在JIEI參與主辦的走進(jìn)水專項系列線上研討會上，北京市水科院水環(huán)境研究所的所長王培京介紹了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧村鎮(zhèn)污水成立整裝成套技術(shù)。

據(jù)介紹，北京較早開始了村鎮(zhèn)污水處理的探索和實踐，隨著“水十條”、黑臭水體治理、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等工作的落實，對相關(guān)領(lǐng)域工作提出了更高的要求。為此，水專項京津冀版塊課題開展了“北運(yùn)河上游分散生活污水治理技術(shù)模式與運(yùn)營、監(jiān)管機(jī)制研究示范”，通過梳理前一階段設(shè)施建設(shè)、運(yùn)行、管理等環(huán)節(jié)的難點和瓶頸，明確了北京地區(qū)村鎮(zhèn)污水處理的一攬子技術(shù)需求，展開針對性研究：一是分散污水收集模式和處理設(shè)施建設(shè)模式研究，二是菜單式組合工藝及設(shè)備的研發(fā)與示范，三是處理設(shè)施監(jiān)控體系研究及示范，四是長效管理模式機(jī)制的研究。

基于以上研究成果，課題提出了基于互聯(lián)網(wǎng)+的智慧村鎮(zhèn)污水處理整裝成套技術(shù)，以期實現(xiàn)村鎮(zhèn)污水處理有理論支撐，有技術(shù)配套，有平臺監(jiān)管，有考核保障，確保污水處理工作確有成效、取得長效。

針對農(nóng)村分散生活污水治理模式?jīng)Q策難、治理工藝選擇難、處理設(shè)施監(jiān)管難以及長效管理機(jī)制不健全等問題，以決策科學(xué)化、技術(shù)實用化、監(jiān)督高效化和管理長效化為出發(fā)點，在污水收集和建設(shè)模式、污水菜單式組合工藝及設(shè)備、污水處理設(shè)施監(jiān)控體系以及分散污水長效管理機(jī)制等方面開展相關(guān)研究，形成基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧村鎮(zhèn)污水處理整裝成套技術(shù)，為北京市農(nóng)村污水治理提供全面的科技支撐。

北京市農(nóng)村分散污水治理存在的主要問題

“十三五”時期，隨著國家水十條的發(fā)布，黑臭水體治理以及美麗鄉(xiāng)村建設(shè)需求工作的落實，梳理北京市農(nóng)村污水處理存在的問題主要集中在以下幾個方面。一方面是區(qū)域的污水處理統(tǒng)籌能力不足，無法滿足美麗鄉(xiāng)村建設(shè)污水處理的要求。另一方面是處理工藝選擇單一，村鎮(zhèn)污水處理對靈活多樣、適應(yīng)、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)需求強(qiáng)。第三，信息化監(jiān)管手段不足，設(shè)施運(yùn)行水平較低，信息化手段不足，監(jiān)管不到位。最后，缺乏長效管理機(jī)制，缺乏建設(shè)、運(yùn)營、監(jiān)管和技術(shù)指導(dǎo)方面的文件，設(shè)施運(yùn)行率低。

北京市農(nóng)村污水治理的科技需求

針對這些問題，“十三五”北運(yùn)河上游水專項課題在四個方面開展研究工作，分散污水收集模式和處理設(shè)施建設(shè)模式研究、污水菜單式組合工藝及設(shè)備的研發(fā)與示范、分散污水處理設(shè)施監(jiān)控體系研究及示范以及分散污水長效管理模式機(jī)制的研究?；谝陨系难芯砍晒纬苫诨ヂ?lián)網(wǎng)+的智慧村鎮(zhèn)污水處理整裝成套技術(shù)。通過這一套整裝技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)村污水處理有理論支撐，有技術(shù)配套，有平臺監(jiān)管，有考核保障。

北京市分散生活污水收集和建設(shè)模式研究

結(jié)合北京市的農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀調(diào)研，總結(jié)了農(nóng)村污水在收集、處理等治理模式方面優(yōu)缺點和適用條件，包括負(fù)壓收集系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析，重力流收集系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析，以及城鎮(zhèn)帶村、單村、聯(lián)村以及分戶治理模式的建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)營成本、建設(shè)和運(yùn)行難易程度等，為治理模式?jīng)Q策模型的開發(fā)提供基礎(chǔ)資料。

基于分散污水收集模式和處理模式的影響因子分析和耦合作用，結(jié)合村莊屬性、污水管線等數(shù)據(jù)信息，建立多約束條件下分散污水收集模式和建設(shè)模式分析算法，實現(xiàn)污水收集和處理設(shè)施建設(shè)模式智能選擇。該技術(shù)從污水全生命周期過程出發(fā)，綜合考慮污水產(chǎn)生、排放、收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、處理處置、資源化、運(yùn)維以及長效管理等全流程，綜合借鑒和吸收主客觀評價方法的優(yōu)勢，構(gòu)建分散污水收集與處理的決策支持系統(tǒng)，為解決收集方式、治理模式優(yōu)選提供技術(shù)支撐。

