◆ 基本情况

　　 主要研究方向有：活性污泥法数学模型和智能化控制研究、区域水环境治理与水质改善技术、城市污水处理理论与技术、工业废水处理理论与技术。

城市污水处理系统的智能控制理论、方法与技术
（国家自然科学基金重点项目分项目负责人顾国维教授，项目批准号 50138010，起止年月：2002.1-2006.12）

　　近年来，在国家自然科学基金重点项目和上海市重点学科研究项目的资助下，顾国维教授课题组开展了城市污水处理厂数学模拟和智能化控制技术等方面的基础和应用研究工作，具体包括模型组分和参数的测定研究、模型应用软件的编制、模糊神经网络模拟控制研究、活性污泥2号模型聚磷菌动力学研究、实际城市污水处理厂的数学模拟应用技术研究等。

A2/O和SBR实验装置 Experimental apparatus of A2O and SBR process	控制柜 Controlling unit

　　课题组将所研究开发的数学模拟和控制技术成功应用于深圳盐田污水处理厂、上海曲阳污水处理厂、常州市城北污水厂等不同地区、不同规模、不同工艺类型的污水处理厂，取得了良好的预测效果，根据模拟结果提出了优化运行方案。
　　在该研究方向上，课题组共发表文章30余篇，培养硕士9人，博士4人，博士后1人。

城市污水活性污泥法生态毒性削减的智能模型研究
（863资源环境技术领域青年基金课题，课题负责人李咏梅，项目批准号2002AA649170，起始年月2002.12-2004.12）
　　本课题从城市污水安全回用的角度出发，对城市污水的生态毒性进行检测，确定了可以用来评价城市污水毒性的三种方法：发光菌毒性测试法、内源呼吸速率法和硝化速率法。在此基础上，通过试验研究，对厌氧－缺氧－好氧工艺的运行参数进行了优化，并提出了既有利于城市污水生物除磷脱氮、又有利于毒性削减的工艺：缺氧－厌氧－缺氧－好氧（AAAO）工艺及其运行参数。在以上工艺研究的基础上，利用径向基神经网络（RBF神经网络）对AAO工艺进行建模和预测，得到了具有一定精度（误差5％以内）及使用范围的智能径向基神经网络模型，并且通过仿真实验得到了比较令人满意的结果。本课题研究的最终目标是为城市污水实现无害化与资源化的智能控制提供技术参考和软件实现基础。
　　目前已发表论文8篇，专著1部，发明专利申请1项，培养硕士生3名。

含氮杂环化合物缺氧降解及其对硝酸还原酶活性影响研究
（国家自然科学基金课题，课题负责人李咏梅，项目批准号50108009，起始年月2002.1-2004.12）
　　含氮杂环化合物存在于多种工业废水和城市污水中，而缺氧反硝化是一种重要的生物处理手段。本课题研究了含氮杂环化合物吡啶、吲哚、喹啉、苯并咪唑、2-甲基吡啶、异喹啉、2-甲基喹啉在缺氧反硝化条件下的降解特性、硝酸盐利用、硝酸还原酶活性的影响因素、废水毒性削减情况,以及其它几种含氮杂环化合物分别与吡啶和甲醇共基质的情况。研究确定了以上几种化合物缺氧降解的最佳碳氮比和污泥吸附的作用，提出了在适宜碳氮比条件下符合零级动力学的有机物浓度范围，并求出了动力学参数；发现异喹啉和2-甲基喹啉在缺氧条件下发生的是厌氧反应，硝酸盐未得到利用，但其存在有利于以上两种物质厌氧降解速率的提高；确定了影响硝酸还原酶活性的主要因素为温度、pH值、硝酸盐浓度和有机物的种类与浓度等；对废水毒性削减的研究表明亚硝酸盐和含氮杂环化合物之间的联合毒性作用为相加作用，缺氧生物处理可有效地削减废水的毒性；共代谢的研究认为吡啶对其它含氮杂环化合物的共代谢作用与甲醇相似；验证了吲哚、喹啉和异喹啉的降解中间产物，发现了2-甲基喹啉缺氧降解的中间产物2-异丙醇－6-甲苯。以上研究可为含氮杂环化合物废水的处理提供重要的理论依据和实用工艺参数。
　　目前已发表论文13篇，其中SCI收录论文2篇，培养博士生2名，硕士生6名。

