农村分散式污水处理站运维管理的智慧化实践

沈 计， 高欣琦

(1.天津市润辰水务有限公司，天津300000；2.天津水动力环保科技有限公司，天津300392)

随着社会经济的飞速发展，乡镇企业和养殖业发展迅速，农村群众生活水平大幅提高。与此同时农村的用水量和污水量均呈上升趋势，污水的随意排放、旱厕的使用等造成的环境影响越发严重。近几年，随着新农村建设的深入推进，农村污水处理逐渐得到重视，农村污水处理项目建设投资力度加大，工程建设项目覆盖率也显著提升。但农村污水点位分散、水质水量不稳定、管理难度大等问题，导致一些地区的农村污水处理设施运行率还不到10%，发挥的作用极为有限。信息技术在持续发展、智慧化运维管理措施不断落地的当下，农村污水处理的运维管理应积极吸收先进的管理理念，针对农村污水特性实施高效的智慧化运维管理方案。

1 农村污水处理现状

1.1 农村污水处理项目实施情况

相比城镇生活污水处理，我国农村生活污水的处理起步较晚。“十一五”规划提出后，农村污水处理事业伴随着新农村建设开始发展，农村污水处理项目全面铺开。2017—2020年天津市宝坻区已完成实施共计521个行政村的农村生活污水处理项目，包括村庄生活污水收集管网及污水处理站的建设。其中，2017年针对宝坻区22个镇街共计195个村，建设污水处理站总数高达241个，铺设生活污水收集管网总长度为1 638 km。但在污水处理站运维初期，收益与处理效果并不理想，原因主要包括农村污水污染源复杂、站点分散且较为偏僻、运营管理难度大以及乡镇地区居民环保意识普遍较为薄弱等。

1.2 农村污水的主要来源

随着乡镇生活水平的不断提高，居民用水习惯发生了巨大变化，洗漱、冲厕、淋浴、厨房、洗涤等日常活动的用水量大幅度增加。据统计，农村污水污染物排放量占污染物排放总量的50%左右。

此外，农作物化肥、化学农药的使用量严重超标，一方面导致畜牧养殖产生的粪便还田率逐年降低，大量粪便未经处理直接排放到环境内；另一方面残余化肥农药排入水体内，对环境质量造成极大的影响。

乡镇企业排放的污水也是农村污水的一大重要来源，大部分乡镇企业都存在废水多、无组织排放、企业管理人员环保意识薄弱、监管力度不够等问题，大多数以粗放经营为特征，排放的污水中含有大量高浓度有机污染物，增大了污水处理难度。

2 农村污水的主要特点

农村污水相较于城镇污水，具有污水较为分散、分布范围广、收集难度大的特点。若对农村污水进行集中处理，需要铺设大量地下管道进行收集，不仅建设成本较高，建成后的运行管理难度也非常大。

针对上述特点，农村污水大多采用分散式污水处理的方式。分散式污水处理系统主要是指将污水进行原位处理，针对农村污水设计出适合的污水排放点，在参考距离、居住密度等的基础上做好区域划分，以分区的方式进行集中，且针对不同的区域以单独处理为主。分散式污水处理系统具有布局灵活、施工便捷等特点，能够针对水质进行合理化的选择，确保出水质量，实现对本区域范围内污水的有效处理，具有以下特点。

2.1 站点分散、数量多

现阶段村落分布较为分散，相对应的农村污水处理站也具有站点分散、数量多的特点，给运维管理工作带来不便。污水处理站无法做到24 h专人值守，对设备和工艺运行情况的巡视具有滞后性，运维人员对场站运行状况了解不及时，从而影响工艺运行效果和出水水质。

2.2 运行成本较高

由于站点分布问题，需要投入一定量的人员和车辆成本，确保最大限度了解每个场站的运行情况。此外，由于巡视的滞后性，设备、设施的维修维护不及时，导致其使用年限和完好率有所降低，增加了维修、更换成本。

2.3 水质、水量不稳定

农村污水处理设施一般为占地较小的一体化污水处理设备，一方面适合处理水量相对较小的村内污水，另一方面可以节省一部分土地资源。污水量受村内居民早晚用水量差异、冬雨季水量等因素的影响较大，雨季时系统会超负荷运行，若污水处理站处理量不足可能发生村内污水跑冒的情况；而冬季尤其是夜晚水量较小，甚至出现断流现象，水量变化十分显著。此外，农村污水污染源成分复杂，部分污水中含有畜牧粪便、化肥农药等高浓度有机物，水质波动也较大。宝坻区所建成的农村污水处理站处理量仅为4～203 m3/d，水质、水量的大幅度变化对于体量较小、负荷较低的污水处理站来说冲击较大，直接影响处理效果。

2.4 厂站位置偏僻，不易寻找

农村污水处理站的建设一般会考虑不影响村内居民的日常生活，故位置相对比较偏僻，不易定位。还有一部分建设为地埋式一体化处理设备或花园式污水处理设备，使得场站的位置相对模糊，不易寻找。

2.5 附加设施运行管理难度大

大部分分散式污水处理系统的运维管理对象还包括区域内泵站、排水管网等，但是由于排水管网建设工程质量存在一些问题，且村内居民配合度不高、管理责任划分不明确、管网日常损坏率较高等因素，管网运维管理工作存在较大难度。

3 运维管理智慧化方案

针对农村污水处理站点的特点，传统的运维管理方式存在很多弊端。为顺应信息化时代发展，切实可行地解决农村分散式污水处理站的运维管理问题，智慧化运维管理平台的实践及应用则尤为重要。

