村镇污水源头减排及生物生态处理关键技术及设备研发
农村污水处理是全面建设小康社会和实施乡村振兴战略的重要组成部分。然而，我国农村污水处理系统具有点多、面广、量大的特点，农村污水的收集和处理系统在建设施工和运维管理过程中的质量控制难度较大，而且现有分散式农村污水处理设施的处理效率有待提高。对本项目技术发明成果针对农村污水处理的这些实际需求，在污水处理工艺优化、建设施工过程管理、水质在线监测预警、以及智慧化运维管理系统及平台等方面完成了多项发明创新，为降低农村污水建设运行成本、实现稳定达标排放以及提高系统运营维护效率提供了技术支撑。
本项目共获得授权专利38项（美国专利1项，中国专利38项，其中发明专利15项，实用新型专利23项）；软件著作权7项；发表论文36篇（SCI/EI收录18篇），著作1部，地方标准1项。研究成果应用于上海、安徽等约2.5万户的农村污水处理及其运维，每年处理村镇污水约263.8万立方米，每年可削减COD排放量527.6吨、氨氮排放量92.3吨、磷排放量13.2吨，近三年技术服务工程规模140亿元，近三年新增产值近1.76亿元，成果产生污染削减和环境质量改善的环境效益和社会效益显著。
2.项目主要技术内容
2.1创新点
（1）集成水平流生物膜（HFBR）等关键技术构建农村污水生物生态协同处理工艺，解决了农村污水处理能耗高、氮磷回收困难的难题。
HFBR工艺COD容积负荷可达2.0-3.0 kg/(m3˙d)，水力停留时间只需1-2h，具有较强的抗冲击负荷能力，氨氮去除负荷可稳定控制在4.7 gN/(m2˙d）左右，两者集成工艺可以在保障出水水质稳定达标的同时，实现了藻类生物质资源和氮磷的回收，吨水处理成本可控制在0.38元左右。
（2）基于湿度自动化控制的蚯蚓生态滤池污水污泥同步处理技术，解决了农村污水处理剩余污泥处理处置困难的问题。
采用在线湿度探头将滤池湿度实时控制在80%左右，保证蚯蚓的代谢活性和发育繁殖。基于代谢循环食物网链系统的蚯蚓生态滤池污泥产率为0.27 kg VSS/kg BOD5，比传统生物滤池污泥产量可降低40%。
（3）基于污水感测物联网和大数据分析的农村污水处理设施智慧化运行维护监管技术，解决了农村污水处理建设和运行维护监管困难的问题。
基于数字化和信息化的农村污水处理设施建设监管技术提高了建设过程中的质量控制。基于电导率在线监测的COD软测量模型，可实现实时感测污水水质变化。利用智慧化运维平台海量数据的数据挖掘和驯化，实现对设施故障的自动预警和溯源定位，结合具有地域特色的农村生活污水处理设施水污染物排放标准的制定，进而系统性地提高了区域农村污水处理设施的运维管理效率。
2.2应用情况
项目形成的村镇污水源头减排及生物生态处理关键技术及设备研发已经在农村生活污水处理工艺更新与升级、工程建设与改造、设施运行与管理等方面得到了成功推广，目前在上海、浙江、江西、安徽等地多项污水治理工程中广泛应用，均得到用户的好评。以下是代表性应用工程：
（1）农村生活污水处理工艺更新与升级
项目研创了以降耗增效为目标的农村污水生物生态协同处理集成工艺，处理工艺在全国多地得到广泛应用。上海市崇明区陈家镇、建设镇、新河镇、庙镇、虹桥镇、三星镇、长兴镇，四川省宜宾市等多地采用本项目膜曝气生物膜技术，出水水质达到《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB31/T 1163-2019）一级A排放标准，该地方标准同时作为本项目的主要成果之一。此外，浙江省嘉兴市余新镇污水处理工程采用本项目高效低动力多层水平流生物膜污水处理方法与设备，处理规模为20吨/日；安徽省马鞍山市博望区农村生活污水处理工程采用本项目处理工艺的污水站点达151个。
（2）农村生活污水处理工程建设与改造
项目成果形成的农村生活污水管网建设施工监管系统，已成功应用于上海市浦东新区农村生活污水治理项目，项目覆盖21个镇，285个村居，约17.1万个农户，86.4万人。以浦东宣桥镇农村生活污水治理工程为例，涉及12个村，农户6499户。污水处理采用纳管和就地处理两种方式，主要工程内容包括新建DN160污水管道129 km、DN250~DN300污水管道151km、一体化提升泵站76座、一体化处理站26座。基本实现扫码施工、建设监管，实现了污水管网全覆盖、全收集、全处理的建设目标。
（3）农村生活污水处理设施运行与管理
项目构建了农村污水处理设施运行智慧化监管系统与平台，成功解决了农村分散式污水处理设施量大面广、运维监管困难的难题。平台应用的典型案例位于上海市崇明区，崇明区农村生活污水处理站2万余座，涉及农村户数20余万户，实现了对14 个乡镇所有污水处理站点的数据实时采集和运维效果持续监督，形成由下至上贯穿污水处理站点、运维单位、乡镇、水务局的多级监管机制。
3.主要完成单位及完成人
主要完成单位：同济大学、上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司、上海碧波水务设计研发中心、上海东浩兰生智慧科技有限公司、上海泓济环境科技有限公司
主要完成人：王荣昌、赵建夫、时珍宝、郁片红、邢美燕、张显忠、时美、王震文
