小城鎮污水處理裝置出水水質的影響因素研究

陳明翠

摘要：對我國已建成投運的482座小城鎮污水處理設施的運行情況，很多中小城鎮也面臨著經濟發展對環境資源的侵害，尤其在水資源方面，中小城鎮因污水處理工藝水平低、成本投入低等因素的限制，水污染的問題更加嚴重。本文從中小城鎮污水處理現狀入手，分析中小城鎮污水處理工藝的選擇優化，為提高中小城鎮水資源保護效果提供一些思路。

關鍵詞：中小城鎮;污水處理工藝;優化

引言

改革開放以來，尤其是進入21世紀以后，我國的城鎮化進程不斷加快。在1978～2000年的20多年時間內，全國的建制鎮從2178個增加到20312個，目前，全國不同規模和性質的小城鎮（建制鎮、集鎮）已達48000多個。在小城鎮數量和規模不斷擴大的同時，由于小城鎮基礎設施建設滯后引發的環境問題也日益嚴峻。據有關研究顯示，我國小城鎮95%的生活污水未經處理就直接排放，造成了90%以上小城鎮的水體環境受到不同程度的污染，78%的城鎮河段不宜作飲用水，50%的城鎮地下水受到污染[2]。一個重要原因就是我國的小城鎮污水處理率低下，據統計，我國約95%以上的小城鎮均未建立污水處理設施，小城鎮生活污水處理率不足10%，鄉鎮或村辦工業企業生產污水處理達標率僅為30%[3]。

1中小城鎮污水處理現狀

1.1對污水處理廠的成本投入不足

中小城鎮的經濟發展狀況普遍較差，政府相關部門能夠獲取的、用于污水處理廠運營的投入資金也相對較少，導致污水處理廠在污水凈化處理、設備運維、設備升級、工藝優化等方面捉襟見肘，污水處理工藝無法在污水量增加、污染物種類出現變化的當下維持出水水質，處理廠中設備老化陳舊，在污水處理過程中無法保證處理質量和效率，這也就導致中小城鎮的污水處理效果得不到有效保。

1.2污水處理工藝水平薄弱

中小城鎮普遍存在的發展問題就是人才流失，具有專業度、綜合素質的污水處理技術人員往往更傾向進入大城市工作發展，導致中小城鎮的污水處理廠無法吸納和培養優秀的人才，導致污水處理廠的處理工藝得不到有效優化，不能有效跟隨中小城鎮污水中污染物種類、污水量的變化進行調整，導致污水處理廠無法契合中小城鎮的經濟發展。

1.3污水處理設備運維效率低

污水處理廠中處理設備始終處于被磨損的狀態，因此，需要污水處理廠運維人員做好運維工作，保持污水處理設備維持在較高的運行狀態，保證對污水處理的質量和效率。中小城鎮中優秀的技術人員缺口較大，無法及時發現處理設備中的故障，無法及時排除故障，導致處理設備的運行狀態受損，無法保證對污水的處理質量和效率。

2中小城鎮污水處理工藝的選擇優化

2.1工況預警

由于處污設備的組件如：風機，提升泵，抽吸泵，回流泵，攪拌機，加藥機，螺桿泵，格柵機等各自都具備自身不同的電氣衰減指征，即在用電設備出現故障之前，電氣指征運行曲線會出現特定波動。因此在線數采終端需對污處工況組件進行高密度信息采集，可以將實時數據與該工況組件的歷史電氣衰減指征進行對比，找出改工況組件發生故障點，以便達到預警目的。2.2生物接觸氧化法生物接觸氧化法中具有代表性的是生物膜法，利用附著在濾料表面的微生物生長繁殖形成膜狀物質，污水中污染物與生物膜接觸過程中，污水中的有機物、重金屬離子被微生物所吸附、利用，使污水得到有效凈化。生物膜法的費用較為低廉，對于污水處理的程度較強，且對于污水量、污染物種類的變化適應能力較強，且在安裝調試完成后所需要的運維和管理程度較低，比較適合經濟發展程度較低、運維技術較低的中小城鎮中推廣應用。