以北京市通州區(qū)農(nóng)村污水治理為例開展實證研究，提出了通州區(qū)農(nóng)村污水治理全覆蓋建設(shè)方案，完善了通州區(qū)農(nóng)村污水收集、處理、運(yùn)維、監(jiān)管等工作機(jī)制，助推通州區(qū)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施，解決北京市治理模式在區(qū)域統(tǒng)籌優(yōu)化方面的難題。該研究首次在縣域尺度上回答了農(nóng)村污水“集中與分散”模式選擇問題，明確通州區(qū)470個行政村的污水治理模式，評估通州區(qū)已開展的農(nóng)村污水治理項目以及PPP公司實施項目的合理性，支撐通州區(qū)美麗鄉(xiāng)村實施方案的制定和實施。

項目成果在通州區(qū)農(nóng)村污水治理工作的成功應(yīng)用，為加快推進(jìn)通州區(qū)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、鄉(xiāng)村人居環(huán)境改善以及鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施提供技術(shù)支撐，為助力藍(lán)綠交織、清新明亮、水城共融的城市副中心建設(shè)提供技術(shù)保障。

分散生活污水菜單式組合工藝研究

結(jié)合2018年北京市的農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀調(diào)研，北京市農(nóng)村污水處理工程常用工藝為MBR（57.2%）、活性污泥法（15.7%）和人工濕地（8.2%），所選用的工藝與北京市的實際情況相適應(yīng)，在2018年以前北京市的水污染排放標(biāo)準(zhǔn)較高，所以處理工藝以MBR為主，還包括、活性污泥法、生物膜法以及人工濕地等。2019年北京市頒布實施了《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/1612-2019），根據(jù)農(nóng)村污水處理設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀，通過農(nóng)村污水處理技術(shù)評估體系，依據(jù)因地制宜、注重實效，生態(tài)為本、綠色發(fā)展原則，確定了適用于新地標(biāo)和基于不同村莊類型的“菜單式”組合工藝，為地方政府決策提供參考。

針對北京市現(xiàn)有農(nóng)村污水治理技術(shù)存在的問題，開展關(guān)鍵單元技術(shù)技術(shù)研究。依據(jù)分散污水處理單元技術(shù)存在的技術(shù)需求，重點開展強(qiáng)化復(fù)合厭氧生物處理技術(shù)、好氧雙膜處理技術(shù)和多點進(jìn)水生物接觸氧化技術(shù)研發(fā)；結(jié)合美麗鄉(xiāng)村建設(shè)和資源回用需求，重點開展高效膜濃縮污水資源化處理技術(shù)、污泥資源化利用技術(shù)等資源化技術(shù)研究；以新地標(biāo)為引領(lǐng)，開展水解酸化-潮汐流人工濕地一體化組合工藝、復(fù)合厭氧—強(qiáng)化生物接觸—多介質(zhì)生態(tài)濾床組合工藝研究。

結(jié)合厭氧生物濾池、上流式厭氧污泥床和厭氧折流板技術(shù)，研究了針對低濃度農(nóng)村污水的強(qiáng)化復(fù)合厭氧反應(yīng)器，優(yōu)化了生物濾池的填料類型和填充比，以及懸浮污泥反應(yīng)區(qū)折流板數(shù)量、容積比例參數(shù)，確定了強(qiáng)化復(fù)合厭氧反應(yīng)的最佳結(jié)構(gòu)和設(shè)計參數(shù)。穩(wěn)定運(yùn)行后，COD去除率高于70%，出水濃度為67mg/L，滿足北京市相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)。

研發(fā)一套新型生物膜活性污泥系統(tǒng)工藝即雙污泥工藝（ABAS），通過調(diào)節(jié)填料填充比和回流比，靈活應(yīng)對不同濃度污水。低負(fù)荷時，填料填充比5~15%，內(nèi)回流比200%，外回流比為80%，總HRT為11.5h。高負(fù)荷時，填料填充比15%，內(nèi)回流比200%，外回流比為80%，總HRT為12.5h。研發(fā)一款比表面積大、附著微生物量多、無堵塞現(xiàn)象、使用壽命長、耐久性強(qiáng)直毛狀纖維填料，比表面積為2756m2/m3，比市場上的組合填料高15%到20%的面積。

為提高生物接觸氧化技術(shù)對氮素的去除效率，研究進(jìn)水位置、進(jìn)水比例和水力停留時間對COD、氨氮和總氮的去除效果，獲得最優(yōu)運(yùn)行工況參數(shù)。進(jìn)水位置及比例為O1：A1=4:1，水力停留時間6.55h，COD平均去除率91.93%，氨氮平均去除率為97.1%，總氮平均去除率為64.27%。

