與市政污水廠相比，農(nóng)村生活污水處理設(shè)施不僅規(guī)模小、數(shù)量多，而且運維資金和技術(shù)人員也都十分缺乏，因而其在線水質(zhì)監(jiān)測不宜照搬城市污水廠普遍采用國標法在線水質(zhì)監(jiān)測儀器的模式。由浙江清華長三角研究院牽頭，浙江大學等單位參與的“分散式生活污水處理設(shè)施智慧監(jiān)控運行管理工程示范”課題在農(nóng)村生活污水處理設(shè)施在線水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)方面取得新進展。課題團隊從農(nóng)村的實際出發(fā)，開發(fā)了基于“農(nóng)污大數(shù)據(jù)+低價耐用水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備+機器學習算法”技術(shù)架構(gòu)的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施在線水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)（圖1）。

圖1技術(shù)架構(gòu)圖

選用低價且低維護的電導率電極監(jiān)測農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的進出水，通過大數(shù)據(jù)歸納處理結(jié)合機器學習算法，不僅可以較好指示設(shè)施進水中氨氮、總磷等常規(guī)污染物的濃度，還能判斷設(shè)施排水是否達標以及對污染物的去除效率。該技術(shù)在保證足夠監(jiān)測精度的前提下，大大降低了農(nóng)村污水處理設(shè)施的水質(zhì)監(jiān)測和運維成本，為農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的提升改造和智慧運維提供了技術(shù)支持。

該技術(shù)已在嘉興市700余個農(nóng)村生活污水處理設(shè)施進行為期6個多月的示范應用，其中包括30個采用“在線模式”的設(shè)施(安裝在線電導率儀并上傳智慧平臺實時監(jiān)測判斷)和600多個采用“移動模式”的設(shè)施（運維人員使用內(nèi)嵌預測模型的便攜式電導率儀進行移動監(jiān)測判斷）。

在線模式（圖2a），單個設(shè)施相應水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備及安裝成本小于2萬元，無故障運行時間大于1440h，幾乎無維護成本，平臺端算法判斷結(jié)果的準確率在80%以上。移動模式（圖2b），針對尚未進行電導率在線監(jiān)測的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施，由運維人員現(xiàn)場測試設(shè)施進出水電導率，可以在3s內(nèi)得到判斷結(jié)果，且準確率大于75%。

圖2 (a)電導率在線監(jiān)測設(shè)備(b)內(nèi)嵌算法的便攜式電導率儀

而傳統(tǒng)國標法的在線水質(zhì)監(jiān)測模式，一般僅監(jiān)測出水水質(zhì)，功能單一，雖然準確度稍高（普遍在90%左右），但單個站點的安裝成本就大于25萬元，且需要專業(yè)人員維護（單個站點年維護費用在5萬元左右）。課題團隊開發(fā)的基于大數(shù)據(jù)+電導率+算法的水質(zhì)在線監(jiān)測技術(shù)和模式，真正實現(xiàn)了農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備測得準、用得起、用得好的目標。