蔣增輝

(上海泓源建筑工程科技股份有限公司，上海 201707)

農(nóng)村生活污水主要包括黑水(人類糞尿和沖洗水)、洗浴水、洗衣廢水和灰水(廚房廢水)，是影響農(nóng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要污染物之一，已經(jīng)嚴(yán)重制約我國農(nóng)村人居環(huán)境的改善[1]。為此，生態(tài)環(huán)境部和住建部于2018年9月29日聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快制定地方農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的通知》，要求各省(區(qū)、市)結(jié)合農(nóng)村生活污水處理規(guī)模和水環(huán)境現(xiàn)狀等實際情況，合理制定地方排放標(biāo)準(zhǔn)，并明確了監(jiān)測、實施與監(jiān)督等要求[2]。目前，北京、上海、寧夏、山西、河北、浙江、福建、重慶、陜西、成都等地已先后制定了農(nóng)村生活污水處理排放地方標(biāo)準(zhǔn)，為促進農(nóng)村生活污水處理設(shè)施提標(biāo)改造和提升污染排放水質(zhì)達標(biāo)率提供了量化依據(jù)。

為了進一步實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，加強農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)，2019年7月3日，中央農(nóng)辦、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、水利部、科技部、國家發(fā)展改革委、財政部和銀保監(jiān)會9個部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推進農(nóng)村生活污水治理的指導(dǎo)意見》，要求扎實推進農(nóng)村生活污水治理8個方面重點任務(wù)，其中第一項任務(wù)就是全面摸清現(xiàn)狀[3]。全面摸清現(xiàn)狀既包括摸清農(nóng)村生活污水處理設(shè)施站點(簡稱 “農(nóng)污站點”)位置、數(shù)量、布局和工藝的現(xiàn)狀，也包括摸清農(nóng)村人口數(shù)量、用水習(xí)慣、排水特點的現(xiàn)狀，還包括摸清農(nóng)污站點進出水水質(zhì)、污染物去除率、水環(huán)境生態(tài)容量的現(xiàn)狀。因此，全面摸清現(xiàn)狀不僅是完成其他7項任務(wù)的基礎(chǔ)，也是建立農(nóng)村生活污水長效治理機制的支撐，其重要性不言而喻。然而，全面摸清現(xiàn)狀在實施中卻有很大的難度，全國農(nóng)污站點數(shù)量龐大，僅浙江省，截至2018年6月底就有48 968個[4]，由于農(nóng)污站點點多分散，巡檢工作量大，傳統(tǒng)的運行監(jiān)管方式低效且費用較高[5]，亟需通過規(guī)范化、信息化和智能化手段，加速提高監(jiān)管質(zhì)量和治理效率。

農(nóng)村生活污水治理的核心目標(biāo)是水質(zhì)達標(biāo)，在實施過程中，全面摸清現(xiàn)狀應(yīng)緊緊圍繞水質(zhì)達標(biāo)這一主線，從農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測切入，可以通過建立農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)，將靜態(tài)資料和動態(tài)信息集成、更新、統(tǒng)計和展示，為農(nóng)污站點的精細(xì)化管理、污水處理工藝優(yōu)選和出水水質(zhì)評價插上信息化的翅膀。

對農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測現(xiàn)狀分析后認(rèn)為(表1)，目前普遍存在農(nóng)污站點代碼混亂、采樣位置不明確固定、采樣編號隨意簡單、現(xiàn)場記錄不便和統(tǒng)計溯源工作量大等問題。通常的解決方法仍然存在很多不足，亟需開發(fā)專業(yè)的農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)。通過制定農(nóng)污站點編碼規(guī)則，使站點編碼規(guī)范化；通過梳理靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)信息的關(guān)系，使數(shù)據(jù)庫規(guī)則和結(jié)構(gòu)合理化；通過制定采樣編號規(guī)則，使采樣溯源便捷化；通過構(gòu)建各功能模塊，使應(yīng)用場景多樣化；根據(jù)應(yīng)用效果和用戶體驗的反饋，不斷優(yōu)化完善和迭代，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實用性和智能性。

表1 農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測現(xiàn)狀問題分析Tab.1 Analysis of Existing Problems of Water Quality Monitoring for Rural Domestic Sewage

1 農(nóng)污站點編碼規(guī)則

數(shù)字化是信息社會的技術(shù)基礎(chǔ)，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[6-8]，兼顧權(quán)威性、規(guī)范性、唯一性、普遍性和實用性原則，在摸清農(nóng)污站點現(xiàn)狀的實踐過程中，提出一套適用于全國的農(nóng)污站點編碼規(guī)則，并以此建立農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫規(guī)則和內(nèi)核。

1.1 農(nóng)污站點代碼結(jié)構(gòu)