關(guān)于組合工藝的優(yōu)化參數(shù)，厭氧潮汐流人工濕地，每天運(yùn)行兩個周期，每周期12個小時，接觸空床時間比為6:6，COD平均去除率86.3%，氨氮平均去除率87%，總氮去除率77.9%。復(fù)合厭氧-強(qiáng)化生物接觸-多介質(zhì)生態(tài)濾床組合工藝，經(jīng)過長期實驗得到的最佳運(yùn)行條件，生物接觸氧化水力停留時間5h，多介質(zhì)生態(tài)濾床進(jìn)水負(fù)荷為0.75 m3/（m2·d），CODCr、NH4+-N、TN和TP的去除率分別為91.39%、89.80%、80.53%和82.36%。

資源化利用技術(shù)的優(yōu)化參數(shù)，在新型膜濃縮農(nóng)村生活污水資源化處理技術(shù)中，連續(xù)投加60 mg/L混凝劑PAC和一次性投加40 mg/L吸附劑粉末活性炭、抽停比為10 min:2 min、曝氣反沖，減緩膜污染效果最好，可以實現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行120h跨膜壓差不顯著升高。污泥停留時間為5d，對COD、TP去除率達(dá)80%以上，出水COD濃度小于40mg/L，TP濃度小于0.5mg/L，對N素去除率維持在25%左右。有農(nóng)業(yè)灌溉需求的，優(yōu)先資源化利用；沒有農(nóng)業(yè)灌溉條件的，采用人工強(qiáng)化濕地深度凈化后外排，這兩種方式都有示范工程支撐。

在污泥資源化利用方面，開發(fā)村落車載式污泥脫水設(shè)備，在整個脫水設(shè)備之上，實現(xiàn)抽吸、絮凝、脫水、污水回送、污泥卸料等過程，污泥的含水率不超過85%。開展剩余污泥和秸稈協(xié)同堆肥，堆肥產(chǎn)品基本達(dá)到我國生物有機(jī)肥和有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥標(biāo)準(zhǔn)。堆肥工藝參數(shù)，曝氣：250mL/min，曝氣1 min，停曝20 min；翻堆頻率：3~5d一次；含水率：每次翻堆時調(diào)節(jié)含水率維持在60%左右。

農(nóng)村分散污水處理設(shè)施監(jiān)控平臺開發(fā)

針對農(nóng)村生活污水處理設(shè)施分散，監(jiān)管缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等情況，開展分散生活污水處理設(shè)施監(jiān)測指標(biāo)優(yōu)選、分散生活污水處理設(shè)施監(jiān)測設(shè)備選型、分散生活污水處理設(shè)施數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計、分散生活污水處理設(shè)施監(jiān)測設(shè)備布置方案等研究，編制《分散污水遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)指南》，制定《北京市農(nóng)村地區(qū)污水處理設(shè)施水量、水質(zhì)實時監(jiān)控技術(shù)導(dǎo)則》，開發(fā)滿足北京市、區(qū)和流域三級用戶需求的在線遠(yuǎn)程智能監(jiān)控管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行平臺，監(jiān)管農(nóng)村分散生活污水設(shè)施。為滿足分散生活污水處理設(shè)施運(yùn)營單位的運(yùn)行管理需求，開展農(nóng)村分散生活污水處理設(shè)施遠(yuǎn)程智能運(yùn)營監(jiān)管平臺研發(fā)。實現(xiàn)農(nóng)村生活污水治理設(shè)施的集中管理、全天候?qū)崟r管理、線上線下聯(lián)動管理，提高農(nóng)村治污工作的精細(xì)化管理水平。

在線遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行平臺基于輕冗余概念的平臺數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，提高計算速度并減輕數(shù)據(jù)庫計算壓力，降低大數(shù)據(jù)量計算所需的硬件成本依賴。在線遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行平臺，支撐北運(yùn)河智慧水務(wù)和北京市智慧水務(wù)大平臺的建設(shè)。

在線遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行平臺，囊括了北京市農(nóng)村污水處理設(shè)施的基本情況，運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備動態(tài)等實時監(jiān)測信息，以及匯總分析業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，該平臺預(yù)留數(shù)據(jù)交互接口，供其他平臺調(diào)取、使用和共享。平臺的建設(shè)提高監(jiān)管單位的農(nóng)村治污工作的監(jiān)管水平和監(jiān)管效率，提升北京市農(nóng)村污水的治理水平和運(yùn)行效果。全市13個區(qū)實際安裝設(shè)施950處，截至到2020年4月20日，已實現(xiàn)794座站監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳。

