村鎮(zhèn)污水源頭減排及生物生態(tài)處理關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研發(fā)
農(nóng)村污水處理是全面建設(shè)小康社會(huì)和實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要組成部分。然而，我國農(nóng)村污水處理系統(tǒng)具有點(diǎn)多、面廣、量大的特點(diǎn)，農(nóng)村污水的收集和處理系統(tǒng)在建設(shè)施工和運(yùn)維管理過程中的質(zhì)量控制難度較大，而且現(xiàn)有分散式農(nóng)村污水處理設(shè)施的處理效率有待提高。對(duì)本項(xiàng)目技術(shù)發(fā)明成果針對(duì)農(nóng)村污水處理的這些實(shí)際需求，在污水處理工藝優(yōu)化、建設(shè)施工過程管理、水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警、以及智慧化運(yùn)維管理系統(tǒng)及平臺(tái)等方面完成了多項(xiàng)發(fā)明創(chuàng)新，為降低農(nóng)村污水建設(shè)運(yùn)行成本、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放以及提高系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)效率提供了技術(shù)支撐。
本項(xiàng)目共獲得授權(quán)專利38項(xiàng)（美國專利1項(xiàng)，中國專利38項(xiàng)，其中發(fā)明專利15項(xiàng)，實(shí)用新型專利23項(xiàng)）；軟件著作權(quán)7項(xiàng)；發(fā)表論文36篇（SCI/EI收錄18篇），著作1部，地方標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。研究成果應(yīng)用于上海、安徽等約2.5萬戶的農(nóng)村污水處理及其運(yùn)維，每年處理村鎮(zhèn)污水約263.8萬立方米，每年可削減COD排放量527.6噸、氨氮排放量92.3噸、磷排放量13.2噸，近三年技術(shù)服務(wù)工程規(guī)模140億元，近三年新增產(chǎn)值近1.76億元，成果產(chǎn)生污染削減和環(huán)境質(zhì)量改善的環(huán)境效益和社會(huì)效益顯著。
2.項(xiàng)目主要技術(shù)內(nèi)容
2.1創(chuàng)新點(diǎn)
�。�1）集成水平流生物膜（HFBR）等關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)建農(nóng)村污水生物生態(tài)協(xié)同處理工藝，解決了農(nóng)村污水處理能耗高、氮磷回收困難的難題。
HFBR工藝COD容積負(fù)荷可達(dá)2.0-3.0 kg/(m3˙d)，水力停留時(shí)間只需1-2h，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，氨氮去除負(fù)荷可穩(wěn)定控制在4.7 gN/(m2˙d）左右，兩者集成工藝可以在保障出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了藻類生物質(zhì)資源和氮磷的回收，噸水處理成本可控制在0.38元左右。
（2）基于濕度自動(dòng)化控制的蚯蚓生態(tài)濾池污水污泥同步處理技術(shù)，解決了農(nóng)村污水處理剩余污泥處理處置困難的問題。
采用在線濕度探頭將濾池濕度實(shí)時(shí)控制在80%左右，保證蚯蚓的代謝活性和發(fā)育繁殖�；诖x循環(huán)食物網(wǎng)鏈系統(tǒng)的蚯蚓生態(tài)濾池污泥產(chǎn)率為0.27 kg VSS/kg BOD5，比傳統(tǒng)生物濾池污泥產(chǎn)量可降低40%。
（3）基于污水感測(cè)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析的農(nóng)村污水處理設(shè)施智慧化運(yùn)行維護(hù)監(jiān)管技術(shù)，解決了農(nóng)村污水處理建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)監(jiān)管困難的問題。
基于數(shù)字化和信息化的農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)監(jiān)管技術(shù)提高了建設(shè)過程中的質(zhì)量控制�；陔妼�(dǎo)率在線監(jiān)測(cè)的COD軟測(cè)量模型，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)感測(cè)污水水質(zhì)變化。利用智慧化運(yùn)維平臺(tái)海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和馴化，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施故障的自動(dòng)預(yù)警和溯源定位，結(jié)合具有地域特色的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的制定，進(jìn)而系統(tǒng)性地提高了區(qū)域農(nóng)村污水處理設(shè)施的運(yùn)維管理效率。
