上海純水設(shè)備解讀：浙江省農(nóng)村生活污水治理運維及管理發(fā)展方向淺談
一、浙江省農(nóng)村生活污水治理的背景及進(jìn)展
浙江省的農(nóng)村生活污水治理工作一直走在全國前列，從2003開始到現(xiàn)在已經(jīng)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(wèi)生改廁”百萬農(nóng)戶凈化沼氣池”五整治一提高”中央農(nóng)村環(huán)境綜合整治”五水共治農(nóng)村生活污水三年行動”等一系列工程，積累了豐富的農(nóng)村環(huán)境治理的實踐經(jīng)驗，美麗鄉(xiāng)村建設(shè)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(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的地球衛(wèi)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(nóng)村污水治理是國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重點任務(wù)。2018年4月，習(xí)近平總書記做出“要結(jié)合實施農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動計劃和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，進(jìn)一步推廣浙江好的經(jīng)驗做法，建設(shè)好生態(tài)宜居的美麗鄉(xiāng)村”重要指示。因此，盡快總結(jié)浙江農(nóng)村生活污水治理積累的豐富經(jīng)驗顯得十分必要和緊迫。為展示浙江省農(nóng)村生活污水治理的經(jīng)驗，課題組著重從技術(shù)規(guī)范制定、工程設(shè)計與評估、運行維護(hù)等角度對多年的課題研究和項目成果[2-6]進(jìn)行了總結(jié)，希望能為全國的農(nóng)村生活污水治理剖析出浙江的經(jīng)驗和為下一步工作的開展梳理出可優(yōu)化的方向。
二、浙江省農(nóng)村生活污水水質(zhì)特征、治理技術(shù)及排放規(guī)范研究
2.1浙江省農(nóng)村生活污水進(jìn)水水質(zhì)特征分析
課題組于2017年對浙江省全省的農(nóng)村生活污水治理工作進(jìn)行了較大樣本容量的調(diào)研和評估。通過對浙江省530個不同技術(shù)類型的工程（包括A/O一體化微動力技術(shù)、生物濾床、人工濕地等技術(shù)）進(jìn)水濃度的調(diào)研可知，全省農(nóng)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(jìn)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(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)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(jìn)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(jìn)水TP濃度較高，這與這些地區(qū)的海鮮食品加工等生活習(xí)慣有關(guān)。而麗水、衢州等地的進(jìn)水濃度相對較低，上海純水設(shè)備因為這些地區(qū)的農(nóng)村處于山區(qū)或半山區(qū)較多，其供水和用水習(xí)慣導(dǎo)致污染物濃度得到稀釋從而較低，同時也與調(diào)研時雨、污分流不徹底導(dǎo)致的雨水匯入管網(wǎng)以及與化糞池新/改建不到位所導(dǎo)致的進(jìn)水成分以洗滌水等為主有關(guān)。
通過對數(shù)據(jù)的分析還可知，本次調(diào)研所獲得全省農(nóng)村生活污水進(jìn)水的平均C/N為6.14與馮華軍等[7]調(diào)研得出的年均6.10C/N值一致。同時發(fā)現(xiàn)，調(diào)研中C/N最高的地區(qū)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(nóng)村生活污水治理技術(shù)工藝應(yīng)用研究
2.2.1浙江省農(nóng)村生活污水治理技術(shù)及工藝調(diào)研
為更好地推進(jìn)浙江省的五水共治”工作，課題組于2014年編纂了浙江省農(nóng)村生活污水治理實用技術(shù)手冊》對浙江省農(nóng)村生活污水治理的管網(wǎng)、技術(shù)工藝和模式選擇以及建設(shè)和運維等各方面做了技術(shù)規(guī)范，并通過省農(nóng)辦和環(huán)保部門面向全省進(jìn)行發(fā)布。浙江省農(nóng)村生活污水治理實用技術(shù)手冊》案例分析和技術(shù)總結(jié)的基礎(chǔ)上歸納出浙江省農(nóng)村生活污水治理領(lǐng)域的十大”實用技術(shù)，包括預(yù)處理+生態(tài)濾床技術(shù)、厭氧+A 2/O技術(shù)、厭氧+潛流式人工濕地技術(shù)等[9]
