科技助力水污染防治智慧監管

李琪?潘子潤

東莞市共有20萬家工業企業，超過1.28萬家規上工業企業，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重、污水廠進水濃度偶發異常、污水管網存在錯混接、外水入侵管網等問題。為解決以上問題，東莞市生態環境局開展水污染防治智慧監管項目（以下簡稱“智慧監管項目”），運用科技手段提升污水進廠效率，保障進水安全。項目實施以來已實現對六大片區內重點排水戶情況24小時全監控，覆蓋169個排水地塊，建立起可視化、可追溯監控系統，有效填補了東莞市污水管網監管的空白區。

據東莞市生態環境局水生態環境科相關負責人介紹，項目主要是通過“硬件+軟件”方式在重點管控區域內構建“企業-排水地塊-管網-污水處理廠”空間監測邏輯鏈，硬件方面在污水管網重要節點安裝水質在線監測設備，共部署6個傳統化學法監測站（以下簡稱“傳統站”），監測指標為總磷、流量、pH、電導率、液位和51個慧航潛鋒物聯網微站（以下簡稱“微站”），監測指標為pH、電導率、液位；軟件方面結合東莞市水生態環境管理平臺（以下簡稱“水平臺”），該平臺匯聚全市重點排水戶、排水地塊、污水管網、污水處理廠、入河排污口和河涌斷面等涉水污染源在線監控數據內容，目前水平臺已形成近40億條監控信息基礎數據庫。生態環境指揮調度平臺現已接入包括水平臺在內的其他生態環境平臺的處理任務和全市生態環境執法人員信息，該平臺能夠匯集水平臺產生的各種異常信息，統一生成處理任務流轉分發至處理端進行處置和反饋，任務的產生、流轉、處置、反饋各個環節都有文字、圖片或視頻等記錄并形成檔案。

精準溯源保障污水廠進水安全

項目建成以來，水平臺依托近40億條監控信息并通過大數據分析實時計算不同時間和空間的水污染貢獻，能夠實現污染來水監控預警、動態判斷污水處理廠、分析河流斷面水質異常成因并自動溯源、判別污水管網錯混接等功能。

2021年某月，智慧監管項目水平臺收到某微站點電導率異常報警，站點電導率從330升到1400 毫西/米。隨后，污水廠進水異常，主要表現為進水總磷（5.05毫克/升）偏高，重金屬超標。同時水平臺通過數據自動分析溯源發現微站點19B管控區域內某企業偷排漏排可能性在50%以上，水平臺生成異常情況說明并推送工作任務，東莞市生態環境局工作人員經過研判分析并通過指揮調度平臺生成異常任務發送至19B站點所在區域的生態環境分局。

分局執法人員到19B站點附近蹲點采水樣，發現該污水井的水樣總磷濃度達到10.4毫克/升，屬于嚴重超標。經過分析，分局鎖定19B站點附近工業區內某陽極氧化廠有高度偷排嫌疑。10月，分局派執法人員入駐該廠搜集證據，發現廠內的化糞池總磷采樣濃度達到10.5毫克/升，回用水總磷采樣濃度達到36.2毫克/升，存在廢水滲漏嫌疑。對此，分局立即責令該企業停產整改。隨后19B站點數據恢復正常。

“6個傳統站部署于主干管網核心區，每個傳統站可以管控10-20公里污水管網和10-25家重點排水戶企業。51個微站滾動部署于其他次支管網，每個微站可以管控2公里管網、2-3個排水地塊、3-6家重點排水戶及散亂污企業等。”項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”）首席執行官李琪介紹道，慧航科技是一家成立于2015年的環境智慧監測高新技術企業，研發構建了“大數據+網格化監測”高效溯源模式。

目前東莞的污水廠被總磷進水濃度高破壞處理池活性細菌等問題所困擾，這不僅影響污水處處理廠處理能力，還導致污水處理廠出水總磷過高影響河涌水質，但總磷監測站建設成本較高，無法在污水管網大規模鋪設。慧航科技利用相關性原理并通過數據分析得出總磷與電導率有顯著的相關性，顯著性水平<0.05，相關性系數r在0.46-0.86之間。因此，該公司通過大規模鋪設低成本電導率傳感器和利用相關性原理模型反演總磷，鎖定污染發生地，這種模式取得良好的效果。

