科技助力水污染防治智慧監(jiān)管

李琪?潘子潤

東莞市共有20萬家工業(yè)企業(yè)，超過1.28萬家規(guī)上工業(yè)企業(yè)，全市污水處理廠每月處理污水量超過11萬噸，面臨著污水處理任務(wù)重、污水廠進(jìn)水濃度偶發(fā)異常、污水管網(wǎng)存在錯(cuò)混接、外水入侵管網(wǎng)等問題。為解決以上問題，東莞市生態(tài)環(huán)境局開展水污染防治智慧監(jiān)管項(xiàng)目（以下簡稱“智慧監(jiān)管項(xiàng)目”），運(yùn)用科技手段提升污水進(jìn)廠效率，保障進(jìn)水安全。項(xiàng)目實(shí)施以來已實(shí)現(xiàn)對六大片區(qū)內(nèi)重點(diǎn)排水戶情況24小時(shí)全監(jiān)控，覆蓋169個(gè)排水地塊，建立起可視化、可追溯監(jiān)控系統(tǒng)，有效填補(bǔ)了東莞市污水管網(wǎng)監(jiān)管的空白區(qū)。

據(jù)東莞市生態(tài)環(huán)境局水生態(tài)環(huán)境科相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，項(xiàng)目主要是通過“硬件+軟件”方式在重點(diǎn)管控區(qū)域內(nèi)構(gòu)建“企業(yè)-排水地塊-管網(wǎng)-污水處理廠”空間監(jiān)測邏輯鏈，硬件方面在污水管網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)安裝水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備，共部署6個(gè)傳統(tǒng)化學(xué)法監(jiān)測站（以下簡稱“傳統(tǒng)站”），監(jiān)測指標(biāo)為總磷、流量、pH、電導(dǎo)率、液位和51個(gè)慧航潛鋒物聯(lián)網(wǎng)微站（以下簡稱“微站”），監(jiān)測指標(biāo)為pH、電導(dǎo)率、液位；軟件方面結(jié)合東莞市水生態(tài)環(huán)境管理平臺(tái)（以下簡稱“水平臺(tái)”），該平臺(tái)匯聚全市重點(diǎn)排水戶、排水地塊、污水管網(wǎng)、污水處理廠、入河排污口和河涌斷面等涉水污染源在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)內(nèi)容，目前水平臺(tái)已形成近40億條監(jiān)控信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。生態(tài)環(huán)境指揮調(diào)度平臺(tái)現(xiàn)已接入包括水平臺(tái)在內(nèi)的其他生態(tài)環(huán)境平臺(tái)的處理任務(wù)和全市生態(tài)環(huán)境執(zhí)法人員信息，該平臺(tái)能夠匯集水平臺(tái)產(chǎn)生的各種異常信息，統(tǒng)一生成處理任務(wù)流轉(zhuǎn)分發(fā)至處理端進(jìn)行處置和反饋，任務(wù)的產(chǎn)生、流轉(zhuǎn)、處置、反饋各個(gè)環(huán)節(jié)都有文字、圖片或視頻等記錄并形成檔案。

精準(zhǔn)溯源保障污水廠進(jìn)水安全

項(xiàng)目建成以來，水平臺(tái)依托近40億條監(jiān)控信息并通過大數(shù)據(jù)分析實(shí)時(shí)計(jì)算不同時(shí)間和空間的水污染貢獻(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)污染來水監(jiān)控預(yù)警、動(dòng)態(tài)判斷污水處理廠、分析河流斷面水質(zhì)異常成因并自動(dòng)溯源、判別污水管網(wǎng)錯(cuò)混接等功能。

2021年某月，智慧監(jiān)管項(xiàng)目水平臺(tái)收到某微站點(diǎn)電導(dǎo)率異常報(bào)警，站點(diǎn)電導(dǎo)率從330升到1400 毫西/米。隨后，污水廠進(jìn)水異常，主要表現(xiàn)為進(jìn)水總磷（5.05毫克/升）偏高，重金屬超標(biāo)。同時(shí)水平臺(tái)通過數(shù)據(jù)自動(dòng)分析溯源發(fā)現(xiàn)微站點(diǎn)19B管控區(qū)域內(nèi)某企業(yè)偷排漏排可能性在50%以上，水平臺(tái)生成異常情況說明并推送工作任務(wù)，東莞市生態(tài)環(huán)境局工作人員經(jīng)過研判分析并通過指揮調(diào)度平臺(tái)生成異常任務(wù)發(fā)送至19B站點(diǎn)所在區(qū)域的生態(tài)環(huán)境分局。

