浙江農(nóng)村生活污水治理技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)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(jìn)展

浙江省的農(nóng)村生活污水治理工作一直走在全國(guó)前列，從2003開始到現(xiàn)在，已經(jīng)走過(guò)了16年的歷程，以“千村示范、萬(wàn)村整治”工程為主抓手，開展了“衛(wèi)生改廁”、“百萬(wàn)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(dòng)”等一系列工程，積累了豐富的農(nóng)村環(huán)境治理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

但全國(guó)來(lái)看，還有近80%的村莊生活污水沒(méi)有得到處理，接下來(lái)全國(guó)各地的農(nóng)村污水治理是國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重點(diǎn)任務(wù)。為展示浙江省農(nóng)村生活污水治理的經(jīng)驗(yàn)，課題組著重從技術(shù)規(guī)范制定、工程設(shè)計(jì)與評(píng)估、運(yùn)行維護(hù)等角度對(duì)多年的課題研究和項(xiàng)目成果進(jìn)行了總結(jié)，希望能為全國(guó)的農(nóng)村生活污水治理剖析出浙江的經(jīng)驗(yàn)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)及排放標(biāo)準(zhǔn)研究

1.浙江省農(nóng)村生活污水進(jìn)水水質(zhì)特征分析

浙江省農(nóng)村生活污水進(jìn)水水質(zhì)特征

課題組于2017年對(duì)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(píng)估。通過(guò)對(duì)浙江省530個(gè)不同技術(shù)類型的工程（包括A/O、一體化微動(dòng)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96.57 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(jìn)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(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)存在著顯著性差異（P<0.05）。溫州、嘉興、臺(tái)州、湖州、舟山、金華等地進(jìn)水COD Cr平均濃度較高，臺(tái)州、舟山、杭州、湖州等地NH₄+-N濃度較高，而臺(tái)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(duì)較低，是因?yàn)檫@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(shí)也與調(diào)研時(shí)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(guò)對(duì)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。同時(shí)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(shù)工藝應(yīng)用研究

（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(shí)用技術(shù)手冊(cè)》，對(duì)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(yùn)維等各方面做了技術(shù)規(guī)范，并通過(guò)省農(nóng)辦和環(huán)保部門面向全省進(jìn)行發(fā)布?！墩憬∞r(nóng)村生活污水治理實(shí)用技術(shù)手冊(cè)》在案例分析和技術(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(shí)用技術(shù)，包括預(yù)處理+生態(tài)濾床技術(shù)、厭氧+A2/O技術(shù)、厭氧+潛流式人工濕地技術(shù)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(duì)工藝技術(shù)進(jìn)行了問(wèn)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(shù)，25%為預(yù)處理+A/O技術(shù)，同時(shí)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(jié)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(shù)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(dòng)力以及微動(dòng)力+生態(tài)處理工藝所占比例為6.24%。本次調(diào)研結(jié)果與2015年的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果相比存在一定的差異，這與2015年問(wèn)卷調(diào)查的樣本量較小不足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(dòng)力工藝的占比增加同時(shí)也說(shuō)明了隨著“五水共治”的深入推進(jìn)，全省各地對(duì)出水水質(zhì)的要求也越來(lái)越高，因此對(duì)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(jì)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(duì)較高，因此對(duì)治理技術(shù)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(duì)較多。相比較而言，紹興對(duì)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）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(duì)傳統(tǒng)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)能耗高、占地大、效果不穩(wěn)定、建設(shè)及運(yùn)維費(fèi)用高等問(wèn)題，課題組依托于國(guó)家“十二五”水專項(xiàng)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(duì)低耗高效生活污水治理技術(shù)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(fēng)生物濾床-人工濕地層疊耦合的生活污水處理關(guān)鍵技術(shù)，以自通風(fēng)強(qiáng)化增氧系統(tǒng)提升了去污效果和節(jié)省了運(yùn)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(jí)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(qiáng)化技術(shù)提升和穩(wěn)定了運(yùn)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(duì)比了混合過(guò)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。結(jié)果表明，改進(jìn)系統(tǒng)對(duì)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(duì)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(duì)中試示范工程出水連續(xù)6個(gè)月的第三方的檢測(cè)結(jié)果表明，該技術(shù)對(duì)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(dá)到《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB33/973-2015）的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（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(duì)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(zhì)不穩(wěn)定、占地比較大、投資及運(yùn)行成本高等問(wèn)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)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)圖

