農村分散式污水處理站運維管理的智慧化實踐

沈 計， 高欣琦

(1.天津市潤辰水務有限公司，天津300000；2.天津水動力環保科技有限公司，天津300392)

隨著社會經濟的飛速發展，鄉鎮企業和養殖業發展迅速，農村群眾生活水平大幅提高。與此同時農村的用水量和污水量均呈上升趨勢，污水的隨意排放、旱廁的使用等造成的環境影響越發嚴重。近幾年，隨著新農村建設的深入推進，農村污水處理逐漸得到重視，農村污水處理項目建設投資力度加大，工程建設項目覆蓋率也顯著提升。但農村污水點位分散、水質水量不穩定、管理難度大等問題，導致一些地區的農村污水處理設施運行率還不到10%，發揮的作用極為有限。信息技術在持續發展、智慧化運維管理措施不斷落地的當下，農村污水處理的運維管理應積極吸收先進的管理理念，針對農村污水特性實施高效的智慧化運維管理方案。

1 農村污水處理現狀

1.1 農村污水處理項目實施情況

相比城鎮生活污水處理，我國農村生活污水的處理起步較晚。“十一五”規劃提出后，農村污水處理事業伴隨著新農村建設開始發展，農村污水處理項目全面鋪開。2017—2020年天津市寶坻區已完成實施共計521個行政村的農村生活污水處理項目，包括村莊生活污水收集管網及污水處理站的建設。其中，2017年針對寶坻區22個鎮街共計195個村，建設污水處理站總數高達241個，鋪設生活污水收集管網總長度為1 638 km。但在污水處理站運維初期，收益與處理效果并不理想，原因主要包括農村污水污染源復雜、站點分散且較為偏僻、運營管理難度大以及鄉鎮地區居民環保意識普遍較為薄弱等。

1.2 農村污水的主要來源

隨著鄉鎮生活水平的不斷提高，居民用水習慣發生了巨大變化，洗漱、沖廁、淋浴、廚房、洗滌等日常活動的用水量大幅度增加。據統計，農村污水污染物排放量占污染物排放總量的50%左右。

此外，農作物化肥、化學農藥的使用量嚴重超標，一方面導致畜牧養殖產生的糞便還田率逐年降低，大量糞便未經處理直接排放到環境內；另一方面殘余化肥農藥排入水體內，對環境質量造成極大的影響。

鄉鎮企業排放的污水也是農村污水的一大重要來源，大部分鄉鎮企業都存在廢水多、無組織排放、企業管理人員環保意識薄弱、監管力度不夠等問題，大多數以粗放經營為特征，排放的污水中含有大量高濃度有機污染物，增大了污水處理難度。

2 農村污水的主要特點

農村污水相較于城鎮污水，具有污水較為分散、分布范圍廣、收集難度大的特點。若對農村污水進行集中處理，需要鋪設大量地下管道進行收集，不僅建設成本較高，建成后的運行管理難度也非常大。

針對上述特點，農村污水大多采用分散式污水處理的方式。分散式污水處理系統主要是指將污水進行原位處理，針對農村污水設計出適合的污水排放點，在參考距離、居住密度等的基礎上做好區域劃分，以分區的方式進行集中，且針對不同的區域以單獨處理為主。分散式污水處理系統具有布局靈活、施工便捷等特點，能夠針對水質進行合理化的選擇，確保出水質量，實現對本區域范圍內污水的有效處理，具有以下特點。

2.1 站點分散、數量多

現階段村落分布較為分散，相對應的農村污水處理站也具有站點分散、數量多的特點，給運維管理工作帶來不便。污水處理站無法做到24 h專人值守，對設備和工藝運行情況的巡視具有滯后性，運維人員對場站運行狀況了解不及時，從而影響工藝運行效果和出水水質。

