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)小康社會和實施鄉(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。對本項目技術(shù)發(fā)明成果針對農(nóng)村污水處理的這些實際需求，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)測預(yù)警、以及智慧化運(yùn)維管理系統(tǒng)及平臺等方面完成了多項發(fā)明創(chuàng)新，為降低農(nóng)村污水建設(shè)運(yùn)行成本、實現(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。
本項目共獲得授權(quán)專利38項（美國專利1項，中國專利38項，其中發(fā)明專利15項，實用新型專利23項）；軟件著作權(quán)7項；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。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)境效益和社會效益顯著。
2.項目主要技術(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，實現(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時控制在80%左右，保證蚯蚓的代謝活性和發(fā)育繁殖。基于代謝循環(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)測的COD軟測量模型，可實現(xiàn)實時感測污水水質(zhì)變化。利用智慧化運(yùn)維平臺海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和馴化，實現(xiàn)對設(shè)施故障的自動預(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、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、安徽等地多項污水治理工程中廣泛應(yīng)用，均得到用戶的好評。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
項目研創(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A排放標(biāo)準(zhǔn)，該地方標(biāo)準(zhǔn)同時作為本項目的主要成果之一。此外，浙江省嘉興市余新鎮(zhèn)污水處理工程采用本項目高效低動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目處理工藝的污水站點(diǎn)達(dá)151個。
�。�2）農(nóng)村生活污水處理工程建設(shè)與改造
項目成果形成的農(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)村生活污水治理項目，項目覆蓋21個鎮(zhèn)，285個村居，約17.1萬個農(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。基本實現(xiàn)掃碼施工、建設(shè)監(jiān)管，實現(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，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，實現(xiàn)了對14 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)所有污水處理站點(diǎn)的數(shù)據(jù)實時采集和運(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)計研究總院（集團(tuán)）有限公司、上海碧波水務(wù)設(shè)計研發(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、時珍寶、郁片紅、邢美燕、張顯忠、時美、王震文