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(jī)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(duì)污水進(jìn)行強(qiáng)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(jìn)行了提升改造工程，在原有終端的基礎(chǔ)上采用一體化處理裝置對(duì)尾水進(jìn)行深度處理。2018年5月至10月，針對(duì)上述5個(gè)示范工程出水連續(xù)6個(gè)月的第三方檢測(cè)結(jié)果表明，基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷技術(shù)對(duì)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(dá)到《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB33/973-2015）的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

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(diǎn)，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(gè)一體化單體進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)組合，實(shí)現(xiàn)不同的水處理功能，如可選擇第一個(gè)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(gè)用作好氧處理單元的一體化單體，確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)；同時(shí)，還可以將一體化單體按照SBR等工藝操作模式運(yùn)行，更加節(jié)省空間。

三、浙江省農(nóng)村生活污水治理運(yùn)維及管理調(diào)研及進(jìn)展研究

1.浙江省農(nóng)村生活污水治理運(yùn)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(yùn)維方面也做了長(zhǎng)期的研究，提出了對(duì)策以及長(zhǎng)效管理方面的建議。課題組在2017年針對(duì)浙江省農(nóng)村生活污水治理的調(diào)研和評(píng)估工作中也對(duì)第三方運(yùn)維的開展情況做了初步的統(tǒng)計(jì)和分析，截止到2018年底，浙江省82個(gè)縣（市、區(qū)）的處理設(shè)施已委托專業(yè)的運(yùn)維機(jī)構(gòu)運(yùn)行維護(hù)。同時(shí)，按照農(nóng)村生活污水運(yùn)維的主管部門要求，各地區(qū)均已陸續(xù)開展了運(yùn)維平臺(tái)的建設(shè)，且取得了初步成效，截至目前，建立了較完善的運(yùn)維監(jiān)管平臺(tái)比例約為65.00%（溫州、麗水市相對(duì)滯后），所調(diào)研農(nóng)村生活污水治理終端安裝在線流量計(jì)以及視頻監(jiān)控的比例均為20.00%左右。

部分企業(yè)運(yùn)維平臺(tái)及在線視頻監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)圖

2015年以來(lái)，浙江省逐步推動(dòng)農(nóng)村生活污水處理終端移交驗(yàn)收工作。積極開展農(nóng)村生活污水治理體系政策機(jī)制的建立，已經(jīng)發(fā)布和正在起草的政策文件和標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則已多達(dá)十幾項(xiàng)，除了早些年出臺(tái)的《農(nóng)村生活污水處理技術(shù)規(guī)范》(DB33-T868-2012)、《浙江省人民政府辦公廳關(guān)于加強(qiáng)農(nóng)村生活污水治理設(shè)施運(yùn)行維護(hù)管理的意見(jiàn)》（浙政辦發(fā)[2015]086號(hào)）、《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB33/973-2015）外，后續(xù)密集安排了一系列政策和導(dǎo)則的起草和出臺(tái)，包括《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維工作的通知》（浙建村發(fā)〔2019〕95號(hào)）《農(nóng)村生活污水治理設(shè)施運(yùn)行維護(hù)技術(shù)導(dǎo)則》、《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水質(zhì)檢測(cè)與評(píng)價(jià)導(dǎo)則》、《農(nóng)村生活污水厭氧-好氧（A/O）處理終端維護(hù)導(dǎo)則》、《農(nóng)村生活污水治理設(shè)施第三方運(yùn)維服務(wù)機(jī)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(cè)化驗(yàn)室建設(shè)導(dǎo)則》（草案），《浙江省農(nóng)村生活污水處理設(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)村生活污水處理設(shè)施的運(yùn)維及管理工作提供充足的依據(jù)。

2019年以來(lái)，浙江省在農(nóng)村生活污水治理終端的運(yùn)維管理方面新的經(jīng)驗(yàn)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(jí)污水治理終端（處理站）站長(zhǎng)制，理清終端站長(zhǎng)和第三方運(yùn)維機(jī)構(gòu)的職責(zé)邊界；企業(yè)也積極尋求在運(yùn)維管理上不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，采用多種辦法降低運(yùn)維成本，如在現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了不同傳感器，可進(jìn)一步對(duì)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，通過(guò)大數(shù)據(jù)的積累和分析對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的情況進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，針對(duì)性地對(duì)某區(qū)域、某治理終端、某工藝單元、某段管網(wǎng)等的運(yùn)維精確指導(dǎo)，大大減少了不必要的人力物力和財(cái)力的投入。在資金保障方面，針對(duì)自然災(zāi)害多發(fā)、地方財(cái)力相對(duì)薄弱的現(xiàn)狀，麗水市試點(diǎn)引入保險(xiǎn)機(jī)制，提高農(nóng)村生活污水處理終端、管網(wǎng)及配套設(shè)施財(cái)產(chǎn)抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

