浙江農(nóng)村生活污水治理技術應用經(jīng)驗及發(fā)展方向研究

全康環(huán)保:一、浙江省農(nóng)村生活污水治理的背景及進展

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。

但全國來看，還有近80%的村莊生活污水沒有得到處理，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。為展示浙江省農(nóng)村生活污水治理的經(jīng)驗，課題組著重從技術規(guī)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進行了總結，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)村生活污水水質特征、治理技術及排放標準研究

1.浙江省農(nóng)村生活污水進水水質特征分析

浙江省農(nóng)村生活污水進水水質特征

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(diào)研可知，全省農(nóng)村生活污水的CODCr 濃度范圍為96.57 mg/L~343.67mg/L，NH₄+-N濃度范圍為17.32 mg/L~41.27mg/L，TP濃度范圍為2.00 mg/L~5.40 mg/L。如圖所示，進水CODCr、NH₄+-N和TP的平均濃度分別為186.35 mg/L、30.33 mg/L和4.06 mg/L，而出水平均COD Cr、NH₄+-N和TP濃度分別為：35.62 mg/L、10.90 mg/L和1.55 mg/L。從圖中還可看出，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COD Cr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(qū)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，是因為這些地區(qū)的農(nóng)村處于山區(qū)或半山區(qū)較多，其供水和用水習慣導致污染物濃度得到稀釋從而較低，同時也與調(diào)研時雨、污分流不徹底導致的雨水匯入管網(wǎng)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(shù)據(jù)的分析還可知，本次調(diào)研所獲得全省農(nóng)村生活污水進水的平均C/N為6.14。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（C/N=3.90）則更有利于生物脫氮除磷。

2.浙江省農(nóng)村生活污水治理技術工藝應用研究

（1）浙江省農(nóng)村生活污水治理技術及工藝調(diào)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(nóng)村生活污水治理實用技術手冊》，對浙江省農(nóng)村生活污水治理的管網(wǎng)、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(guī)范，并通過省農(nóng)辦和環(huán)保部門面向全省進行發(fā)布?！墩憬∞r(nóng)村生活污水治理實用技術手冊》在案例分析和技術總結的基礎上歸納出浙江省農(nóng)村生活污水治理領域的“十大”實用技術，包括預處理+生態(tài)濾床技術、厭氧+A2/O技術、厭氧+潛流式人工濕地技術等。

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進行了問卷調(diào)研，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，25%為預處理+A/O技術，同時處理規(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)研的結果可知，厭氧、厭氧+生態(tài)處理工藝（包括人工濕地、生態(tài)塘、生物濾床技術等）所占比例為44.23%，A/O、及A2/O+生態(tài)處理工藝所占比為35.54%，微動力以及微動力+生態(tài)處理工藝所占比例為6.24%。本次調(diào)研結果與2015年的問卷調(diào)查結果相比存在一定的差異，這與2015年問卷調(diào)查的樣本量較小不足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”的深入推進，全省各地對出水水質的要求也越來越高，因此對農(nóng)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(fā)現(xiàn)，浙江省主要采用了好氧、好氧+生態(tài)處理工藝的地區(qū)主要有杭州、嘉興、湖州、舟山等，以厭氧、厭氧+生態(tài)處理工藝為主的地區(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，因此對治理技術以及處理工藝的要求也較高，而中部和南部因山區(qū)較多，選擇厭氧、厭氧+生態(tài)處理工藝的相對較多。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）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

針對傳統(tǒng)農(nóng)村生活污水處理技術能耗高、占地大、效果不穩(wěn)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(fā)和工程示范，獲得了顯著的成果。

所研發(fā)的新型自通風生物濾床-人工濕地層疊耦合的生活污水處理關鍵技術，以自通風強化增氧系統(tǒng)提升了去污效果和節(jié)省了運行成本、生物濾床與人工濕地層疊耦合節(jié)省了面積、從填料選擇和級配等方面進行技術優(yōu)化提升出水水質，并開發(fā)了新型布水、防臭氣裝置及低溫強化技術提升和穩(wěn)定了運行效果。課題組在杭州市余杭區(qū)求是村構建了50噸/天規(guī)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(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系統(tǒng)的污染物去除效果。結果表明，改進系統(tǒng)對CODCr、NH₄+-N、TN和TP的去除率分別為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。

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果表明，該技術對CODCr，NH₄+-N，TN和TP的去除率分別為76.60%，88.20%，76.30% 和74.30%，穩(wěn)定達到《農(nóng)村生活污水處理設施水污染物排放標準》（DB33/973-2015）的一級標準。

（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(nóng)村生活污水治理終端所存在的出水水量及水質不穩(wěn)定、占地比較大、投資及運行成本高等問題，開展了基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術研發(fā)和工程示范。

