《安徽省水污染防治技术指导目录（2020年度）》正式发布（附技术详细介绍）

3.利用三维荧光光谱反映城市污水厂运行状态的技术

一．技术名称：利用三维荧光光谱反映城市污水厂运行状态的技术

二．适用行业：污水和废水的生物处理

三．技术提供方：中国科学技术大学

四．适用范围：适用于污水或废水处理，生物处理过程监控

五．技术内容

（1）技术原理

本技术通过对污水或废水处理重要工序阶段的上清液进行光谱分析，测定上清液的三维荧光光谱，对光谱数据进行平行因子分析，确定类蛋白质组分荧光强度以及类富里酸组分荧光强度。利用这两类与微生物代谢活性紧密相关的两类物质直接反映污染物微生物对污染物的降解活性，考察它们在污水处理过程中的变化情况，进而判断污水厂是否运行正常。

（2）工艺流程及说明

1）样品采集和预处理

同一时间在待监测污水厂的各个运行节点各收集污水样品1个，对每个污水样品用0.45μm滤膜过滤得到上清液样品，构成一组上清液样品组，然后每间隔60min重复收集一次，共收集5次，获得5组上清液样品组。

2）三维荧光光谱的测定

逐一取每个上清液样品3mL放入三维荧光光谱仪的比色皿，设定三维荧光光谱仪的激发波长范围为250-450nm、发射波长范围为300-550nm、狭缝宽度为5nm、扫描速度为2400nm/min、运行模式为三维光谱扫描模式、取点间隔为5nm，对每个上清液样品扫描后获得该上清液样品的三维荧光光谱图，并以数据矩阵51行×41列记录，获得该个上清液样品的三维荧光数据矩阵。

3）平行因子分析

采用Matlab软件的multiway工具包对步骤B中各个上清液样品的三维荧光数据矩阵进行平行因子分析。

4）比较各运行节点所对应的上清液样品的类蛋白质组分荧光强度得分和类富里酸组分荧光强度得分，判别待监测污水厂运行是否正常。

图1 判别方法流程图

（3）主要技术参数

1）水样采集：

各收集污水样品1个，然后每间隔时间t重复收集一次，共收集n次，获得n组上清液样品组，1 min≤t ≤120 min。

2）光谱测定

荧光光谱仪的激发波长范围为250-450nm、发射波长范围为300-550nm、狭缝宽度为5nm、扫描速度为2400nm/min、取点间隔为5nm，数据矩阵51行×41列记录。

3）平行因子分析

可利用Matlab中的Multiway工具包进行数据分析，在数据中扣除拉曼与瑞利散射；以280/350nm为类蛋白质组分，以330/420nm为类富里酸组分。

（4）经济指标

投资成本：本监控预警系统的投资建设成本约100万元/套。

运行成本：运行成本与水厂大小及所需监测工序段数量影响；吨水直接运行成本为：0.20-0.30元，其中人员成本0.02-0.05元、能耗成本0.08-0.10元、耗材成本0.10-0.15元。

建设周期：建设周期3个月，包括设计、施工、安装、调试。

六．水污染防治效果

使用本方法对实际运行的污水厂进行状态判别并且与实际情况进行比对。如图2所示，数据来源为一稳定运行的污水处理厂。计算获得待监测污水厂类蛋白质组分荧光强度得分与CODcr值的相关性系数R2=0.690＞0.5，根据本方法判定该污水厂运行正常，与实际情况吻合。当污水厂受纳污水中工业废水成分较高，运行不够稳定。通过测定，上清液样品中只有两组上清液样品组可以同时满足条件1和条件2，根据本方法可以直接判断该污水厂运行不正常，与实际情况相符，同样证明了本方法的监测结果与实际情况吻合（图3）。

基于本方法，建立了辅助氧化沟运行的监控技术，实现了其处理效果的稳定达标。

图2 运行正常的污水处理厂

图3 接纳工业废水较多，运行不稳定的污水处理厂

七．技术示范情况

合肥市望塘污水处理厂，污水日处理量约为18万立方米。利用该技术方法，建立了基于三维荧光辅助的氧化沟运行技术，实现了望塘污水处理厂总氮在一级A的基础上降至＜10 mg/L（年平均值，水温＜12℃天数不计在内）。

联系人：侯红勋电话：18155126336

八．成果转化推广前景

该项技术具有较明显的技术优势，在进一步完善功能和降低成本后，将具有很强的市场竞争力。该技术可迁移性较好，适用于各种污水厂或废水生物处理工艺的监测。随着污水排放标准的提高以及自动化运行的需求，本技术将有广阔的市场空间。

4.城市污水处理厂多目标决策优化技术

一．技术名称：城市污水处理厂多目标决策优化技术

二．适用行业：污水或废水处理

三．技术提供方：中国科学技术大学

四．适用范围：适用于污水或废水的生物处理过程中的水质、成本等多目标优化

五．技术内容

（1）技术原理

根据实际情况调整并耦合数学模型，建立数据关系模型；选择遗传算法，集成机器学习方法、活性污泥数学模型和多目标决策系统，用于污水处理工艺运行优化方案，寻找既能保证出水水质达标又能降低运行费用的工艺条件。利用数学模型结合机器学习，实现了对相互关联的污染物指标进行了多目标优化，且将污水厂处理成本也纳入优化目标，在方法上具有先进性。此外本方法也包含不同污水处理工艺的优化方法，且对操作人员的要求不高，可推广性强。