為進(jìn)一步規(guī)范和推動(dòng)運(yùn)維市場(chǎng)健康發(fā)展，浙江省成立了浙江省農(nóng)村生活污水運(yùn)維能力評(píng)價(jià)中心專家委員會(huì)，開展農(nóng)村生活污水治理設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維。課題組主要成員為該專家委員會(huì)委員和專家?guī)斐蓡T，對(duì)自評(píng)合格的浙江省標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維申請(qǐng)企業(yè)進(jìn)行評(píng)估和復(fù)核。截止到2019年上半年，浙江省已完成983個(gè)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維任務(wù)，占年度新增1500個(gè)試點(diǎn)任務(wù)數(shù)的65.53 %。

2.浙江省農(nóng)村生活污水治理運(yùn)維及管理存在問(wèn)題研究

雖然浙江省農(nóng)村生活污水治理設(shè)施運(yùn)維及管理工作走在全國(guó)前列，但還存在很多問(wèn)題，將在接下來(lái)工作中不斷改進(jìn)完善。如：農(nóng)村生活污水治理終端的運(yùn)維平臺(tái)分為企業(yè)端和政府端，主要包括終端站點(diǎn)的區(qū)域位置展示、設(shè)計(jì)和建設(shè)資料、水質(zhì)和水量監(jiān)測(cè)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(tái)管理終端或App終端操作。雖然涌現(xiàn)出了不少企業(yè)運(yùn)維管理平臺(tái)，但平臺(tái)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(shí)，課題組對(duì)企業(yè)調(diào)研和評(píng)估時(shí)發(fā)現(xiàn)許多企業(yè)的平臺(tái)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(wú)法通過(guò)所建立的平臺(tái)數(shù)據(jù)分析有效地對(duì)企業(yè)的運(yùn)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(duì)性的反控。

3.浙江省農(nóng)村生活污水治理運(yùn)維及管理發(fā)展方向淺談

為解決上述問(wèn)題，課題組主要成員參與了國(guó)家“十三五”水專項(xiàng)嘉興課題子課題4“分散生活污水處理設(shè)施智慧監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)備與平臺(tái)”（2017ZX07206-004）的任務(wù)，具體開展“分散式生活污水處理設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的分析判別與智慧控制技術(shù)”的研發(fā)工作和示范。

此外，課題組還針對(duì)下一步浙江省農(nóng)村生活污水治理運(yùn)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(yùn)維及管理平臺(tái)，加快企業(yè)平臺(tái)與省級(jí)平臺(tái)數(shù)據(jù)的規(guī)范和接入?yún)R總，通過(guò)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(jì)工作的開展。同時(shí)，通過(guò)企業(yè)端農(nóng)村生活污水治理運(yùn)維及管理平臺(tái)功能的構(gòu)建和完善，更好地指導(dǎo)企業(yè)運(yùn)維和管理的實(shí)踐。

2） 積累大數(shù)據(jù)，開展對(duì)不同區(qū)域環(huán)境、不同經(jīng)濟(jì)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(duì)不同技術(shù)工藝的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)和綜合評(píng)估，篩選出不同區(qū)域、經(jīng)濟(jì)條件和應(yīng)用場(chǎng)景下的實(shí)用治理技術(shù)，針對(duì)其技術(shù)總結(jié)處理效果和達(dá)標(biāo)率，可對(duì)該技術(shù)以后全國(guó)推廣的適用范圍進(jìn)行界定，為其他省市及全國(guó)在農(nóng)村生活污水治理技術(shù)、運(yùn)維及管理的需求貢獻(xiàn)浙江經(jīng)驗(yàn)。

3） 不斷挖掘大數(shù)據(jù)，通過(guò)分析溶氧、pH、溫度、水質(zhì)、水力停留時(shí)間等不同因素對(duì)農(nóng)村生活污水治理技術(shù)、運(yùn)維及管理效率的影響，找出該技術(shù)工藝的運(yùn)行規(guī)律，預(yù)測(cè)出不同節(jié)點(diǎn)所需做出的運(yùn)維和管理措施，節(jié)約企業(yè)運(yùn)行成本和提升工作效率。

通過(guò)對(duì)所積累的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)精準(zhǔn)度進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)校，同時(shí)還可以結(jié)合人工智能等技術(shù)手段采用新的監(jiān)測(cè)方法以降低監(jiān)測(cè)設(shè)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）