上海純水設備解讀：浙江省農村生活污水治理運維及管理發展方向淺談
一、浙江省農村生活污水治理的背景及進展
浙江省的農村生活污水治理工作一直走在全國前列，從2003開始到現在已經走過了16年的歷程，以“千村示范、萬村整治”工程為主抓手，開展了衛生改廁”百萬農戶凈化沼氣池”五整治一提高”中央農村環境綜合整治”五水共治農村生活污水三年行動”等一系列工程，積累了豐富的農村環境治理的實踐經驗，美麗鄉村建設舉國矚目，浙江省“千村示范、萬村整治”工程于2018年9月份獲得了聯合國環境規劃署的地球衛士獎”[1]
但全國來看，還有近80%村莊生活污水沒有得到處置，接下來全國各地的農村污水治理是國家鄉村振興戰略的重點任務。2018年4月，習近平總書記做出“要結合實施農村人居環境整治三年行動計劃和鄉村振興戰略，進一步推廣浙江好的經驗做法，建設好生態宜居的美麗鄉村”重要指示。因此，盡快總結浙江農村生活污水治理積累的豐富經驗顯得十分必要和緊迫。為展示浙江省農村生活污水治理的經驗，課題組著重從技術規范制定、工程設計與評估、運行維護等角度對多年的課題研究和項目成果[2-6]進行了總結，希望能為全國的農村生活污水治理剖析出浙江的經驗和為下一步工作的開展梳理出可優化的方向。
二、浙江省農村生活污水水質特征、治理技術及排放規范研究
2.1浙江省農村生活污水進水水質特征分析
課題組于2017年對浙江省全省的農村生活污水治理工作進行了較大樣本容量的調研和評估。通過對浙江省530個不同技術類型的工程（包括A/O一體化微動力技術、生物濾床、人工濕地等技術）進水濃度的調研可知，全省農村生活污水的CODCr濃度范圍為96.57mg/L~343.67mg/LNH4+-N濃度范圍為17.32mg/L~41.27mg/LTP濃度范圍為2.00mg/L~5.40mg/L如圖2-1所示，進水CODCrNH4+-N和TP平均濃度分別為186.35mg/L30.33mg/L和4.06mg/L而出水平均CODCrNH4+-N和TP濃度分別為：35.62mg/L10.90mg/L和1.55mg/L從圖2-1中還可看出，各城市之間的主要進水水質指標存在著顯著性差異（P<0.05溫州、嘉興、臺州、湖州、舟山、金華等地進水CODCr平均濃度較高，臺州、舟山、杭州、湖州等地NH4+-N濃度較高，而臺州、紹興、溫州、湖州則是進水TP濃度較高，這與這些地區的海鮮食品加工等生活習慣有關。而麗水、衢州等地的進水濃度相對較低，上海純水設備因為這些地區的農村處于山區或半山區較多，其供水和用水習慣導致污染物濃度得到稀釋從而較低，同時也與調研時雨、污分流不徹底導致的雨水匯入管網以及與化糞池新/改建不到位所導致的進水成分以洗滌水等為主有關。
通過對數據的分析還可知，本次調研所獲得全省農村生活污水進水的平均C/N為6.14與馮華軍等[7]調研得出的年均6.10C/N值一致。同時發現，調研中C/N最高的地區為溫州市（C/N=12.95最低為衢州市（C/N=4.18相較于江蘇省的情況[8]C/N=3.90則更有利于生物脫氮除磷。
2.2浙江省農村生活污水治理技術工藝應用研究
2.2.1浙江省農村生活污水治理技術及工藝調研
為更好地推進浙江省的五水共治”工作，課題組于2014年編纂了浙江省農村生活污水治理實用技術手冊》對浙江省農村生活污水治理的管網、技術工藝和模式選擇以及建設和運維等各方面做了技術規范，并通過省農辦和環保部門面向全省進行發布。浙江省農村生活污水治理實用技術手冊》案例分析和技術總結的基礎上歸納出浙江省農村生活污水治理領域的十大”實用技術，包括預處理+生態濾床技術、厭氧+A 2/O技術、厭氧+潛流式人工濕地技術等[9]
