本项目属于城镇给水工程技术领域。  饮用水安全关系公众健康和社会稳定。针对低温期氨氮与CODMn超标、生物预处理填料积泥与水生动物孽生、炭池全年运行管理与生物泄漏、化学预氧化影响生物预处理等难题，依托首创工程，在国家重大水专项资助下，通过7年的产学研联合技术攻关，主要创新为：  1、沉后水生物接触氧化与陶粒生物过滤集成技术。创新形成“先除浊、后生物”工艺，提出强化常规作为生物处理的预处理，有效去除悬浮物和水生动物，减轻了生物滤池负荷，解决了生物预处理长期存在的积泥、堆积、赤豆螺水蚯蚓孽生和啃食生物膜等问题，避免了预氧化剂对生物膜的影响。率先提出了沉淀池出水渠生物接触氧化技术，增设填料和曝气，发挥出生物降解、接种和充氧等多重作用。创新研发了处理沉后水的陶粒生物过滤强化技术，提出大粒径、低冲洗和长周期等参数，实现低温期滤后水氨氮比相同原水的“先生物、后除浊”传统工艺提高27％。 2、臭氧上向流生物活性炭与精细砂滤池集成技术。揭示了上向流活性炭层不同水温、粒径、上升流速的膨胀率和水头损失规律及旧炭膨胀率下降规律，提出不同季节的上升流速和反冲洗强度及周期，确立炭层表面到指型槽底的安全高度，弱化了除浊功能，充分发挥活性炭吸附与生物降解作用，实现向上配水均匀、悬浮膨胀合理和及时更新生物膜，解决了全年运行管理难题。处理相同原水，上向流炭池CODMn去除效果优于下向流炭池，并免建了中间提升泵房，减少了工程投资和维护管理。基于炭后水低浊、生物泄漏等，创建小粒径精细砂滤技术，保障了出厂水浊度，解决了16S rRNA（a）等生物安全性难题。  3、生物过滤－颗粒炭过滤－砂过滤全流程集成技术。基于三种过滤的生物氧化、物化吸附和安全截留等协同作用，创新提出了“化学预氧化－混凝沉淀－生物接触氧化－陶粒生物过滤－臭氧－上向流生物活性炭－小粒径砂滤”新型全流程集成工艺，揭示出庚醛等多种有机物沿程变化和组成的演变规律，提出混合区曝气、生物滤池助滤、生物粉炭回流、多模式消毒等技术，提升了净水工艺的整体处理效率，实现出厂水低温期氨氮、CODMn和庚醛浓度明显优于国标、现代化水厂标准和嗅阈值，解决了冬季超标的突出难题。  据查新咨询，综合技术达到国际先进水平。授权和申请专利19项（发明授权6项、受理8项），发表论文21篇（SCI/EI收录2篇），主编行业技术规程1项，成果已应用于国内首个“化学预氧化－强化常规－生物处理－臭氧上向流活性炭－小粒径砂滤池”的国家水专项示范工程——嘉兴市南郊贯泾港水厂二期工程，低温期出厂水稳定优于国标和现代化水厂标准，解决了冬季氨氮、CODMn、庚醛超标的突出难题。推广于江苏、上海、河南、浙江、山东等，涉及7个流域原水，总规模超过230万m3/d，工程投资节省9000万元，电费减少650万元/年，有力提升了给水生物处理和低温水净化技术水平。