围绕如何通过技术改造和创新来降低污水厂在实现多目标前提下的运行和建设成本，本成果提出了基于聚集度的污水处理工艺设计方法，采用宏观相分离实现微生物聚集体的长期稳定，采用微观有限聚集简化污水处理流程，减少占地面积，具有投资少的特点。通过流场、污泥排泥、污泥回流等条件的控制，实现微生物聚集体的有限聚集，实现聚集体（颗粒）的长期稳定；应用有限聚集理论，实现聚集体在微观环境上提供污水中不同污染物去除的所需的微生物环境，减低系统的能耗需求和运行成本。通过优化聚集体的聚集度，以适应不同的出水要求以及进水的波动，在设计单元已经确定的情况下，系统仍具有很大的调控空间，系统动态可调能力强；借助于微观聚集度的优化，实现多种微生物稳定协同作用，从而降低运行成本。本成果已在工艺开发、设备研发、运行管理等方面授权发明专利14项，关键设备已完成中试，并在污水处理厂、重金属处理工程中应用，项目实施后处理水质达到《国家污水综合排放标准》的一级排放标准，运行成本降低30%～40%；中和泥渣产量降低20%～30%，示范工程占地面积较传统工艺减少75％。