（2）工艺流程及说明

基于ASM3和EAWAG生物除磷模型的结合，加入两步硝化和两步反硝化过程对该模型进行修正；选择支持向量机（SVM）作为ASM3的代理模型，建立多输入与单输出数据的关系模型；选择进化算法中的遗传算法，最终建立了集成计算智能方法、ASM和多目标决策系统于一体的污水处理工艺运行优化方案。在优化过程得到的每一个最优参数组合，将其带入建立的ASM3结构模型和SVM模型，模拟污水厂以该参数运行时的出水指标，并计算操作成本。根据期望得到的出水指标与操作成本找到对应的决策因子组合，继而由此决策因子组合展开多目标优化，寻找到需要的操作参数。通过本成果技术对污水处理工艺参数的优化，在保证出水水质的同时节约了运行费用。该技术减少了污水厂运行优化过程中的摸索时间，能够快速建立最佳工艺条件，实现运行工况的改善。

图1 多目标优化流程技术图

（3）主要技术参数

本技术主要内容为优化方法及其软件实现，输入参数为实际污水处理厂的运行数据，输出为可调控的优化参数（最佳运行条件）。

（4）经济指标

系统安装成本约为25万元/套（包含软件），一次性投入后，后续系统维护与升级所需费用较少。通过该技术和系统，可以在保证出水水质和降低运行成本间取得较好的平衡，预期可使污水处理厂在满足出水水质要求的前提下使日常运行成本降低5%-20%。

六．水污染防治效果

既为巢湖流域水污染治理减负，也能够改善流域的水质、恢复河道生态功能，为周边居民提供良好的生活环境。另外，通过污水处理厂工艺优化控制不仅能够提升工艺脱氮效能，更能实现节能目标，为企业节省运行费用，降低污水处理成本。

七．技术示范情况

该方法应用于望塘污水处理厂，其处理能力为18万吨/天。该方法使用期间实现了污水的稳定达标排放。望塘污水处理厂总氮在一级A的基础上降至＜10 mg/L。

联系人：侯红勋 电话：18155126336

八．成果转化推广前景

污水处理厂的智能化改造对过程优化软件的需求较多，而目前该领域仍处于起步阶段，整体市场普及率较低。本技术方法的可迁移性较好，适用于各种污水厂或废水生物处理工艺的过程优化。随着污水排放标准的提高以及自动化运行的需求，本系统将有更广阔的市场空间。

5.低控源截污系统及构建技术

一．技术名称：低控源截污系统及构建技术

二．适用行业：河道治理，水环境修复

三．技术提供方：安徽黄河水处理科技股份有限公司

四．适用范围：适应于河道、水塘、沟渠、湖库等轻度、中度及重度污染水体治理，对于未截污或截污不完全，分散式少量污水直排水体的情况有较好的治理效果。

五．技术内容

（1）技术原理

低控源截污强度下的水体，其特点为截污不完全或未截污，本技术对控源截污不完全、水体质量较差、除污系统复杂的水体问题，依据河道特点将该系统科学划分为高污染负荷截留净化区、强化净化区和生态功能区，并通过统筹组合优化工艺，形成生态系统完整、功能互补的水体生态治理方法，实现净化污染，恢复、强化水体生态自净能力，构建生态系统完整、功能互补的水体生态。达到净化入河污水，消减初期雨水、事故性溢流等带入的污染，恢复、强化河道生态自净能力，有效消减河道水中悬浮固体、溶解性有机物和氮磷营养盐的目的，保持目标水体的水质稳定。本技术方法提供的一种低控源截污系统的构建方法施工简单，无需增加大型设备的投入，节约成本。

（2）工艺流程及说明

本实用技术提供一种低控源截污系统构建方法，它包括河道两岸排口处设置的截留净化功能区，截留净化功能区应用如生态截留净化沟、雨水预处理设施等设施，生态截留净化沟设置在污水入河处，雨水预处理设施设置在河岸两侧的雨水排口处；河道中设置有用于河道生态功能恢复的生态功能区，河道下游设置有强化河道污染水体水质的强化净化功能区，功能区应用如生态滤膜、原位膜净化设施、立体型生态浮岛、挺水植物、沉水植物和水体中生物链控制等设施方法。技术路线如下图所示：

图1 技术路线图

（3）经济指标

投资成本：650万元，折合0.0407万元/m2（示例河道项目1：河道长度1100m，平均河道宽度10-25m，水面面积15942m2）

建设周期：建设周期6个月，包括设计、施工、安装、调试。

六．水污染防治效果

示例河道通过构建低控源截污系统生态工程及日常维护措施，全年内可实现河道内水质由原先黑臭改善至并维持达到IV类水质标准。

七．技术示范情况

（1）当涂县东营小区官塘水质净化及水生态构建工程，水体面积1500m2、在实际应用过程中效果显著，明显提升塘内水体水质，水体透明度大幅提升，水体不再散发异味。

联系人：李有伟 联系电话：0555-6785303

（2）马鞍山市中心城区水环境综合治理PPP项目/碧溪河水环境综合治理工程，河道长约1100m、2018年应用实施该技术后，水体稳定维持地表IV类水标准。

联系人：吴翔 联系电话：13225550776

八．成果转化推广前景

本技术通过污染水体进行生态综合治理来改善当前水体中氮磷污染超标的问题。该技术方法运用后可防止水体黑臭现象复发，显著恢复污染河道生态功能。该技术方法不仅可节约30%的工程投资，还具有对管理人员技术操作要求不高、节能效果好等优点。

通过利用低控源截污系统构建技术，不仅可以在污染河道进行生态修复的同时完成河道水质净化，还可以起到美化河道景观的作用，具有很强的生态示范性、辐射性。此外，通过开展改善区域环境质量、提升水质达标率、改善人居环境和河流生态系统的水环境污染等公益性项目，对促进区域经济、社会与生态环境的协调与可持续发展具有非常积极的正面效应。