2.2 運行成本較高

由于站點分布問題，需要投入一定量的人員和車輛成本，確保最大限度了解每個場站的運行情況。此外，由于巡視的滯后性，設備、設施的維修維護不及時，導致其使用年限和完好率有所降低，增加了維修、更換成本。

2.3 水質、水量不穩定

農村污水處理設施一般為占地較小的一體化污水處理設備，一方面適合處理水量相對較小的村內污水，另一方面可以節省一部分土地資源。污水量受村內居民早晚用水量差異、冬雨季水量等因素的影響較大，雨季時系統會超負荷運行，若污水處理站處理量不足可能發生村內污水跑冒的情況；而冬季尤其是夜晚水量較小，甚至出現斷流現象，水量變化十分顯著。此外，農村污水污染源成分復雜，部分污水中含有畜牧糞便、化肥農藥等高濃度有機物，水質波動也較大。寶坻區所建成的農村污水處理站處理量僅為4～203 m3/d，水質、水量的大幅度變化對于體量較小、負荷較低的污水處理站來說沖擊較大，直接影響處理效果。

2.4 廠站位置偏僻，不易尋找

農村污水處理站的建設一般會考慮不影響村內居民的日常生活，故位置相對比較偏僻，不易定位。還有一部分建設為地埋式一體化處理設備或花園式污水處理設備，使得場站的位置相對模糊，不易尋找。

2.5 附加設施運行管理難度大

大部分分散式污水處理系統的運維管理對象還包括區域內泵站、排水管網等，但是由于排水管網建設工程質量存在一些問題，且村內居民配合度不高、管理責任劃分不明確、管網日常損壞率較高等因素，管網運維管理工作存在較大難度。

3 運維管理智慧化方案

針對農村污水處理站點的特點，傳統的運維管理方式存在很多弊端。為順應信息化時代發展，切實可行地解決農村分散式污水處理站的運維管理問題，智慧化運維管理平臺的實踐及應用則尤為重要。

3.1 運維管理系統平臺

運維管理系統平臺是根據農村分散式污水處理站的特點，以污水處理站管理日常為基礎建立的智慧運維管理系統，系統分為前端手機APP版和后端WEB版管理分析。通過詳細分析實際管理和維護需求，進行針對性的開發和調整，形成了一款集數據、管理、監控、分析于一體的綜合管理系統軟件。

運維管理系統平臺建設以數據為全面管理核心，通過運維管理平臺搭配遠程智能采集終端使用，能實時掌控污水處理站的運行情況，實現人、車、物的優化調度，減少日常人員投入，提高管理效率和水平，形成高效管理體系，從管理上助力農村污水處理。

3.2 運維管理系統平臺的主要功能

運維管理系統平臺可通過手機APP或WEB端實時查看場站相關運行管理數據，具有多項功能。

① 場站詳情查看

可在系統移動端實時查看場站名稱、所屬區域、主要工藝、規模以及相關負責人等污水處理站的詳細信息。

② 工藝設備情況實時掌握

系統可通過智能采集終端，從現場PLC端遠程獲取場站工藝參數及設備運行工況。當工藝參數超出設定范圍或設備運行異常時，立即觸發報警程序，通知運維和管理人員。

③ 巡檢流程信息化

系統根據場站實際運維情況，詳細列出場站每日巡檢流程和內容，運維人員可在巡站時通過移動端查看并錄入相關信息。

④ 設備維護提醒

系統根據運維人員錄入的設備維護信息以及相應設備的維護周期，提醒運維人員定期開展設備、設施的維護工作。

⑤ 水質數據錄入分析

化驗人員通過系統錄入場站的進、出水水質數據，系統可后臺進行數據分析并生成曲線圖，便于分析對比。

⑥ 人員管理

系統能針對不同崗位人員設定相對應的權限，系統開發人員負責使用人員的權限開啟和關閉。

相比而言，我們的不作為，才是對員工最大的犯罪。我不知道那些被我和老楊辭退的員工們如今都怎么樣了。但愿，他們都收獲了成長。

⑦ 車輛管理

系統根據車輛的定位功能，可隨時獲取車輛位置和行駛軌跡。

3.3 運維管理系統平臺的優勢

場站設備及工藝數據統一采集、同步顯示，大量分散的站點可統一管理，WEB端工藝數據界面如圖1 所示。可實現隨時線上查看場站運行，無需人員24 h值守。根據設定的設備維護周期，提醒運維人員定期維護，一方面保證了工藝設備正常運行，出水穩定達標；另一方面有助于延長設備使用壽命，降低維修維護成本。