另外，課題組在2015年開展的浙江省農(nóng)村生活污水減排核查中針對工藝技術(shù)進(jìn)行了問卷調(diào)研[9]發(fā)現(xiàn)受調(diào)研的農(nóng)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(shù)，25%為預(yù)處理+A /O技術(shù)，同時處置規(guī)模為10~50噸/天的終端占比64.28%以上。而從課題組2017年所調(diào)研的結(jié)果可知，厭氧、厭氧+生態(tài)處置工藝（包括人工濕地、生態(tài)塘、生物濾床技術(shù)等）所占比例為44.23%A/O及A2/O+生態(tài)處置工藝所占比為35.54%微動力以及微動力+生態(tài)處置工藝所占比例為6.24%本次調(diào)研結(jié)果與2015年的問卷調(diào)查結(jié)果相比存在一定的差別，這與2015年問卷調(diào)查的樣本量較小缺乏以全面反映浙江省的技術(shù)工藝選擇有關(guān)，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(jìn)，全省各地對出水水質(zhì)的要求也越來越高，因此對農(nóng)村生活污水治理終端的技術(shù)和工藝要求也逐步提高。
進(jìn)一步的分析還可以發(fā)現(xiàn)，浙江省主要采用了好氧、好氧+生態(tài)處置工藝的地區(qū)主要有杭州、嘉興、湖州、舟山等，以厭氧、厭氧+生態(tài)處置工藝為主的地區(qū)有溫州、金華、衢州、麗水等，這顯示出農(nóng)村生活污水治理工藝的選擇受到地形、地理位置以及經(jīng)濟發(fā)展的影響比較顯著，浙江省北部較發(fā)達(dá)地區(qū)多是平原水網(wǎng)，其污染物濃度相對較高，因此對治理技術(shù)以及處置工藝的要求也較高，而中部和南部因山區(qū)較多，選擇厭氧、厭氧+生態(tài)處置工藝的相對較多。上海純水設(shè)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(shù)。
2.2.2典型案例研究1新型自通風(fēng)生物濾床-人工濕地層疊耦合技術(shù)
針對激進(jìn)農(nóng)村生活污水處置技術(shù)能耗高、占地大、效果不穩(wěn)定、建設(shè)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(xué)基金（LY18E080005等課題開展了針對低耗高效生活污水治理技術(shù)的研發(fā)和工程示范[10]獲得了顯著的效果。
所研發(fā)的新型自通風(fēng)生物濾床-人工濕地層疊耦合的生活污水處置關(guān)鍵技術(shù)，以自通風(fēng)強化增氧系統(tǒng)提升了去污效果和節(jié)省了運行本錢、生物濾床與人工濕地層疊耦合[11]節(jié)省了面積、從填料選擇和級配等方面進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化提升出水水質(zhì)，并開發(fā)了新型布水、防臭氣裝置及低溫強化技術(shù)提升和穩(wěn)定了運行效果。課題組在杭州市余杭區(qū)求是村構(gòu)建了50噸/天規(guī)模的基于新型自通風(fēng)生物濾床-人工濕地層疊耦合技術(shù)的中試系統(tǒng)，對比了混合過濾石材的原有系統(tǒng)和采用不同填料的改進(jìn)系統(tǒng)的污染物去除效果[10]結(jié)果標(biāo)明，改進(jìn)系統(tǒng)對CODCrNH4+-NTN和TP去除率分別為74.10%94.14%73.57%和69.53%顯著優(yōu)于原有系統(tǒng)；填料的優(yōu)化配置對中試耦合系統(tǒng)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(xù)6個月的第三方的檢測結(jié)果標(biāo)明，該技術(shù)對CODCrNH4+-NTN和TP去除率分別為76.60%88.20%76.30%和74.30%穩(wěn)定達(dá)到農(nóng)村生活污水處置設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB33/973-2015一級規(guī)范。
該技術(shù)目前已獲專利12項，入選了農(nóng)村生活污水治理技術(shù)手冊》環(huán)保部）浙江省農(nóng)村生活污水治理實用技術(shù)手冊》和2018年度浙江省科技廳水污染防治技術(shù)指導(dǎo)目錄進(jìn)行全省乃至全國的推廣。該技術(shù)出水主要指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于《農(nóng)村生活污水處置設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB33/973-2015該技術(shù)已在浙江省杭州、溫州、衢州、麗水等地勝利推廣和工程應(yīng)用160余項，獲浙江省環(huán)境維護(hù)科學(xué)技術(shù)獎1項，多次獲得人民網(wǎng)、中國環(huán)境報、浙江日報等中央和省市媒體的廣泛報道。該技術(shù)作為浙江省“千村示范，萬村整治”工程的一個技術(shù)實踐和亮點，助力了浙江省2018年的聯(lián)合國“地球衛(wèi)士獎”以該技術(shù)為縣域主體工藝的衢州市開化縣于2016年被評為全國農(nóng)村生活污水治理示范縣，并連續(xù)3年在全省農(nóng)村生活污水治理設(shè)施運維及管理評比中考核優(yōu)秀，為節(jié)能減排、提升區(qū)域人居環(huán)境質(zhì)量、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村做出重要的貢獻(xiàn)，具有顯著的生態(tài)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(shù)
課題組針對已建成農(nóng)村生活污水治理終端所存在出水水量及水質(zhì)不穩(wěn)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(shù)研發(fā)和工程示范。