農(nóng)污站點代碼采用組合編碼方式，由縣級碼、村級碼和順序碼3部分組成，其代碼結(jié)構(gòu)如圖1所示，手機端設(shè)計效果如圖2所示。

圖1 農(nóng)污站點代碼結(jié)構(gòu)Fig.1 Code Structure of Rural Domestic Sewage Treatment Facilities

圖2 農(nóng)污站點代碼設(shè)計效果Fig.2 Design Effect of Codes for Rural Domestic Sewage Treatment Facilities

縣級碼采用6位阿拉伯?dāng)?shù)字，表示我國縣及縣以上行政區(qū)劃，按層次依次為我國各省(自治區(qū)、直轄市、特別行政區(qū))、市(地區(qū)、自治州、盟)、縣(自治縣、市、市轄區(qū)、旗、自治旗)的代碼[9]。例如：上海市青浦區(qū)的縣級碼為310118，江蘇省南京市溧水縣的縣級碼為320124，內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟正藍旗的縣級碼為152530。縣級碼可以在國家政府網(wǎng)站(http://bmfw.www.gov.cn/mzbqgxzqhxxcx/index.html)或國家民政部網(wǎng)站(http://xzqh.mca.gov.cn/map)查詢，也可下載“全國行政區(qū)劃信息查詢平臺”APP查詢。

村級碼采用6位阿拉伯?dāng)?shù)字，前3位表示我國縣以下行政區(qū)劃代碼。其中，001～099表示街道(地區(qū))，100～199表示鎮(zhèn)(民族鎮(zhèn))、200～399表示鄉(xiāng)、民族鄉(xiāng)、蘇木[10]。村級碼后3位為順序碼，表示村級行政區(qū)劃的順序號。例如：上海市青浦區(qū)重固鎮(zhèn)重固居委會的村級碼為109001，江蘇省溧水縣永陽鎮(zhèn)秋湖村委會的村級碼為100207，內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟正藍旗那日圖蘇木鄉(xiāng)巴彥門德嘎查村的村級碼為201201。縣級碼和村級碼可以在中國區(qū)劃地區(qū)代碼大全網(wǎng)站(http://www.diqudaima.com/)、行政區(qū)劃代碼網(wǎng)站(http://www.syx7.com/)和便民查詢網(wǎng)站(https://xingzhengquhua.51240.com/)查詢。

順序碼采用3位阿拉伯?dāng)?shù)字，表示村(或同級)行政區(qū)劃中農(nóng)污站點的順序號。

1.2 農(nóng)污站點代碼的調(diào)整

在城鎮(zhèn)化推進過程中，農(nóng)村生活環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施得到不斷改善，農(nóng)村人口生活質(zhì)量不斷提高，伴隨的是鄉(xiāng)村數(shù)量逐步減少，城鎮(zhèn)街道數(shù)量逐步增加。由表2可知：2013年—2017年，我國鄉(xiāng)和民族鄉(xiāng)數(shù)量逐年減少，平均年增幅為-5.17%和-1.23%；相反地，我國鎮(zhèn)和街道數(shù)量逐年增加，平均年增幅為1.22%和2.16%[11]。

在行政區(qū)劃調(diào)整后，民政部門對行政區(qū)劃代碼作相應(yīng)調(diào)整，由于采用了棄用不占用的原則，調(diào)整不會造成行政區(qū)劃代碼重復(fù)現(xiàn)象。相應(yīng)地，當(dāng)農(nóng)污站點所對應(yīng)的行政區(qū)劃調(diào)整時，農(nóng)污站點代碼也應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。為了保障農(nóng)污站點相關(guān)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)一致，農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)中應(yīng)實現(xiàn)農(nóng)污站點新、舊代碼的自動關(guān)聯(lián)，保障數(shù)據(jù)庫規(guī)則的統(tǒng)一性和農(nóng)污站點代碼的唯一性。

2 農(nóng)污采樣編號規(guī)則

為了保障水質(zhì)檢測工作的公正性，并對樣品信息保密，實驗室通常采用“盲樣流轉(zhuǎn)”的方式給樣品編號。其中，采樣編號為現(xiàn)場采集樣品時對樣品的過程性編號，通常比較簡單，有時僅用采樣順序號表示。樣品到達實驗室后，一般由樣品管理員分配樣品編號(最終編號)，此樣品編號用于檢驗/檢測流轉(zhuǎn)和出具報告，因此相對復(fù)雜，實驗室質(zhì)量體系文件會對其作明確規(guī)定。

表2 我國鄉(xiāng)級行政區(qū)劃變化Tab.2 Changes of Administrative Division of Township in China