区域水环境治理与水质改善技术

人工湿地暴雨径流氮磷污染控制研究
（国家科技部“十五”重大科技攻关专项之子专题，课题负责人周琪，项目编号：k99-05-35-02，起止年月1999.12-2003.12）
　　近年来随着我国环保事业的发展，许多湖泊流域内点源污染得到了有效控制，但湖泊水质并没有得到根本改善，其主要原因在于面源污染，而暴雨径流是面源污染入湖的主要途径之一，因此有效的控制暴雨径流对缓解湖泊水体污染具有重要的意义。
　　本课题通过在滇池流域建立和运行示范工程，采用沉淀池、自由表面湿地、沸石潜流湿地和稳定塘的组合系统来控制暴雨径流氮磷污染，最大的工程占地6.2ha。连续两年的监测结果表明：所建工程能控制示范区内85%暴雨径流，有效减少通过沟渠进入滇池的氮、磷污染负荷，其中总悬浮固体（SS）、总氮、总磷的去除率分别为70%～80%、45%～55%、55%～65%，系统抗冲击负荷能力强。作为一种低成本、易操作和高效率的处理方法，这项技术适合我国国情，尤其适合广大农村、中小城市的暴雨径流处理，在流域面源污染防治方面具有极其广阔的应用前景。

　　目前已发表论文17篇，申请专利1项，培养博士后1名，博士生2名，硕士生1名。

河网区面源污染控制成套技术－农村生活污水处理技术及示范工程之子专题：高效藻类塘技术处理农村生活污水
(国家高技术研究发展计划（863计划），项目编号2002AA601012-1BA，起止年月：2002.12-2005.12)

　　村镇生活污水在众多湖泊流域面源污染中占有较大的比例，是面源污染控制的主要任务之一。本课题在太湖流域建立了高效藻类塘（HRAP）示范工程，由化粪池、两级高效藻类塘和一级水生生物塘组成，处理能力为10 t/d。研究旨在开发具有广泛推广价值的农村生活污水处理实用技术，并制订相关的设计规范和运行指南。目前项目进展顺利，示范工程运行结果如下表所示。
　　该课题现已发表论文5篇，培养博士后1名，博士生1名，硕士生2名。

高效藻类塘示范工程运行效果表

太湖流域高效藻类塘处理农村生活污水示范工程实景图

黄浦江、苏州河受污染水体生态修复关键技术研究
（上海市科委2004年重大项目，课题负责人周琪，项目批准号04dz12029，起止年月：2004-2006）
　　针对黄浦江、苏州河水环境现状，急需攻克进一步改善水质的关键技术，重点展开黄浦江、苏州河水系面源污染控制关键技术、水体生态修复关键技术以及水生态安全预警技术与决策支持系统研究等方面的研究与示范。
　　本项研究的特色在于对国内外人工湿地、人工浮岛、生态护坡和水体生物复育等河道受污染水体治理技术进行充分总结的基础上，结合苏州河、黄浦江的水生态及岸边带受损现状。通过对国内外最新技术进行集成，在示范工程的基础上进行创新性研究，开发具有自主知识产权的新型近岸带控制面源污染的人工湿地处理系统、受损河岸的生态护坡技术、河流水生态修复的水体生物复育、底泥生态稳定化成套技术，其研究不仅具有重要的学术价值，同时对黄浦江、苏州河大规模生态修复提供成套集成技术，研究成果将具有重要的科学理论意义与应用价值。
　　目前已发表论文篇，正在申请的发明专利1项，拟培养博士后2名，博士生2名，硕士生4名。

城市污水处理理论与技术

城市污水处理与资源化技术研究及工程示范
（国家科技部“十五”863计划重大科技专项，课题负责人周琪，项目批准号2002AA601023，起止年月：2002.9-2005.12）
　　课题总体目标是提出污水处理与城市水环境生态净化功能高度协调的新模式，研究内容有：（1）自主研究开发成套污水处理新工艺，与现行工艺相比，抗冲击负荷能力明显提高；与相应分质回用的现行工艺相比，脱氮除磷效率提高20％；工程建设投资节省25％；运行成本降低30％。（2）污水处理系统实现智能化控制、污水厂和生态工程的处理负荷分配合理，高度协同，污水处理后的水质达到排放和分质回用的相应标准。（3）结合汉阳沌口污水处理厂的建设，建成2万m3/d处理规模的示范工程，所研究开发的工艺技术应用于８－１０万m3/d的新建沌口污水处理厂。
　　目前已发表论文篇，申请专利2项，培养博士后3名，博士生3名，硕士生2名。

