與市政污水廠(chǎng)相比，農村生活污水處理設施不僅規模小、數量多，而且運維資金和技術(shù)人員也都十分缺乏，因而其在線(xiàn)水質(zhì)監測不宜照搬城市污水廠(chǎng)普遍采用國標法在線(xiàn)水質(zhì)監測儀器的模式。由浙江清華長(cháng)三角研究院牽頭，浙江大學(xué)等單位參與的“分散式生活污水處理設施智慧監控運行管理工程示范”課題在農村生活污水處理設施在線(xiàn)水質(zhì)監測技術(shù)方面取得新進(jìn)展。課題團隊從農村的實(shí)際出發(fā)，開(kāi)發(fā)了基于“農污大數據+低價(jià)耐用水質(zhì)監測設備+機器學(xué)習算法”技術(shù)架構的農村生活污水處理設施在線(xiàn)水質(zhì)監測技術(shù)（圖1）。


圖1技術(shù)架構圖


    選用低價(jià)且低維護的電導率電極監測農村生活污水處理設施的進(jìn)出水，通過(guò)大數據歸納處理結合機器學(xué)習算法，不僅可以較好指示設施進(jìn)水中氨氮、總磷等常規污染物的濃度，還能判斷設施排水是否達標以及對污染物的去除效率。該技術(shù)在保證足夠監測精度的前提下，大大降低了農村污水處理設施的水質(zhì)監測和運維成本，為農村生活污水處理設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(gè)農村生活污水處理設施進(jìn)行為期6個(gè)多月的示范應用，其中包括30個(gè)采用“在線(xiàn)模式”的設施(安裝在線(xiàn)電導率儀并上傳智慧平臺實(shí)時(shí)監測判斷)和600多個(gè)采用“移動(dòng)模式”的設施（運維人員使用內嵌預測模型的便攜式電導率儀進(jìn)行移動(dòng)監測判斷）。


    在線(xiàn)模式（圖2a），單個(gè)設施相應水質(zhì)監測設備及安裝成本小于2萬(wàn)元，無(wú)故障運行時(shí)間大于1440h，幾乎無(wú)維護成本，平臺端算法判斷結果的準確率在80%以上。移動(dòng)模式（圖2b），針對尚未進(jìn)行電導率在線(xiàn)監測的農村生活污水處理設施，由運維人員現場(chǎng)測試設施進(jìn)出水電導率，可以在3s內得到判斷結果，且準確率大于75%。


圖2 (a)電導率在線(xiàn)監測設備(b)內嵌算法的便攜式電導率儀


    而傳統國標法的在線(xiàn)水質(zhì)監測模式，一般僅監測出水水質(zhì)，功能單一，雖然準確度稍高（普遍在90%左右），但單個(gè)站點(diǎn)的安裝成本就大于25萬(wàn)元，且需要專(zhuān)業(yè)人員維護（單個(gè)站點(diǎn)年維護費用在5萬(wàn)元左右）。課題團隊開(kāi)發(fā)的基于大數據+電導率+算法的水質(zhì)在線(xiàn)監測技術(shù)和模式，真正實(shí)現了農村生活污水處理設施水質(zhì)監測設備測得準、用得起、用得好的目標。