與市政污水廠相比，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人員也都十分缺乏，因而其在線水質監測不宜照搬城市污水廠普遍采用國標法在線水質監測儀器的模式。由浙江清華長三角研究院牽頭，浙江大學等單位參與的“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水質監測技術方面取得新進展。課題團隊從農村的實際出發，開發了基于“農污大數據+低價耐用水質監測設備+機器學習算法”技術架構的農村生活污水處理設施在線水質監測技術（圖1）。


圖1技術架構圖


    選用低價且低維護的電導率電極監測農村生活污水處理設施的進出水，通過大數據歸納處理結合機器學習算法，不僅可以較好指示設施進水中氨氮、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支持。


    該技術已在嘉興市700余個農村生活污水處理設施進行為期6個多月的示范應用，其中包括30個采用“在線模式”的設施(安裝在線電導率儀并上傳智慧平臺實時監測判斷)和600多個采用“移動模式”的設施（運維人員使用內嵌預測模型的便攜式電導率儀進行移動監測判斷）。


    在線模式（圖2a），單個設施相應水質監測設備及安裝成本小于2萬元，無故障運行時間大于1440h，幾乎無維護成本，平臺端算法判斷結果的準確率在80%以上。移動模式（圖2b），針對尚未進行電導率在線監測的農村生活污水處理設施，由運維人員現場測試設施進出水電導率，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水質監測模式，一般僅監測出水水質，功能單一，雖然準確度稍高（普遍在90%左右），但單個站點的安裝成本就大于25萬元，且需要專業人員維護（單個站點年維護費用在5萬元左右）。課題團隊開發的基于大數據+電導率+算法的水質在線監測技術和模式，真正實現了農村生活污水處理設施水質監測設備測得準、用得起、用得好的目標。