在智慧監管項目進行期間，經過若干次有針對性的排查和打擊，該區域內的污水處理廠進水在其他因子（水量、化學需氧量進水濃度）無明顯變化的情況下，總磷進水濃度月均同比減少42%，環比減少25%，削減幅度顯著優于周邊其他污水處理廠，有力解決了該區域內一直困擾著污水處理廠進水總磷濃度偏高的問題。

智慧分析提高污水管網健康

慧航科技通過水平臺健康度模型發現，項目所在片區從上游028B污水井至下游018B污水井，沿線污水管網液位均出現波峰，各站點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。

東莞市生態環境局工作人員通過指揮調度平臺下發勘探任務至污水管網運維單位，經污水管網運維單位現場勘探核驗發現，025B上游井確實存在嚴重堵塞、破漏問題。經運維單位整改后，028B至018B段污水管網液位恢復正常。

“在污水管網布點液位計，根據上游與下游之間的水位和井底差，能夠發現污水管網堵塞破漏問題。通過人防+技防，完成污水管網堵塞問題從發現、反饋、解決的閉環。”李琪介紹道。

近年來，東莞市大力推進污水管網新建改造、雨污分流工程。很多舊管網存在破漏、堵塞等問題，過往主要依靠人工排查，不僅花費時間久還難以發現問題。

在智慧監管項目中，東莞市生態環境局通過科技手段在管網布設液位計，通過水平臺以上下游液位是否有異常來判斷管網健康，工作人員只需在水平臺智能分析出管網破損的基礎上再進行人工判斷，如判斷存在異常則通過指揮調度平臺派發異常任務至處置末端，既節省了大量人力物力，也及時有效解決管網破漏、堵塞問題，保障管網流暢性。

運用科技手段打贏水污染防治攻堅戰

水污染防治智慧監管項目通過運用水平臺相關性數據溯源模型和低成本的物聯網傳感器數據，推算偷排可疑企業清單，實現管網來水監控預警、污染高效溯源，實時保障污水處理廠進水安全和管網健康。2021年4月至10月，區域共預警和排除管網水質異常情況20余次，包括涉偷排總磷廢水，涉酸性高濃度廢水，泡沫水等，發現涉嫌排污企業4家，有力震懾區域非法排污企業，使得企業不敢也不能再偷排廢水，有力保障了管網健康和污水處理廠的正常運轉。

通過“感知端涵蓋多種監測要素—分析端水平臺智能生成異常情況—指揮端精準協同”，執法過程可溯可查，處理端高效運轉。運用微站溯源、大數據分析和信息化手段，以實際案例和效果證明了微型站數據化溯源的可行性，帶來了環境管理方式上的變革，化被動應付為主動出擊，有效降低環境管理成本，增強環境管理和決策的科學性和主觀能動性，有效提高工作效率。

東莞市生態環境局水生態環境科相關負責人表示，東莞市生態環境局將會進一步鞏固擴大智慧監管項目成果。在項目實施層面一是增加監測站點數量，擴充數據容量，提升水平臺自動數據分析能力。增加監測站點數量和加強數據值守和采集，通過聯動多維數據，對降雨分布、管網管徑流速模型、重點排水戶排放規律等更多角度數據進行機理分析，以提升水平臺自動數據分析能力。二是增加監測站點參數。通過增設氨氮、流速等新監測指標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問題，推進實現更高效的污染異常溯源和管網健康溯源。

通過實施水污染防治智慧監管項目，東莞市生態環境局探索出一條簡單高效可復制的水環境閉環監管道路。下一步，智慧監管項目將會以偷排源頭溯源、雨污管網混流點溯源、管網破漏堵塞外水入侵點溯源為主要方向，結合初雨污染預警分析，涉水行業污染排放特征分析等水環境大數據平臺的數據分析模型，為污水處理廠進水濃度異常污染溯源及管網健康度溯源提供技術支撐，實現東莞全市水環境管理信息化建設的進一步提升。