分局執(zhí)法人員到19B站點(diǎn)附近蹲點(diǎn)采水樣，發(fā)現(xiàn)該污水井的水樣總磷濃度達(dá)到10.4毫克/升，屬于嚴(yán)重超標(biāo)。經(jīng)過分析，分局鎖定19B站點(diǎn)附近工業(yè)區(qū)內(nèi)某陽極氧化廠有高度偷排嫌疑。10月，分局派執(zhí)法人員入駐該廠搜集證據(jù)，發(fā)現(xiàn)廠內(nèi)的化糞池總磷采樣濃度達(dá)到10.5毫克/升，回用水總磷采樣濃度達(dá)到36.2毫克/升，存在廢水滲漏嫌疑。對此，分局立即責(zé)令該企業(yè)停產(chǎn)整改。隨后19B站點(diǎn)數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

“6個(gè)傳統(tǒng)站部署于主干管網(wǎng)核心區(qū)，每個(gè)傳統(tǒng)站可以管控10-20公里污水管網(wǎng)和10-25家重點(diǎn)排水戶企業(yè)。51個(gè)微站滾動(dòng)部署于其他次支管網(wǎng)，每個(gè)微站可以管控2公里管網(wǎng)、2-3個(gè)排水地塊、3-6家重點(diǎn)排水戶及散亂污企業(yè)等?！表?xiàng)目承建單位廣東慧航天唯科技有限公司（以下簡稱“慧航科技”）首席執(zhí)行官李琪介紹道，慧航科技是一家成立于2015年的環(huán)境智慧監(jiān)測高新技術(shù)企業(yè)，研發(fā)構(gòu)建了“大數(shù)據(jù)+網(wǎng)格化監(jiān)測”高效溯源模式。

目前東莞的污水廠被總磷進(jìn)水濃度高破壞處理池活性細(xì)菌等問題所困擾，這不僅影響污水處處理廠處理能力，還導(dǎo)致污水處理廠出水總磷過高影響河涌水質(zhì)，但總磷監(jiān)測站建設(shè)成本較高，無法在污水管網(wǎng)大規(guī)模鋪設(shè)?；酆娇萍祭孟嚓P(guān)性原理并通過數(shù)據(jù)分析得出總磷與電導(dǎo)率有顯著的相關(guān)性，顯著性水平<0.05，相關(guān)性系數(shù)r在0.46-0.86之間。因此，該公司通過大規(guī)模鋪設(shè)低成本電導(dǎo)率傳感器和利用相關(guān)性原理模型反演總磷，鎖定污染發(fā)生地，這種模式取得良好的效果。

在智慧監(jiān)管項(xiàng)目進(jìn)行期間，經(jīng)過若干次有針對性的排查和打擊，該區(qū)域內(nèi)的污水處理廠進(jìn)水在其他因子（水量、化學(xué)需氧量進(jìn)水濃度）無明顯變化的情況下，總磷進(jìn)水濃度月均同比減少42%，環(huán)比減少25%，削減幅度顯著優(yōu)于周邊其他污水處理廠，有力解決了該區(qū)域內(nèi)一直困擾著污水處理廠進(jìn)水總磷濃度偏高的問題。

智慧分析提高污水管網(wǎng)健康

慧航科技通過水平臺(tái)健康度模型發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目所在片區(qū)從上游028B污水井至下游018B污水井，沿線污水管網(wǎng)液位均出現(xiàn)波峰，各站點(diǎn)液位受雨天影響明顯，該液位峰值在上游025B污水井仍存在，但更上游027B污水井等已無明顯波峰，判斷025B污水井附近存在破漏堵塞的可能。

東莞市生態(tài)環(huán)境局工作人員通過指揮調(diào)度平臺(tái)下發(fā)勘探任務(wù)至污水管網(wǎng)運(yùn)維單位，經(jīng)污水管網(wǎng)運(yùn)維單位現(xiàn)場勘探核驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，025B上游井確實(shí)存在嚴(yán)重堵塞、破漏問題。經(jīng)運(yùn)維單位整改后，028B至018B段污水管網(wǎng)液位恢復(fù)正常。

“在污水管網(wǎng)布點(diǎn)液位計(jì)，根據(jù)上游與下游之間的水位和井底差，能夠發(fā)現(xiàn)污水管網(wǎng)堵塞破漏問題。通過人防+技防，完成污水管網(wǎng)堵塞問題從發(fā)現(xiàn)、反饋、解決的閉環(huán)?！崩铉鹘榻B道。