另外，課題組在2015年開展的浙江省農村生活污水減排核查中針對工藝技術進行了問卷調研[9]發現受調研的農村生活污水治理終端所采用的主要工藝50%為厭氧+人工濕地技術，25%為預處理+A /O技術，同時處置規模為10~50噸/天的終端占比64.28%以上。而從課題組2017年所調研的結果可知，厭氧、厭氧+生態處置工藝（包括人工濕地、生態塘、生物濾床技術等）所占比例為44.23%A/O及A2/O+生態處置工藝所占比為35.54%微動力以及微動力+生態處置工藝所占比例為6.24%本次調研結果與2015年的問卷調查結果相比存在一定的差別，這與2015年問卷調查的樣本量較小缺乏以全面反映浙江省的技術工藝選擇有關，而好氧及微動力工藝的占比增加同時也說明了隨著“五水共治”深入推進，全省各地對出水水質的要求也越來越高，因此對農村生活污水治理終端的技術和工藝要求也逐步提高。
進一步的分析還可以發現，浙江省主要采用了好氧、好氧+生態處置工藝的地區主要有杭州、嘉興、湖州、舟山等，以厭氧、厭氧+生態處置工藝為主的地區有溫州、金華、衢州、麗水等，這顯示出農村生活污水治理工藝的選擇受到地形、地理位置以及經濟發展的影響比較顯著，浙江省北部較發達地區多是平原水網，其污染物濃度相對較高，因此對治理技術以及處置工藝的要求也較高，而中部和南部因山區較多，選擇厭氧、厭氧+生態處置工藝的相對較多。上海純水設備相比較而言，紹興對各種工藝的選擇更為均衡，還嘗試了土壤滲濾等其它技術。
2.2.2典型案例研究1新型自通風生物濾床-人工濕地層疊耦合技術
針對激進農村生活污水處置技術能耗高、占地大、效果不穩定、建設及運維費用高等問題，課題組依托于國家“十二五”水專項苕溪課題（2014ZX07101-12以及浙江省自然科學基金（LY18E080005等課題開展了針對低耗高效生活污水治理技術的研發和工程示范[10]獲得了顯著的效果。
所研發的新型自通風生物濾床-人工濕地層疊耦合的生活污水處置關鍵技術，以自通風強化增氧系統提升了去污效果和節省了運行本錢、生物濾床與人工濕地層疊耦合[11]節省了面積、從填料選擇和級配等方面進行技術優化提升出水水質，并開發了新型布水、防臭氣裝置及低溫強化技術提升和穩定了運行效果。課題組在杭州市余杭區求是村構建了50噸/天規模的基于新型自通風生物濾床-人工濕地層疊耦合技術的中試系統，對比了混合過濾石材的原有系統和采用不同填料的改進系統的污染物去除效果[10]結果標明，改進系統對CODCrNH4+-NTN和TP去除率分別為74.10%94.14%73.57%和69.53%顯著優于原有系統；填料的優化配置對中試耦合系統污染物去除效率的提升效果顯著[10,12]
2018年5月至10月，針對中試示范工程出水連續6個月的第三方的檢測結果標明，該技術對CODCrNH4+-NTN和TP去除率分別為76.60%88.20%76.30%和74.30%穩定達到農村生活污水處置設施水污染物排放標準》DB33/973-2015一級規范。
該技術目前已獲專利12項，入選了農村生活污水治理技術手冊》環保部）浙江省農村生活污水治理實用技術手冊》和2018年度浙江省科技廳水污染防治技術指導目錄進行全省乃至全國的推廣。該技術出水主要指標達到或優于《農村生活污水處置設施水污染物排放標準》DB33/973-2015該技術已在浙江省杭州、溫州、衢州、麗水等地勝利推廣和工程應用160余項，獲浙江省環境維護科學技術獎1項，多次獲得人民網、中國環境報、浙江日報等中央和省市媒體的廣泛報道。該技術作為浙江省“千村示范，萬村整治”工程的一個技術實踐和亮點，助力了浙江省2018年的聯合國“地球衛士獎”以該技術為縣域主體工藝的衢州市開化縣于2016年被評為全國農村生活污水治理示范縣，并連續3年在全省農村生活污水治理設施運維及管理評比中考核優秀，為節能減排、提升區域人居環境質量、建設美麗鄉村做出重要的貢獻，具有顯著的生態和社會效益。
