村鎮(zhèn)污水源頭減排及生物生態(tài)處理關鍵技術及設備研發(fā)
農村污水處理是全面建設小康社會和實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要組成部分。然而，我國農村污水處理系統(tǒng)具有點多、面廣、量大的特點，農村污水的收集和處理系統(tǒng)在建設施工和運維管理過程中的質量控制難度較大，而且現有分散式農村污水處理設施的處理效率有待提高。對本項目技術發(fā)明成果針對農村污水處理的這些實際需求，在污水處理工藝優(yōu)化、建設施工過程管理、水質在線監(jiān)測預警、以及智慧化運維管理系統(tǒng)及平臺等方面完成了多項發(fā)明創(chuàng)新，為降低農村污水建設運行成本、實現穩(wěn)定達標排放以及提高系統(tǒng)運營維護效率提供了技術支撐。
本項目共獲得授權專利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7項；發(fā)表論文36篇（SCI/EI收錄18篇），著作1部，地方標準1項。研究成果應用于上海、安徽等約2.5萬戶的農村污水處理及其運維，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，近三年技術服務工程規(guī)模140億元，近三年新增產值近1.76億元，成果產生污染削減和環(huán)境質量改善的環(huán)境效益和社會效益顯著。
2.項目主要技術內容
2.1創(chuàng)新點
（1）集成水平流生物膜（HFBR）等關鍵技術構建農村污水生物生態(tài)協同處理工藝，解決了農村污水處理能耗高、氮磷回收困難的難題。
HFBR工藝COD容積負荷可達2.0-3.0 kg/(m3˙d)，水力停留時間只需1-2h，具有較強的抗沖擊負荷能力，氨氮去除負荷可穩(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穩(wěn)定達標的同時，實現了藻類生物質資源和氮磷的回收，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，解決了農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)食物網鏈系統(tǒng)的蚯蚓生態(tài)濾池污泥產率為0.27 kg VSS/kg BOD5，比傳統(tǒng)生物濾池污泥產量可降低40%。
（3）基于污水感測物聯網和大數據分析的農村污水處理設施智慧化運行維護監(jiān)管技術，解決了農村污水處理建設和運行維護監(jiān)管困難的問題。
基于數字化和信息化的農村污水處理設施建設監(jiān)管技術提高了建設過程中的質量控制。基于電導率在線監(jiān)測的COD軟測量模型，可實現實時感測污水水質變化。利用智慧化運維平臺海量數據的數據挖掘和馴化，實現對設施故障的自動預警和溯源定位，結合具有地域特色的農村生活污水處理設施水污染物排放標準的制定，進而系統(tǒng)性地提高了區(qū)域農村污水處理設施的運維管理效率。
2.2應用情況
項目形成的村鎮(zhèn)污水源頭減排及生物生態(tài)處理關鍵技術及設備研發(fā)已經在農村生活污水處理工藝更新與升級、工程建設與改造、設施運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用，均得到用戶的好評。以下是代表性應用工程：
（1）農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的農村污水生物生態(tài)協同處理集成工藝，處理工藝在全國多地得到廣泛應用。上海市崇明區(qū)陳家鎮(zhèn)、建設鎮(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，出水水質達到《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（DB31/T 1163-2019）一級A排放標準，該地方標準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備，處理規(guī)模為20噸/日；安徽省馬鞍山市博望區(qū)農村生活污水處理工程采用本項目處理工藝的污水站點達151個。
（2）農村生活污水處理工程建設與改造
項目成果形成的農村生活污水管網建設施工監(jiān)管系統(tǒng)，已成功應用于上海市浦東新區(qū)農村生活污水治理項目，項目覆蓋21個鎮(zhèn)，285個村居，約17.1萬個農戶，86.4萬人。以浦東宣橋鎮(zhèn)農村生活污水治理工程為例，涉及12個村，農戶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。基本實現掃碼施工、建設監(jiān)管，實現了污水管網全覆蓋、全收集、全處理的建設目標。
（3）農村生活污水處理設施運行與管理
項目構建了農村污水處理設施運行智慧化監(jiān)管系統(tǒng)與平臺，成功解決了農村分散式污水處理設施量大面廣、運維監(jiān)管困難的難題。平臺應用的典型案例位于上海市崇明區(qū)，崇明區(qū)農村生活污水處理站2萬余座，涉及農村戶數20余萬戶，實現了對14 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)所有污水處理站點的數據實時采集和運維效果持續(xù)監(jiān)督，形成由下至上貫穿污水處理站點、運維單位、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、水務局的多級監(jiān)管機制。
3.主要完成單位及完成人
主要完成單位：同濟大學、上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司、上海碧波水務設計研發(fā)中心、上海東浩蘭生智慧科技有限公司、上海泓濟環(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
