤，李激，尚巍，等其他有效的知识产权2发明专利改善城镇污水除磷脱氮性能的初沉发酵预处理系统中国ZL201010218438.92012-09-051036503中国市政工程华北设
17、计研究总院有限公司郑兴灿，孙永利，张秀华，李鹏峰有效专利3行业标准水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料中国CJ/T 461-20142015-04-01-中国市政工程华北设计研究总院有限公司郑兴灿，尚巍、于振滨，孙永利，等其他有效的知识产权4发明专利平板式回流污泥拦污格栅及压榨脱水一体化装置中国ZL201310238988.02015-09-091443180中国市政工程华北设计研究总院有限公司孙永利，李鹏峰，隋克俭有效专利5发明专利短流程环沟型改良A2/O除磷脱氮处理系统及其处理工艺中国ZL201110275542.62013-04-171175060中国市政工程华北设计研究总院有限公司李鹏峰，
18、郑兴灿，孙永利有效专利6发明专利一种污水生物反应池及升级扩容方法中国ZL201410226727.12015-08-12青岛思普润水处理股份有限公司于振滨，牛卉，牛学义有效专利7发明专利一体化短流程高效除磷脱氮污水处理系统及处理工艺中国ZL201410267560.32016-03-23中国市政工程华北设计研究总院有限公司孙永利，李鹏峰，郑兴灿， 颜秀勤，张秀华，殷益明，等有效专利8发明专利纤维转盘过滤器滤布的性能测试装置、测试方法及筛选方法中国ZL201210491063.22014-10-291508286浦华环保有限公司、紫光环保有限公司李星文，袁琳，王晗，等有效专利9发明专利基于碳源高
19、效利用的A2/O-MBR复合处理系统及方法中国ZL201420857452.72016-03-021976014中国市政工程华北设计研究总院有限公司杨敏，孙永利，郑兴灿，等有效专利10 发明专利一种基于精细化管理的城市污水强化脱氮除磷系统及其处理工艺中国ZL201410301063.02016-05-11中国市政工程华北设计研究总院有限公司杨敏，孙永利，郑兴灿，范波有效专利 七、主要完成人情况序号姓名国籍职称工作单位完成单位参加项目起止时间主要贡献1郑兴灿中国教授级高级工程师中国市政工程华北设计研究总院有限公司中国市政工程华北设计研究总院有限公司1996年6月1日 至 2013年12月8日项目
20、负责人，对创新点1、2、3、4、5、6具有突出创新性贡献，负责项目的总体设计、实施方案制订、研究开发与工程应用，出版专著3本。2孙永利中国教授级高级工程师中国市政工程华北设计研究总院有限公司中国市政工程华北设计研究总院有限公司2002年4月1日 至 2013年12月8日参与项目总体设计与开发，对创新点1、2、3、4、5、6具有重要创新性贡献，具体负责新型初沉池、平板式回流污泥拦污格栅设备及集成工艺研发与工程推广应用。3李鹏峰中国高级工程师中国市政工程华北设计研究总院有限公司中国市政工程华北设计研究总院有限公司2007年 7月1日至2013年12月8日参与主要工艺试验研究与设备产品研制，对创新点
21、2、3、4、6具有创新性贡献，具体负责相关工艺技术和产品的开发研究与工程推广应用。4张秀华中国教授级高级工程师中国市政工程华北设计研究总院有限公司中国市政工程华北设计研究总院有限公司1996年6月1日 至 2013年12月8日参与项目总体设计与开发，对创新点1、2、3、4、5具有重要创新性贡献，参与城镇污水处理厂一级A稳定达标技术等专著编写及初沉发酵池等新设备产品的开发研究与工程应用。5李激中国教授江南大学无锡市排水有限公司2006年11月30日至 2013年7月24日项目主要参加人，对项目创新点2、3、4、5、7有创新性贡献，负责完成集成工艺技术路线及核心设备产品在太湖流域城镇污水处理厂的应
22、用研究与推广应用。6尚巍中国教授级高级工程师中国市政工程华北设计研究总院有限公司中国市政工程华北设计研究总院有限公司2002年7月1日 至 2013年12月8日项目主要参加人，对项目创新点1、2、3、5具有重要创新性贡献，负责完成悬浮填料强化硝化系统技术研发及水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料（CJ/T 461-2014）行业标准编制。7于振滨中国总经理青岛思普润水处理股份有限公司青岛思普润水处理股份有限公司2006年11月30日至 2013年07月24日项目主要参加人，对项目创新点5具有重要创新性贡献，牵头完成悬浮填料强化硝化系统及配套产品的研发与产业化推广。8殷益明中国副总经理江苏一环集团有
23、限公司江苏一环集团有限公司2006年11月30日至 2013年7月24日项目主要参加人，对项目创新点3、5具有重要创新性贡献，牵头完成转鼓式、内进流式、平板式超细格栅及初沉发酵池产品研发与产业化推广。9李星文中国总裁浦华环保有限公司浦华环保有限公司2006年11月30日至 2013年7月24日项目主要参加人，对项目创新点7具有重要创新性贡献，牵头完成纤维转盘滤布滤池设备产品的研发与产业化推广。10颜秀勤中国教授级高级工程师中国市政工程华北设计研究总院有限公司中国市政工程华北设计研究总院有限公司1996年6月1日 至 2013年12月8日项目主要参加人，对项目创新点1、2、3具有重要创新性贡献，
