与市政污水厂相比，农村生活污水处理设施不仅规模小、数量多，而且运维资金和技术人员也都十分缺乏，因而其在线水质监测不宜照搬城市污水厂普遍采用国标法在线水质监测仪器的模式。由浙江清华长三角研究院牵头，浙江大学等单位参与的“分散式生活污水处理设施智慧监控运行管理工程示范”课题在农村生活污水处理设施在线水质监测技术方面取得新进展。课题团队从农村的实际出发，开发了基于“农污大数据+低价耐用水质监测设备+机器学习算法”技术架构的农村生活污水处理设施在线水质监测技术（图1）。


图1技术架构图


    选用低价且低维护的电导率电极监测农村生活污水处理设施的进出水，通过大数据归纳处理结合机器学习算法，不仅可以较好指示设施进水中氨氮、总磷等常规污染物的浓度，还能判断设施排水是否达标以及对污染物的去除效率。该技术在保证足够监测精度的前提下，大大降低了农村污水处理设施的水质监测和运维成本，为农村生活污水处理设施的提升改造和智慧运维提供了技术支持。


    该技术已在嘉兴市700余个农村生活污水处理设施进行为期6个多月的示范应用，其中包括30个采用“在线模式”的设施(安装在线电导率仪并上传智慧平台实时监测判断)和600多个采用“移动模式”的设施（运维人员使用内嵌预测模型的便携式电导率仪进行移动监测判断）。


    在线模式（图2a），单个设施相应水质监测设备及安装成本小于2万元，无故障运行时间大于1440h，几乎无维护成本，平台端算法判断结果的准确率在80%以上。移动模式（图2b），针对尚未进行电导率在线监测的农村生活污水处理设施，由运维人员现场测试设施进出水电导率，可以在3s内得到判断结果，且准确率大于75%。


图2 (a)电导率在线监测设备(b)内嵌算法的便携式电导率仪


    而传统国标法的在线水质监测模式，一般仅监测出水水质，功能单一，虽然准确度稍高（普遍在90%左右），但单个站点的安装成本就大于25万元，且需要专业人员维护（单个站点年维护费用在5万元左右）。课题团队开发的基于大数据+电导率+算法的水质在线监测技术和模式，真正实现了农村生活污水处理设施水质监测设备测得准、用得起、用得好的目标。