集约化污水脱氮除磷系统
　　在总结了传统污水脱氮除磷技术的特点，汇集了改良型A/A/O及SBR等工艺的优势，开发了新的多单元集约化污水脱氮除磷新工艺。该工艺为改良式连续流厌氧、缺氧、好氧加序批反应工艺，它是在传统的A2/O工艺的基础上结合SBR工艺特点和接触絮凝过滤理论发展而形成的一种污水处理新工艺，该方法为各种优势微生物的生长繁殖创造了最佳的环境条件和水力条件，使得有机物的降解、氨氮的硝化、反硝化，以及磷的释放、吸收等生化过程保持在高效反应状态，有效地提高生化反应速率。同时该工艺采用组合式一体化结构，占地面积小，运行费用低，剩余污泥含固率高，污泥量少。

泰兴污水处理工程

松江污水处理工程

生物除磷系统中聚磷和聚糖微生物生理生态学与调控方法
(国家自然科学基金项目，负责人陈银广，2005-2007)
　　通过对影响聚磷菌、聚糖菌生理生态特征的关键因素进行深入研究，确定适合聚磷菌而不利聚糖菌生长的微生物环境，使生物除磷效果显著提高。它的研究使人类对生物除磷的认识进入到更高阶段，具有较高的学术价值。

剩余污泥生物转化为有机酸用于增强生物除磷的研究
（国家863前沿探索类基金项目，负责人陈银广，2004-2005）
　　探索研究了通过微生物作用使剩余污泥转化为有机酸，并将其作为生物除磷所需有机碳源的可行性。这不但提供了一条资源化利用污泥的新途径，减少了污泥中有机物对环境的污染，而且提高了污水中总的有机酸浓度，从而保证了生物除磷系统的高效性和稳定性。

生物除磷污水处理系统的设计基础
(美国国家自然科学基金资助项目，主要参与人陈银广，2001-2003)
　　提出了从废水有机物的生物利用角度对生物除磷的过程进行调控，极大提高了生物除磷的效果。取得的研究结果突破了传统的生物除磷理论，得到了国际同行专家的认可。

工业废水处理理论与技术

有机氟化工废水处理研究
　　由于氟代有机物日益广泛的使用，导致合成有机物氟所产生的氟化工废水排放量大，而且含有大量难降解的氟代有机物，严重污染水环境。本课题主要针对几类典型的氟化工废水，开展其处理工艺和降解机理的研究。
　　铁还原预处理/厌氧＋接触氧化工艺和升流式曝气生物滤池已分别成功的应用到大金氟化工废水和北京化工场氟化工废水的处理。氟苯酚好氧生物降解机理研究表明苯环在双加氧酶作用下先开环再脱氟。氟代有机物生物降解性能和结构定量关系（QSBR）研究表明芳香族氟代有机物中的碳氟键较脂肪族中的碳氟键易断裂，且随着取代氟的增多降解性能降低，尤其是全氟代有机物生物降解性能很差，具有明显的累积性和持久性。
　　氟化工废水处理工艺和降解机理的研究为控制该类废水，使氟化工废水无害化发挥了积极的作用。

有毒有机难降解废水处理新工艺
　　主要研究内容包括：
· 典型工业区混合废水中有机物，特别是有毒有害和难降解有机物的定性、定量分析研究。
· 针对典型工业区混合废水，物化预处理方法的筛选及最佳条件试验。
· 采用厌氧—好氧生物工艺处理工业区混合废水的最佳操作条件、运行参数确定。
· 进行日处理100吨的中试研究和日处理10000吨的生产性示范工程研究。

　　取得的主要创新成果如下：
· 研究和开发了有毒有机难降解混合化工废水的预处理技术。
· 对按区集中处理中小型化工废水的模式进行了系统的研究，为国内开发区混合化工废水的处理和研究提供了一个模式，起到了借鉴和示范作用。
· 采用在曝气池中投加粉末活性炭的PACT活性污泥法处理混合化工废水是行之有效的。

　　提出了新工艺如下：

　　本成果获得了国家十五“863”计划项目3项、国家自然科学基金3项、国家科技“十五”攻关1项和省部级项目多项；获2003年国家科技进步二等奖1项、2001年上海市科技进步一等奖1项、2003年上海市科技进步二等奖1项、2002年上海市科技进步二等奖1项。SCI、EI收录论文10篇，著译作4部。培养了9名博士后、27 名博士和58名硕士。