近年來，東莞市大力推進(jìn)污水管網(wǎng)新建改造、雨污分流工程。很多舊管網(wǎng)存在破漏、堵塞等問題，過往主要依靠人工排查，不僅花費(fèi)時(shí)間久還難以發(fā)現(xiàn)問題。

在智慧監(jiān)管項(xiàng)目中，東莞市生態(tài)環(huán)境局通過科技手段在管網(wǎng)布設(shè)液位計(jì)，通過水平臺(tái)以上下游液位是否有異常來判斷管網(wǎng)健康，工作人員只需在水平臺(tái)智能分析出管網(wǎng)破損的基礎(chǔ)上再進(jìn)行人工判斷，如判斷存在異常則通過指揮調(diào)度平臺(tái)派發(fā)異常任務(wù)至處置末端，既節(jié)省了大量人力物力，也及時(shí)有效解決管網(wǎng)破漏、堵塞問題，保障管網(wǎng)流暢性。

運(yùn)用科技手段打贏水污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)

水污染防治智慧監(jiān)管項(xiàng)目通過運(yùn)用水平臺(tái)相關(guān)性數(shù)據(jù)溯源模型和低成本的物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)，推算偷排可疑企業(yè)清單，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)來水監(jiān)控預(yù)警、污染高效溯源，實(shí)時(shí)保障污水處理廠進(jìn)水安全和管網(wǎng)健康。2021年4月至10月，區(qū)域共預(yù)警和排除管網(wǎng)水質(zhì)異常情況20余次，包括涉偷排總磷廢水，涉酸性高濃度廢水，泡沫水等，發(fā)現(xiàn)涉嫌排污企業(yè)4家，有力震懾區(qū)域非法排污企業(yè)，使得企業(yè)不敢也不能再偷排廢水，有力保障了管網(wǎng)健康和污水處理廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

通過“感知端涵蓋多種監(jiān)測要素—分析端水平臺(tái)智能生成異常情況—指揮端精準(zhǔn)協(xié)同”，執(zhí)法過程可溯可查，處理端高效運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)用微站溯源、大數(shù)據(jù)分析和信息化手段，以實(shí)際案例和效果證明了微型站數(shù)據(jù)化溯源的可行性，帶來了環(huán)境管理方式上的變革，化被動(dòng)應(yīng)付為主動(dòng)出擊，有效降低環(huán)境管理成本，增強(qiáng)環(huán)境管理和決策的科學(xué)性和主觀能動(dòng)性，有效提高工作效率。

東莞市生態(tài)環(huán)境局水生態(tài)環(huán)境科相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，東莞市生態(tài)環(huán)境局將會(huì)進(jìn)一步鞏固擴(kuò)大智慧監(jiān)管項(xiàng)目成果。在項(xiàng)目實(shí)施層面一是增加監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)量，擴(kuò)充數(shù)據(jù)容量，提升水平臺(tái)自動(dòng)數(shù)據(jù)分析能力。增加監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)量和加強(qiáng)數(shù)據(jù)值守和采集，通過聯(lián)動(dòng)多維數(shù)據(jù)，對降雨分布、管網(wǎng)管徑流速模型、重點(diǎn)排水戶排放規(guī)律等更多角度數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)理分析，以提升水平臺(tái)自動(dòng)數(shù)據(jù)分析能力。二是增加監(jiān)測站點(diǎn)參數(shù)。通過增設(shè)氨氮、流速等新監(jiān)測指標(biāo)可以增加溯源廢水類型，包括黃泥水等，也可以較好的溯源外水入侵管網(wǎng)問題，推進(jìn)實(shí)現(xiàn)更高效的污染異常溯源和管網(wǎng)健康溯源。

通過實(shí)施水污染防治智慧監(jiān)管項(xiàng)目，東莞市生態(tài)環(huán)境局探索出一條簡單高效可復(fù)制的水環(huán)境閉環(huán)監(jiān)管道路。下一步，智慧監(jiān)管項(xiàng)目將會(huì)以偷排源頭溯源、雨污管網(wǎng)混流點(diǎn)溯源、管網(wǎng)破漏堵塞外水入侵點(diǎn)溯源為主要方向，結(jié)合初雨污染預(yù)警分析，涉水行業(yè)污染排放特征分析等水環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析模型，為污水處理廠進(jìn)水濃度異常污染溯源及管網(wǎng)健康度溯源提供技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)東莞全市水環(huán)境管理信息化建設(shè)的進(jìn)一步提升。