圖1 WEB端工藝數據界面Fig.1 Interface of process data at WEB side

巡站人員能利用平臺的統一管理，按系統內設定的巡檢流程，將日常巡檢、藥劑使用量和維修內容填寫到系統中，避免了漏巡，也節省了各種維護、維修等報表的記錄工作，可以實現一個運維團隊巡視多個站點，從而降低運維人員和車輛成本。

針對農村污水變化系數大的問題，運維管理系統平臺具有相應的報警功能。當系統檢測到液位超出設定范圍，管理人員可第一時間接到報警反饋，隨后迅速做出響應，就近調度運維人員到場，最大限度避免污水跑冒和設備故障，做到提前預防、及時處理。

運維管理系統平臺還能實現全部場站基本信息，包括名稱、規模、所屬村鎮等可查，通過圖2所示的GIS分布地圖或搜索，可精準導航至場站。

圖2 WEB端站點GIS界面Fig.2 GIS interface of sites at WEB side

站點水質化驗數據的錄入使運維團隊的工藝調試人員有據可依，長期的數據積累也為今后的調試工作做出鋪墊。運維人員可參考往年同期的水質數據，為保障出水達標做好預防工作。

運維人員在使用系統時，不同崗位職責人員具有不同權限，確保了系統的安全性能。通過車輛的管理功能，管理人員能及時掌握巡站人員行程和動向，以便調度及時，同時也避免了公車私用等情況的發生。

3.4 運維管理系統平臺效益分析

在事故處理方面，能高效、及時做出響應，做到針對應急事故1 h內到場并做出反應。水質化驗數據的錄入分析，提高了工藝調試的效率和精準度。對現場設備的工作狀態的實時監測以及維護時間、維護周期等信息的統計，有助于及時、專業地對設備開展維修維護，可將設備使用壽命延長1～2年。

運維管理系統平臺的應用不僅大幅度提高了站點的運行率、管理水平和出水達標率，而且提供了農村污水處理的大數據平臺，為其他站點的有效運行提供了數據支持。

4 結語與愿景

① 農村污水處理相較于城鎮污水處理，具有站點分散、數量多、運行成本高、水質水量波動大、場站位置偏僻等問題，相對應的分散式污水處理站的運維管理工作難度較大。目前，通過智慧化運維管理的實踐與應用，已經解決了日常運維及管理中的部分難題，工作質量大大提高，運維成本有所降低，工藝運行數據信息化程度提升，提高了巡站人員、調試人員和管理人員等的工作效率。

② 運維管理系統平臺仍有很大的發展空間，結合自動化程度逐漸提高的分散式污水處理站的發展需求，系統功能需要不斷更新優化。未來可增加相應的遠程控制功能，在設定控制權限、分級管理的前提下，遠程實現對關鍵性工藝數據的調整、設備設施的啟停，進一步提高分散式污水處理站的自動化程度。此外，可利用模糊控制、大數據、云計算的技術手段，實現曝氣量、加藥量的精準控制，降低運行成本。

③ 現階段，智慧水務研究與建設大有進展，智慧化運維管理系統平臺的逐步優化及應用，不僅能夠推動水務公司的管理與業務應用水平提升，還能提高運維安全性、穩定性與效率。水務公司應從實際出發，結合運維管理目標和任務，建設規范化、精準化、具有時效性的智慧化運維管理系統平臺，助力企業的發展和社會效益的不斷提升。