2.3以大數據為基礎水質預測技術路線的可行性

農村的一體化、小型化設備設計選型、建設施工、驗收都是一次性的流程?，F有排出的水質信息與污設設施日常的運行狀態，實際上取樣化驗最后結果的好壞大部分取決于污水處理裝置是否按照設定的工藝流程合規運行，比如：各個組件在每個工藝處理節點上運行的時間是否達到標準，與各個組件開啟關閉的順序是否正確，污水在處理池停留的時間是否合適等其他因素密切相關。所以能影響水質結果的所有客觀因素我們都盡可能的去把握，通過這些高密度的監測數據形成大數據，來準確的判斷機器運轉的狀態、計量污水處理量和預測水質結果的好壞。首先就是工況數據和水質數據的數據鏈接的時間點。即使兩種數據結合形成數據模型的時間點是一致的，但是用這個方式建立模型是不正確的。因為污水處理和污水排放是由先后順序的，雖然農村污水處理的滯留時間不長，但是在時間上也是有滯后的，污水處理設備的處理能力越大，這個時間點的滯后越長;處理的流程工藝越復雜，這個時間點的滯后也越長。正是由于這樣的時間點滯后的特征，也讓我們用工況預警成為了可能，實際上時間點滯后的長短也就等于我們預測時間的長短。

2.4改良氧化溝法

傳統氧化溝法中包括初沉池、調節池、污泥消化池、二沉池等處理環節和設備，對污水的處理凈化能力很強，所得到的出水水質較高，然而，傳統氧化溝法的成本投入較大，應用在中小城鎮中使用需要進行改良。改良后的氧化溝去除了初沉池等設備，污水處理流程更短，對建設成本、運行成本的依賴更小，借助微生物對于污水中污染物的講解處理，污水處理質量卻并不會得到太大的影響，更適合中小城鎮的應用。且隨著對微生物菌種的研發，氧化溝污水處理法的改良具有更大的發展空間。

2.5污水處理設施數據模型

污水處理設施數據模型計算準確與否，第一個前置條件設置污水處理設施運行標準工況參數，通過數采儀采集工況過程的大量近實時（周期短、頻率高）的時序數據，包括工況過程中的成百上千個指標量，加上污水處理設施本身的運轉設計量參數，擁有這些豐富的數據，加上大數據存儲和計算體系工具的支撐，通過機器學習等領域的算法來分析預測（比如可以通過傅里葉變換、小波變換、LSTM長短時記憶網絡、PCA降維等算法來實現聚類分析），提升了整體預測的實時性和準確性。污水處理設施工藝類型不相同，數據模型的內部計算機制也差別很大，K-means無監督學習法。即將每類數據隨機選取一個作為K點指標數，然后計算所有其他數據到K值距離，通過距離計算得出新的數據群的聚集中心點。這樣就無監督的自動的找到了設備穩定的值區間。然后可通過Box-plot來對每個設備每次采集的實時狀態進行比對，根據高斯分布的概率論箱形圖分三個區間，最中間的即為中位線，這一區間的數據就是無監督學習法得到的一個穩定值區間，然后是兩個內限區，這兩個內限區的產生就是由于前面介紹的抗沖擊因素得出的內限區，處于這個區間內的值我們稱之為溫和異常值（mildoutliers），他的異常的可能性低;最外面區域是外限區，這個區域的值是一定會產生異常的區間，我們稱這個區間的值為極端異常值?？偨Y說來就是我們用無監督學習法來整理歸類數據，分析出穩定區間。然后用箱形圖來對實時采集上來的分時段數據給出異常判斷。由此得出，以大數據為基礎水質預測技術路線是可行的，而且隨著數據采集量的增大，大數據預測將越來越準確。

結語

中小城鎮能夠在污水處理廠中投入的成本有限，技術人員水平有限，運維工作效果有限，因此，政府相關部門和污水處理廠管理層應當篩選更適合中小城鎮水污染現狀的處理工藝，加大對污水處理廠的運行成本投入，提高污水處理的效率和污水處理廠的運維效率，保證污水處理廠最終排放水體的水質，為中小城鎮的綜合發展奠定環境基礎。

參考文獻：

[1]? 趙娜.中小型污水廠污水處理工藝及效果[J].環境與發展，2018，30（03）：81+85.

[2]? 張大興.中小城鎮污水處理工藝選擇的優化研究[J].綠色環保建材，2018（06）：42+44.

[3]? 錢宇婷.中小城鎮污水處理工藝選擇的優化研究[D].西南交通大學，2017.

（作者單位：重慶耐徳環境技術有限公司）