基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術結構及現(xiàn)場圖

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(tǒng)、液位智控系統(tǒng)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(qū)的漕橋村橋北（20t/d）、求是村橋北組（10 t/d）、求是村蘇家頭（10 t/d）、求是村渣河墩（10t/d）和前溪百步村（20 t/d）尾水進行了提升改造工程，在原有終端的基礎上采用一體化處理裝置對尾水進行深度處理。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果表明，基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術對CODCr，NH₄+-N，TN和TP的去除率分別在72.00 %，79.00%，72.00 % 和45.00%以上，穩(wěn)定達到《農(nóng)村生活污水處理設施水污染物排放標準》（DB33/973-2015）的一級標準。

綜上，基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術具有出水穩(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(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，確保出水水質達標；同時，還可以將一體化單體按照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)研及進展研究

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長期的研究，提出了對策以及長效管理方面的建議。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)）的處理設施已委托專業(yè)的運維機構運行維護。同時，按照農(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，且取得了初步成效，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安裝在線流量計以及視頻監(jiān)控的比例均為20.00%左右。

部分企業(yè)運維平臺及在線視頻監(jiān)控現(xiàn)場圖

2015年以來，浙江省逐步推動農(nóng)村生活污水處理終端移交驗收工作。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標準導則已多達十幾項，除了早些年出臺的《農(nóng)村生活污水處理技術規(guī)范》(DB33-T868-2012)、《浙江省人民政府辦公廳關于加強農(nóng)村生活污水治理設施運行維護管理的意見》（浙政辦發(fā)[2015]086號）、《農(nóng)村生活污水處理設施水污染物排放標準》（DB33/973-2015）外，后續(xù)密集安排了一系列政策和導則的起草和出臺，包括《關于推進農(nóng)村生活污水處理設施標準化運維工作的通知》（浙建村發(fā)〔2019〕95號）《農(nóng)村生活污水治理設施運行維護技術導則》、《農(nóng)村生活污水處理設施水質檢測與評價導則》、《農(nóng)村生活污水厭氧-好氧（A/O）處理終端維護導則》、《農(nóng)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(nóng)村生活污水企業(yè)水質檢測化驗室建設導則》（草案），《浙江省農(nóng)村生活污水處理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(nóng)村生活污水處理設施的運維及管理工作提供充足的依據(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)驗和做法不斷涌現(xiàn)。在政府管理上，湖州市擬建立和推廣“縣、鎮(zhèn)、村”三級污水治理終端（處理站）站長制，理清終端站長和第三方運維機構的職責邊界；企業(yè)也積極尋求在運維管理上不斷進行技術創(chuàng)新，采用多種辦法降低運維成本，如在現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)運維技術的基礎上加入了不同傳感器，可進一步對管網(wǎng)、窨井、化糞池以及各處理單元的液位、溶氧等工況進行實時監(jiān)測和預警，通過大數(shù)據(jù)的積累和分析對未來可能發(fā)生的情況進行有效預測，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，大大減少了不必要的人力物力和財力的投入。在資金保障方面，針對自然災害多發(fā)、地方財力相對薄弱的現(xiàn)狀，麗水市試點引入保險機制，提高農(nóng)村生活污水處理終端、管網(wǎng)及配套設施財產(chǎn)抗風險能力。

為進一步規(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)村生活污水治理設施標準化運維。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標準化運維申請企業(yè)進行評估和復核。截止到2019年上半年，浙江省已完成983個農(nóng)村生活污水處理設施的標準化運維任務，占年度新增1500個試點任務數(shù)的65.53 %。

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斷改進完善。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、設計和建設資料、水質和水量監(jiān)測及分析、工況遠程控制、視頻和圖像采集、突發(fā)事件預警等功能，一般采用平臺管理終端或App終端操作。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)存在差異，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)的運行維護進行指導、預警后不能智能化分析和開展針對性的反控。

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“分散生活污水處理設施智慧監(jiān)測控制系統(tǒng)設備與平臺”（2017ZX07206-004）的任務，具體開展“分散式生活污水處理設施運行狀態(tài)的分析判別與智慧控制技術”的研發(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)分析指導下階段浙江省農(nóng)村生活污水治理頂層設計工作的開展。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建和完善，更好地指導企業(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、不同進水條件以及采用了不同技術工藝和模式治理終端的數(shù)據(jù)分析，對不同技術工藝的運行參數(shù)進行歸納總結和綜合評估，篩選出不同區(qū)域、經(jīng)濟條件和應用場景下的實用治理技術，針對其技術總結處理效果和達標率，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(nóng)村生活污水治理技術、運維及管理的需求貢獻浙江經(jīng)驗。

3） 不斷挖掘大數(shù)據(jù)，通過分析溶氧、pH、溫度、水質、水力停留時間等不同因素對農(nóng)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(guī)律，預測出不同節(jié)點所需做出的運維和管理措施，節(jié)約企業(yè)運行成本和提升工作效率。

通過對所積累的大數(shù)據(jù)進行分析，可對在線監(jiān)測系統(tǒng)精準度進行優(yōu)化和調(diào)校，同時還可以結合人工智能等技術手段采用新的監(jiān)測方法以降低監(jiān)測設備的成本。（作者：孔令為，邵衛(wèi)偉，葉紅玉，梅榮武，廖敏，鄭展望，王曉敏，徐志榮）