3.1 运维管理系统平台

运维管理系统平台是根据农村分散式污水处理站的特点，以污水处理站管理日常为基础建立的智慧运维管理系统，系统分为前端手机APP版和后端WEB版管理分析。通过详细分析实际管理和维护需求，进行针对性的开发和调整，形成了一款集数据、管理、监控、分析于一体的综合管理系统软件。

运维管理系统平台建设以数据为全面管理核心，通过运维管理平台搭配远程智能采集终端使用，能实时掌控污水处理站的运行情况，实现人、车、物的优化调度，减少日常人员投入，提高管理效率和水平，形成高效管理体系，从管理上助力农村污水处理。

3.2 运维管理系统平台的主要功能

运维管理系统平台可通过手机APP或WEB端实时查看场站相关运行管理数据，具有多项功能。

① 场站详情查看

可在系统移动端实时查看场站名称、所属区域、主要工艺、规模以及相关负责人等污水处理站的详细信息。

② 工艺设备情况实时掌握

系统可通过智能采集终端，从现场PLC端远程获取场站工艺参数及设备运行工况。当工艺参数超出设定范围或设备运行异常时，立即触发报警程序，通知运维和管理人员。

③ 巡检流程信息化

系统根据场站实际运维情况，详细列出场站每日巡检流程和内容，运维人员可在巡站时通过移动端查看并录入相关信息。

④ 设备维护提醒

系统根据运维人员录入的设备维护信息以及相应设备的维护周期，提醒运维人员定期开展设备、设施的维护工作。

⑤ 水质数据录入分析

化验人员通过系统录入场站的进、出水水质数据，系统可后台进行数据分析并生成曲线图，便于分析对比。

⑥ 人员管理

系统能针对不同岗位人员设定相对应的权限，系统开发人员负责使用人员的权限开启和关闭。

相比而言，我们的不作为，才是对员工最大的犯罪。我不知道那些被我和老杨辞退的员工们如今都怎么样了。但愿，他们都收获了成长。

⑦ 车辆管理

系统根据车辆的定位功能，可随时获取车辆位置和行驶轨迹。

3.3 运维管理系统平台的优势

场站设备及工艺数据统一采集、同步显示，大量分散的站点可统一管理，WEB端工艺数据界面如图1 所示。可实现随时线上查看场站运行，无需人员24 h值守。根据设定的设备维护周期，提醒运维人员定期维护，一方面保证了工艺设备正常运行，出水稳定达标；另一方面有助于延长设备使用寿命，降低维修维护成本。

图1 WEB端工艺数据界面Fig.1 Interface of process data at WEB side

巡站人员能利用平台的统一管理，按系统内设定的巡检流程，将日常巡检、药剂使用量和维修内容填写到系统中，避免了漏巡，也节省了各种维护、维修等报表的记录工作，可以实现一个运维团队巡视多个站点，从而降低运维人员和车辆成本。

针对农村污水变化系数大的问题，运维管理系统平台具有相应的报警功能。当系统检测到液位超出设定范围，管理人员可第一时间接到报警反馈，随后迅速做出响应，就近调度运维人员到场，最大限度避免污水跑冒和设备故障，做到提前预防、及时处理。

运维管理系统平台还能实现全部场站基本信息，包括名称、规模、所属村镇等可查，通过图2所示的GIS分布地图或搜索，可精准导航至场站。

图2 WEB端站点GIS界面Fig.2 GIS interface of sites at WEB side

站点水质化验数据的录入使运维团队的工艺调试人员有据可依，长期的数据积累也为今后的调试工作做出铺垫。运维人员可参考往年同期的水质数据，为保障出水达标做好预防工作。

运维人员在使用系统时，不同岗位职责人员具有不同权限，确保了系统的安全性能。通过车辆的管理功能，管理人员能及时掌握巡站人员行程和动向，以便调度及时，同时也避免了公车私用等情况的发生。

3.4 运维管理系统平台效益分析

在事故处理方面，能高效、及时做出响应，做到针对应急事故1 h内到场并做出反应。水质化验数据的录入分析，提高了工艺调试的效率和精准度。对现场设备的工作状态的实时监测以及维护时间、维护周期等信息的统计，有助于及时、专业地对设备开展维修维护，可将设备使用寿命延长1～2年。

运维管理系统平台的应用不仅大幅度提高了站点的运行率、管理水平和出水达标率，而且提供了农村污水处理的大数据平台，为其他站点的有效运行提供了数据支持。

4 结语与愿景

① 农村污水处理相较于城镇污水处理，具有站点分散、数量多、运行成本高、水质水量波动大、场站位置偏僻等问题，相对应的分散式污水处理站的运维管理工作难度较大。目前，通过智慧化运维管理的实践与应用，已经解决了日常运维及管理中的部分难题，工作质量大大提高，运维成本有所降低，工艺运行数据信息化程度提升，提高了巡站人员、调试人员和管理人员等的工作效率。

② 运维管理系统平台仍有很大的发展空间，结合自动化程度逐渐提高的分散式污水处理站的发展需求，系统功能需要不断更新优化。未来可增加相应的远程控制功能，在设定控制权限、分级管理的前提下，远程实现对关键性工艺数据的调整、设备设施的启停，进一步提高分散式污水处理站的自动化程度。此外，可利用模糊控制、大数据、云计算的技术手段，实现曝气量、加药量的精准控制，降低运行成本。

③ 现阶段，智慧水务研究与建设大有进展，智慧化运维管理系统平台的逐步优化及应用，不仅能够推动水务公司的管理与业务应用水平提升，还能提高运维安全性、稳定性与效率。水务公司应从实际出发，结合运维管理目标和任务，建设规范化、精准化、具有时效性的智慧化运维管理系统平台，助力企业的发展和社会效益的不断提升。