24、参与完成多点进水回流污泥反硝化环沟型改良A2/O工艺等核心工艺技术开发研究。八、主要完成单位及创新推广贡献序号单位名称创新推广贡献1中国市政工程华北设计研究总院有限公司（1）国际首创“强化预处理新型初沉发酵池回流污泥反硝化/多级改良A2/O悬浮填料强化硝化化学协同除磷机械/深床过滤”污水深度除磷脱氮集成工艺流程及精细化管理技术；（2）国际首创系列化改良A2/O除磷脱氮工艺，实现碳源优化配置与损耗控制、化学与生物除磷协同，增强系统灵活与稳定性；（3）国际首创强化城镇污水惰性悬浮固体组分去除和内部碳源利用的新型初沉（发酵）池工艺系统，污泥产酸发酵功能与初沉池相融合，降低后续系统污泥产率，提高污泥活
25、性和快速碳源比例，脱氮能力相应提高20%以上；（4）研发新型初沉发酵池工艺系统、平板式回流污泥拦污格栅等污水处理新设备，由江苏一环集团有限公司完成设备产业化；（5）与青岛思普润水处理股份有限公司合作开展强化硝化功能的悬浮填料工艺系统研究，牵头编制水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料（CJ/T 461-2014）城镇建设行业标准。2青岛思普润水处理股份有限公司（1）创新研发悬浮填料强化硝化新型工艺系统及设备产品，实现不新增生物池容条件下的提标改造，反硝化区比例可提高30%以上，有效解决冬季低水温氨氮硝化不稳定和总氮难达标难题；（2）参与水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料（CJ/T 461-2014）城
26、镇建设行业标准编制；（3）与中国市政工程华北设计研究总院有限公司合作完成工程示范与大规模推广应用。3江苏一环集团有限公司（1）研发转鼓式超细格栅、内进流式超细格栅、平板式回流污泥拦污格栅等污水处理新型设备，并实现产业化应用；（2）与中国市政工程华北设计研究总院有限公司合作研发了新型初沉发酵池系统成套装备，并实现工程化应用；（3）与中国市政工程华北设计研究总院有限公司合作完成工程示范与大规模推广应用。4浦华环保有限公司（1）研发出具有自动清洗及连续过滤特征、占地小、能耗低的新型纤维转盘滤布滤池系统，替代砂滤池，技术经济性能指标超过国际同类产品；（2）与中国市政工程华北设计研究总院有限公司合作完成
27、工程示范与大规模推广应用。 九、完成人合作关系说明郑兴灿，第1完成人，负责项目总体策划、总体实施和大规模工程应用，项目7个创新点研究的总负责人。与项目第2、3、4完成人孙永利、李鹏峰、张秀华组成核心研究团队，是核心专利共同发明人和主要论著共同作者，共同开展城镇污水处理厂深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗关键技术研究与示范应用，研发出一系列适合我国不同时期城镇污水处理厂排放标准和再生水利用要求的深度除磷脱氮工艺流程、单元工艺技术及关键设备产品，并实现工程化、产业化和大规模推广应用。李激，第5完成人，与第1完成人郑兴灿核心研究团队，共同完成城镇污水处理厂深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗关键技术研
28、究与示范应用，负责完成无锡芦村污水处理厂整体示范应用工程建设与运行，共同编写专著与论文。尚巍，第6完成人，与第1完成人郑兴灿核心研究团队，共同完成城镇污水处理厂深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗关键技术研究与示范应用，负责悬浮填料强化硝化工艺系统生产性试验，共同完成专著、论文和行业标准。于振滨，第7完成人，与第1完成人郑兴灿核心研究团队，共同完成城镇污水处理厂深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗关键技术研究与示范应用，负责完成悬浮填料工艺系统及设备产品研制与产业化，共同编制行业标准。殷益明，第8完成人，与第1完成人郑兴灿核心研究团队，共同完成城镇污水处理厂深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗关键技术研究与示范应用，负责研发转鼓式、内进流式、平板式超细格栅及初沉发酵池配套设备，并实现产业化应用；李星文，第9完成人，与第1完成人郑兴灿核心研究团队，共同完成城镇污水处理厂深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗关键技术研究与示范应用，负责完成纤维转盘滤布滤池系统研究开发及产品研制，并实现产业化应用；颜秀勤，第10完成人，与第1完成人郑兴灿核心研究团队，共同完成城镇污水处理厂深度除磷脱氮提标建设及节地节能降耗关键技术研究与示范应用，负责完成多点进水回流污泥反硝化环沟型改良A2/O工艺开发、效能改进与工程应用研究，共同完成技术集成研究与专著编写。