基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術(shù)將多種水處理工藝、有機及天然高分子填料、曝氣設(shè)備、新型布水系統(tǒng)、液位智控系統(tǒng)等技術(shù)進(jìn)行了集成，對污水進(jìn)行強化去污。課題組選取了余杭區(qū)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(jìn)行了提升改造工程，原有終端的基礎(chǔ)上采用一體化處置裝置對尾水進(jìn)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(xù)6個月的第三方檢測結(jié)果標(biāo)明，基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術(shù)對CODCrNH4+-NTN和TP去除率分別在72.00%79.00%72.00%和45.00%以上，穩(wěn)定達(dá)到農(nóng)村生活污水處置設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB33/973-2015一級規(guī)范。
綜上，基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術(shù)具有出水穩(wěn)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(nóng)村生活污水治理終端的提升改造，還可根據(jù)出水水質(zhì)要求作為新建終端的主流工藝，將多個一體化單體進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)組合，實現(xiàn)不同的水處理功能，如可選擇第一個一體化單體用作調(diào)節(jié)池或厭氧處理單元，后續(xù)串聯(lián)或并聯(lián)多個用作好氧處理單元的一體化單體，上海純水設(shè)備確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)；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(jié)省空間。
三、浙江省農(nóng)村生活污水治理運維及管理調(diào)研及進(jìn)展研究
3.1浙江省農(nóng)村生活污水治理運維及管理調(diào)研
課題組前期在浙江省農(nóng)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(nóng)村生活污水治理的調(diào)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(tǒng)計和分析，截止到2018年底，浙江省82個縣（市、區(qū)）處置設(shè)施已委托專業(yè)的運維機構(gòu)運行維護(hù)。同時，依照農(nóng)村生活污水運維的主管部門要求，各地區(qū)均已陸續(xù)開展了運維平臺的建設(shè)，且取得了初步效果，截至目前，建立了較完善的運維監(jiān)管平臺比例約為65.00%溫州、麗水市相對滯后）所調(diào)研農(nóng)村生活污水治理終端裝置在線流量計以及視頻監(jiān)控的比例均為20.00%左右。
2015年以來，浙江省逐步推動農(nóng)村生活污水處置終端移交驗收工作。積極開展農(nóng)村生活污水治理體系政策機制的建立，已經(jīng)發(fā)布和正在起草的政策文件和規(guī)范導(dǎo)則已多達(dá)十幾項，除了早些年出臺的農(nóng)村生活污水處置技術(shù)規(guī)范》DB33-T868-2012浙江省人民政府辦公廳關(guān)于加強農(nóng)村生活污水治理設(shè)施運行維護(hù)管理的意見》浙政辦發(fā)[2015]086號）農(nóng)村生活污水處置設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB33/973-2015外，后續(xù)密集布置了一系列政策和導(dǎo)則的起草和出臺，包括《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)村生活污水處置設(shè)施規(guī)范化運維工作的通知》浙建村發(fā)〔2019〕95號）農(nóng)村生活污水治理設(shè)施運行維護(hù)技術(shù)導(dǎo)則》農(nóng)村生活污水處置設(shè)施水質(zhì)檢測與評價導(dǎo)則》農(nóng)村生活污水厭氧-好氧（A/O處置終端維護(hù)導(dǎo)則》農(nóng)村生活污水治理設(shè)施第三方運維服務(wù)機構(gòu)管理導(dǎo)則（試行）以及、浙江省農(nóng)村生活污水企業(yè)水質(zhì)檢測化驗室建設(shè)導(dǎo)則》草案）浙江省農(nóng)村生活污水處置設(shè)施建設(shè)和改造技術(shù)指南》正在起草）等，為建好、用好、管好全省的農(nóng)村生活污水處置設(shè)施的運維及管理工作提供充分的依據(jù)。