2.2應(yīng)用情況
項(xiàng)目形成的村鎮(zhèn)污水源頭減排及生物生態(tài)處理關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研發(fā)已經(jīng)在農(nóng)村生活污水處理工藝更新與升級(jí)、工程建設(shè)與改造、設(shè)施運(yùn)行與管理等方面得到了成功推廣，目前在上海、浙江、江西、安徽等地多項(xiàng)污水治理工程中廣泛應(yīng)用，均得到用戶的好評(píng)。以下是代表性應(yīng)用工程：
�。�1）農(nóng)村生活污水處理工藝更新與升級(jí)
項(xiàng)目研創(chuàng)了以降耗增效為目標(biāo)的農(nóng)村污水生物生態(tài)協(xié)同處理集成工藝，處理工藝在全國多地得到廣泛應(yīng)用。上海市崇明區(qū)陳家鎮(zhèn)、建設(shè)鎮(zhèn)、新河鎮(zhèn)、廟鎮(zhèn)、虹橋鎮(zhèn)、三星鎮(zhèn)、長興鎮(zhèn)，四川省宜賓市等多地采用本項(xiàng)目膜曝氣生物膜技術(shù)，出水水質(zhì)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)》（DB31/T 1163-2019）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，該地方標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)作為本項(xiàng)目的主要成果之一。此外，浙江省嘉興市余新鎮(zhèn)污水處理工程采用本項(xiàng)目高效低動(dòng)力多層水平流生物膜污水處理方法與設(shè)備，處理規(guī)模為20噸/日；安徽省馬鞍山市博望區(qū)農(nóng)村生活污水處理工程采用本項(xiàng)目處理工藝的污水站點(diǎn)達(dá)151個(gè)。
�。�2）農(nóng)村生活污水處理工程建設(shè)與改造
項(xiàng)目成果形成的農(nóng)村生活污水管網(wǎng)建設(shè)施工監(jiān)管系統(tǒng)，已成功應(yīng)用于上海市浦東新區(qū)農(nóng)村生活污水治理項(xiàng)目，項(xiàng)目覆蓋21個(gè)鎮(zhèn)，285個(gè)村居，約17.1萬個(gè)農(nóng)戶，86.4萬人。以浦東宣橋鎮(zhèn)農(nóng)村生活污水治理工程為例，涉及12個(gè)村，農(nóng)戶6499戶。污水處理采用納管和就地處理兩種方式，主要工程內(nèi)容包括新建DN160污水管道129 km、DN250~DN300污水管道151km、一體化提升泵站76座、一體化處理站26座。基本實(shí)現(xiàn)掃碼施工、建設(shè)監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)了污水管網(wǎng)全覆蓋、全收集、全處理的建設(shè)目標(biāo)。
（3）農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運(yùn)行與管理
項(xiàng)目構(gòu)建了農(nóng)村污水處理設(shè)施運(yùn)行智慧化監(jiān)管系統(tǒng)與平臺(tái)，成功解決了農(nóng)村分散式污水處理設(shè)施量大面廣、運(yùn)維監(jiān)管困難的難題。平臺(tái)應(yīng)用的典型案例位于上海市崇明區(qū)，崇明區(qū)農(nóng)村生活污水處理站2萬余座，涉及農(nóng)村戶數(shù)20余萬戶，實(shí)現(xiàn)了對(duì)14 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)所有污水處理站點(diǎn)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和運(yùn)維效果持續(xù)監(jiān)督，形成由下至上貫穿污水處理站點(diǎn)、運(yùn)維單位、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、水務(wù)局的多級(jí)監(jiān)管機(jī)制。
3.主要完成單位及完成人
主要完成單位：同濟(jì)大學(xué)、上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司、上海碧波水務(wù)設(shè)計(jì)研發(fā)中心、上海東浩蘭生智慧科技有限公司、上海泓濟(jì)環(huán)境科技有限公司
主要完成人：王榮昌、趙建夫、時(shí)珍寶、郁片紅、邢美燕、張顯忠、時(shí)美、王震文