2.2.3典型案例研究2基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術
課題組針對已建成農村生活污水治理終端所存在出水水量及水質不穩定、占地比較大、投資及運行利息高等問題，開展了基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術研發和工程示范。
基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術將多種水處理工藝、有機及天然高分子填料、曝氣設備、新型布水系統、液位智控系統等技術進行了集成，對污水進行強化去污。課題組選取了余杭區的漕橋村橋北（20t/d求是村橋北組（10t/d求是村蘇家頭（10t/d求是村渣河墩（10t/d和前溪百步村（20t/d尾水進行了提升改造工程，原有終端的基礎上采用一體化處置裝置對尾水進行深度處置。2018年5月至10月，針對上述5個示范工程出水連續6個月的第三方檢測結果標明，基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術對CODCrNH4+-NTN和TP去除率分別在72.00%79.00%72.00%和45.00%以上，穩定達到農村生活污水處置設施水污染物排放標準》DB33/973-2015一級規范。
綜上，基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術具有出水穩定、工藝靈活多變、可模塊化組合等特點，不但可用于已建成農村生活污水治理終端的提升改造，還可根據出水水質要求作為新建終端的主流工藝，將多個一體化單體進行串聯、并聯組合，實現不同的水處理功能，如可選擇第一個一體化單體用作調節池或厭氧處理單元，后續串聯或并聯多個用作好氧處理單元的一體化單體，上海純水設備確保出水水質達標；同時，還可以將一體化單體依照SBR等工藝操作模式運行，更加節省空間。
三、浙江省農村生活污水治理運維及管理調研及進展研究
3.1浙江省農村生活污水治理運維及管理調研
課題組前期在浙江省農村生活污水治理的運維方面也做了臨時的研究，提出了對策以及長效管理方面的建議[13-15]課題組在2017年針對浙江省農村生活污水治理的調研和評估工作中也對第三方運維的開展情況做了初步的統計和分析，截止到2018年底，浙江省82個縣（市、區）處置設施已委托專業的運維機構運行維護。同時，依照農村生活污水運維的主管部門要求，各地區均已陸續開展了運維平臺的建設，且取得了初步效果，截至目前，建立了較完善的運維監管平臺比例約為65.00%溫州、麗水市相對滯后）所調研農村生活污水治理終端裝置在線流量計以及視頻監控的比例均為20.00%左右。
2015年以來，浙江省逐步推動農村生活污水處置終端移交驗收工作。積極開展農村生活污水治理體系政策機制的建立，已經發布和正在起草的政策文件和規范導則已多達十幾項，除了早些年出臺的農村生活污水處置技術規范》DB33-T868-2012浙江省人民政府辦公廳關于加強農村生活污水治理設施運行維護管理的意見》浙政辦發[2015]086號）農村生活污水處置設施水污染物排放標準》DB33/973-2015外，后續密集布置了一系列政策和導則的起草和出臺，包括《關于推進農村生活污水處置設施規范化運維工作的通知》浙建村發〔2019〕95號）農村生活污水治理設施運行維護技術導則》農村生活污水處置設施水質檢測與評價導則》農村生活污水厭氧-好氧（A/O處置終端維護導則》農村生活污水治理設施第三方運維服務機構管理導則（試行）以及、浙江省農村生活污水企業水質檢測化驗室建設導則》草案）浙江省農村生活污水處置設施建設和改造技術指南》正在起草）等，為建好、用好、管好全省的農村生活污水處置設施的運維及管理工作提供充分的依據。