2019年以來，浙江省在農(nóng)村生活污水治理終端的運維管理方面新的經(jīng)驗和做法不時涌現(xiàn)。政府管理上，湖州市擬建立和推廣“縣、鎮(zhèn)、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(gòu)的職責(zé)邊境；企業(yè)也積極尋求在運維管理上不時進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，采用多種方法降低運維成本，如在現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了不同傳感器，可進(jìn)一步對管網(wǎng)、窨井、化糞池以及各處理單元的液位、溶氧等工況進(jìn)行實時監(jiān)測和預(yù)警，通過大數(shù)據(jù)的積累和分析對未來可能發(fā)生的情況進(jìn)行有效預(yù)測，針對性地對某區(qū)域、某治理終端、某工藝單元、某段管網(wǎng)等的運維精確指導(dǎo)，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(zāi)害多發(fā)、地方財力相對單薄的現(xiàn)狀，麗水市試點引入平安機制，提高農(nóng)村生活污水處置終端、管網(wǎng)及配套設(shè)施財富抗風(fēng)險能力。
為進(jìn)一步規(guī)范和推動運維市場健康發(fā)展，浙江省成立了浙江省農(nóng)村生活污水運維能力評價中心專家委員會，開展農(nóng)村生活污水治理設(shè)施規(guī)范化運維。課題組主要成員為該專家委員會委員和專家?guī)斐蓡T，對自評合格的浙江省規(guī)范化運維申請企業(yè)進(jìn)行評估和復(fù)核。截止到2019年上半年，浙江省已完成983個農(nóng)村生活污水處置設(shè)施的規(guī)范化運維任務(wù)，占年度新增1500個試點任務(wù)數(shù)的65.53%
3.2浙江省農(nóng)村生活污水治理運維及管理存在問題研究
雖然浙江省農(nóng)村生活污水治理設(shè)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(jìn)完善。如：農(nóng)村生活污水治理終端的運維平臺分為企業(yè)端和政府端，主要包括終端站點的區(qū)域位置展示、設(shè)計和建設(shè)資料、水質(zhì)和水量監(jiān)測及分析、工況遠(yuǎn)程控制、視頻和圖像采集、突發(fā)事件預(yù)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(shè)備雖然涌現(xiàn)出了不少企業(yè)運維管理平臺，但平臺間的數(shù)據(jù)存在差別，缺少全省統(tǒng)一的數(shù)據(jù)類型和規(guī)范接口；同時，課題組對企業(yè)調(diào)研和評估時發(fā)現(xiàn)許多企業(yè)的平臺功能不全，缺少數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)分析有效地對企業(yè)的運行維護(hù)進(jìn)行指導(dǎo)、預(yù)警后不能智能化分析和開展針對性的反控。
3.3浙江省農(nóng)村生活污水治理運維及管理發(fā)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(shè)施智慧監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)備與平臺”2017ZX07206-004任務(wù)，具體開展“分散式生活污水處置設(shè)施運行狀態(tài)的分析判別與智慧控制技術(shù)”研發(fā)工作和示范。
此外，課題組還針對下一步浙江省農(nóng)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(nóng)村生活污水治理運維及管理平臺，加快企業(yè)平臺與省級平臺數(shù)據(jù)的規(guī)范和接入?yún)R總，通過大數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)下階段浙江省農(nóng)村生活污水治理頂層設(shè)計工作的開展。同時，通過企業(yè)端農(nóng)村生活污水治理運維及管理平臺功能的構(gòu)建和完善，更好地指導(dǎo)企業(yè)運維和管理的實踐。
2積累大數(shù)據(jù)，開展對不同區(qū)域環(huán)境、不同經(jīng)濟條件、不同進(jìn)水條件以及采用了不同技術(shù)工藝和模式治理終端的數(shù)據(jù)分析，對不同技術(shù)工藝的運行參數(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)和綜合評估，篩選出不同區(qū)域、經(jīng)濟條件和應(yīng)用場景下的實用治理技術(shù)，針對其技術(shù)總結(jié)處置效果和達(dá)標(biāo)率，可對該技術(shù)以后全國推廣的適用范圍進(jìn)行界定，為其他省市及全國在農(nóng)村生活污水治理技術(shù)、運維及管理的需求貢獻(xiàn)浙江經(jīng)驗。
3不時挖掘大數(shù)據(jù)，通過分析溶氧、pH溫度、水質(zhì)、水力停留時間等不同因素對農(nóng)村生活污水治理技術(shù)、運維及管理效率的影響，找出該技術(shù)工藝的運行規(guī)律，預(yù)測出不同節(jié)點所需做出的運維和管理措施，節(jié)約企業(yè)運行利息和提升工作效率。
通過對所積累的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可對在線監(jiān)測系統(tǒng)精準(zhǔn)度進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)校，同時還可以結(jié)合人工智能等技術(shù)手段采用新的監(jiān)測方法以降低監(jiān)測設(shè)備的本錢。
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