農(nóng)村分散污水長效管理模式研究

北京市農(nóng)村污水處理主要以政府主導(dǎo)的EPC+O模式以及社會資本方參與的PPP模式兩種模式為主。在政府主導(dǎo)的建設(shè)模式中，由政府或政府控制的國有企業(yè)統(tǒng)一負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)施項目的設(shè)計、投資、建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)。這種模式能夠最大限度地突出政府對農(nóng)村污水處理成效的控制，保證政府在農(nóng)村污水處理設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行各個環(huán)節(jié)中根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整的權(quán)力，有利于推動北京市農(nóng)村污水處理快速、健康地發(fā)展。

另一種則是有社會資本方與政府共同參與的PPP模式進(jìn)行建設(shè)，在北京市目前開展的農(nóng)村治污行動中，大多數(shù)PPP項目以設(shè)計—建設(shè)—運(yùn)營—移交(DBOT)的方式進(jìn)行運(yùn)作，由政府授權(quán)的行業(yè)主管部門與項目公司簽訂《PPP項目合同》，約定在PPP合作期內(nèi)由項目公司負(fù)責(zé)本項目的設(shè)計、投資、融資、建設(shè)及運(yùn)營維護(hù)。項目PPP合作期結(jié)束后將項目公司所有資產(chǎn)無償移交給行業(yè)主管部門或其指定的相關(guān)部門。

在農(nóng)村分散污水長效管理模式構(gòu)建過程中，分別從處理工藝選擇、設(shè)施建設(shè)、運(yùn)維模式以及監(jiān)管模式等方面開展相關(guān)研究。目前農(nóng)村生活污水處理技術(shù)種類繁多，常用包括，生物濾床、厭氧+人工濕地、太陽能微動力、A2/O工藝、一體化設(shè)備、凈化槽等，細(xì)數(shù)的話不下幾十種。在選擇處理工藝時，應(yīng)充分結(jié)合農(nóng)村地區(qū)的特點，以抗水質(zhì)水量沖擊、維護(hù)管理簡便、運(yùn)行能耗低原則篩選、優(yōu)化處理工藝。

根據(jù)北京市地方行政職能劃分的特點，農(nóng)村污水處理設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營集約化管理，適合以區(qū)為單位，實行“連片打捆”。通過區(qū)各級政府與第三方（企業(yè)）的協(xié)同推進(jìn)，實現(xiàn)同一管理團(tuán)隊，在同一階段，集中解決同一地區(qū)所有農(nóng)村污水處理建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)的問題，實現(xiàn)人力資源、技術(shù)資源和物質(zhì)資源的共享，實現(xiàn)1+N+X集約化管理。一個城鎮(zhèn)污水處理廠作為中心維護(hù)的運(yùn)維單位，連接N個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠，N個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠再連接X個村級污水處理廠站。

農(nóng)村污水處理設(shè)施應(yīng)由各區(qū)水務(wù)部門統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)管理，水務(wù)局負(fù)責(zé)編制全區(qū)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)計劃。各鎮(zhèn)政府、村委會同時參與其中，負(fù)責(zé)編制本轄區(qū)內(nèi)農(nóng)村污水處理設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)計劃，參與到污水處理設(shè)施建設(shè)過程中來。水務(wù)局負(fù)責(zé)主導(dǎo)全區(qū)農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)與運(yùn)營管理工作，鎮(zhèn)、街道則負(fù)責(zé)本行政區(qū)內(nèi)治理設(shè)施的運(yùn)管工作，環(huán)保局負(fù)責(zé)指導(dǎo)監(jiān)督處理設(shè)施運(yùn)營狀況，形成以市水務(wù)局為核心三級監(jiān)管體系。

農(nóng)村污水處理示范工程建設(shè)

依托《北京市進(jìn)一步加快推進(jìn)污水治理和再生水利用工作三年行動方案（2016年7月-2019年6月）》，結(jié)合課題承擔(dān)單位的自籌資金和地方財政資金，在全市建設(shè)不少于50處農(nóng)村污水處理設(shè)施示范工程，目前這項示范工程均已建設(shè)完成。示范工程主要分布在門頭溝（27處）、房山（14處）、通州（8處）和昌平（4處）。處理工藝采用改良AO+MBR、改良A2O+砂濾等，處理規(guī)模集中在100到300方。柔性填料、多點進(jìn)水、人工濕地、高效膜濃縮等技術(shù)都成功應(yīng)用于示范工程，并取得良好的出水效果。

在線遠(yuǎn)程智能監(jiān)控管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行平臺已完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)和系統(tǒng)平臺模塊設(shè)計與開發(fā)。北京市納入考核清單的污水處理設(shè)施950處，已實現(xiàn)794處站監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳，實現(xiàn)覆蓋全市80%以上的運(yùn)行農(nóng)村污水處理設(shè)施，有力支撐設(shè)施監(jiān)管。

文章來源：JIEI創(chuàng)新實驗室

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