2019年以來，浙江省在農村生活污水治理終端的運維管理方面新的經驗和做法不時涌現。政府管理上，湖州市擬建立和推廣“縣、鎮、村”三級污水治理終端（處置站）站長制，理清終端站長和第三方運維機構的職責邊境；企業也積極尋求在運維管理上不時進行技術創新，采用多種方法降低運維成本，如在現有物聯網運維技術的基礎上加入了不同傳感器，可進一步對管網、窨井、化糞池以及各處理單元的液位、溶氧等工況進行實時監測和預警，通過大數據的積累和分析對未來可能發生的情況進行有效預測，針對性地對某區域、某治理終端、某工藝單元、某段管網等的運維精確指導，大大減少了不必要的人力物力和財力的投入。資金保證方面，針對自然災害多發、地方財力相對單薄的現狀，麗水市試點引入平安機制，提高農村生活污水處置終端、管網及配套設施財富抗風險能力。
為進一步規范和推動運維市場健康發展，浙江省成立了浙江省農村生活污水運維能力評價中心專家委員會，開展農村生活污水治理設施規范化運維。課題組主要成員為該專家委員會委員和專家庫成員，對自評合格的浙江省規范化運維申請企業進行評估和復核。截止到2019年上半年，浙江省已完成983個農村生活污水處置設施的規范化運維任務，占年度新增1500個試點任務數的65.53%
3.2浙江省農村生活污水治理運維及管理存在問題研究
雖然浙江省農村生活污水治理設施運維及管理工作走在全國前列，但還存在很多問題，將在接下來工作中不時改進完善。如：農村生活污水治理終端的運維平臺分為企業端和政府端，主要包括終端站點的區域位置展示、設計和建設資料、水質和水量監測及分析、工況遠程控制、視頻和圖像采集、突發事件預警等功能，一般采用平臺管理終端或App終端操作。上海純水設備雖然涌現出了不少企業運維管理平臺，但平臺間的數據存在差別，缺少全省統一的數據類型和規范接口；同時，課題組對企業調研和評估時發現許多企業的平臺功能不全，缺少數據分析、反饋控制等模塊，還有些通病是無法通過所建立的平臺數據分析有效地對企業的運行維護進行指導、預警后不能智能化分析和開展針對性的反控。
3.3浙江省農村生活污水治理運維及管理發展方向淺談
為解決上述問題，課題組主要成員參與了國家“十三五”水專項嘉興課題子課題4分散生活污水處置設施智慧監測控制系統設備與平臺”2017ZX07206-004任務，具體開展“分散式生活污水處置設施運行狀態的分析判別與智慧控制技術”研發工作和示范。
此外，課題組還針對下一步浙江省農村生活污水治理運維及管理的方向也做了一些初步思考和建議。
1建立健全農村生活污水治理運維及管理平臺，加快企業平臺與省級平臺數據的規范和接入匯總，通過大數據分析指導下階段浙江省農村生活污水治理頂層設計工作的開展。同時，通過企業端農村生活污水治理運維及管理平臺功能的構建和完善，更好地指導企業運維和管理的實踐。
2積累大數據，開展對不同區域環境、不同經濟條件、不同進水條件以及采用了不同技術工藝和模式治理終端的數據分析，對不同技術工藝的運行參數進行歸納總結和綜合評估，篩選出不同區域、經濟條件和應用場景下的實用治理技術，針對其技術總結處置效果和達標率，可對該技術以后全國推廣的適用范圍進行界定，為其他省市及全國在農村生活污水治理技術、運維及管理的需求貢獻浙江經驗。
3不時挖掘大數據，通過分析溶氧、pH溫度、水質、水力停留時間等不同因素對農村生活污水治理技術、運維及管理效率的影響，找出該技術工藝的運行規律，預測出不同節點所需做出的運維和管理措施，節約企業運行利息和提升工作效率。
通過對所積累的大數據進行分析，可對在線監測系統精準度進行優化和調校，同時還可以結合人工智能等技術手段采用新的監測方法以降低監測設備的本錢。
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