在進行農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測時，野外采集、點多路遠(yuǎn)、外觀相似、多組并行等因素常常導(dǎo)致樣品漏采、錯采或采重。在充分考慮規(guī)范性和實用性的基礎(chǔ)上，提出一套適用于實驗室精細(xì)化管理的采樣編號規(guī)則，并將其作為農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫規(guī)則之一。

農(nóng)污采樣編號采用組合編號方式，由區(qū)域號、日期號、順序號、人員號和位置號這5部分組成，其編號結(jié)構(gòu)如圖3所示，手機端設(shè)計效果如圖4所示。

圖3 農(nóng)污采樣編號結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of Sampling Codes for Rural Domestic Sewage

圖4 農(nóng)污采樣編號設(shè)計Fig.4 Design of Sampling Codes for Rural Domestic Sewage

區(qū)域號由2～4位字母組成，表示區(qū)、縣或鎮(zhèn)級行政區(qū)劃名稱的漢語拼音縮寫，便于區(qū)分和記憶。例如：上海市嘉定區(qū)可以使用JD，江蘇省南京市溧水縣可以使用NJLS。

日期號由6位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，表示年、月、日，便于對采樣日期溯源。

順序號由2位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，表示每組采樣人員采集樣品的先后順序。

人員號由1～2位字母組成，采樣人員較少且固定時可只使用1位字母，實驗室對每位采樣人員確定字母代號，便于辨別和溯源。

位置號為1位阿拉伯?dāng)?shù)字，1表示進水位置，2表示出水位置，3～9預(yù)留給農(nóng)污站點中的其他位置(可設(shè)置在污水處理工藝的各處理單元，便于分析和研究處理效果)。在實際采樣時，當(dāng)遇到農(nóng)污站點被占用、被鎖、被損壞、被掩埋、被廢棄等無法采樣或無水(水很少)而不具備采樣條件時，在記錄好農(nóng)污站點運行情況后，建議對本次采樣分配一個空樣，在采樣編號最后增加字母n以示區(qū)分，便于統(tǒng)計。

例如：JD19010901A2n表示2019年1月9日A采樣員對上海市嘉定區(qū)農(nóng)污站點的采樣，第1個樣品為該農(nóng)污站點的出水，無法采樣或無水，為空樣；MH19011201B2表示2019年1月12日B采樣員對上海市閔行區(qū)農(nóng)污站點的采樣，第1個樣品為該農(nóng)污站點的出水，有水，為正常樣品。

3 農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)設(shè)計

農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)主要由農(nóng)污站點數(shù)據(jù)庫和農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫組成(圖5)，通過手機端+電腦端應(yīng)用，可實現(xiàn)靜態(tài)動態(tài)信息更新、數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入導(dǎo)出、天氣位置自動識別、農(nóng)污站點定位導(dǎo)航、數(shù)據(jù)照片現(xiàn)場上傳、信息查詢統(tǒng)計分析、水質(zhì)結(jié)果智能分析評價、應(yīng)用效果綜合展示等功能。農(nóng)污站點數(shù)據(jù)庫與農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫既相對獨立，又互有交集。進行水質(zhì)監(jiān)測時，需使用農(nóng)污站點數(shù)據(jù)庫各模塊的靜態(tài)信息，而現(xiàn)場巡查、采樣和水質(zhì)檢測結(jié)果也會成為評價和更新靜態(tài)信息的數(shù)據(jù)來源，兩個數(shù)據(jù)庫之間的交互作用推進了全面摸清現(xiàn)狀的動態(tài)過程。

圖5 農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)Fig.5 Functional Structure of Intelligent Management System Water Quality Monitoring for Rural Domestic Sewage

全國各地農(nóng)村生活污水治理水平差距很大，各地的污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求不同，因此，農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)更適合建立在各省級層面，并通過設(shè)置不同權(quán)限(如系統(tǒng)管理員、資料員、養(yǎng)護員、采樣員、檢測員等)和安全登陸方式(人臉掃描+密碼、微信綁定等)，結(jié)合主流應(yīng)用軟件(百度地圖、高德地圖、墨跡天氣、水印相機等)，提升該系統(tǒng)的規(guī)范性、兼容性、保密性和智能性。

3.1 農(nóng)污站點數(shù)據(jù)庫

設(shè)計以農(nóng)污站點編碼規(guī)則為農(nóng)污站點數(shù)據(jù)庫的規(guī)則和內(nèi)核，通過“全、新、快”的功能特點，體現(xiàn)農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)的優(yōu)越性。全，即信息完整，包含基礎(chǔ)信息模塊(農(nóng)污站點代碼、站點名稱、行政區(qū)劃、GPS信息、處理戶數(shù)、服務(wù)人口、是否水源地范圍等)，工程信息模塊(工程建設(shè)年份、建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位、管理單位、養(yǎng)護單位、負(fù)責(zé)人、聯(lián)系人、聯(lián)系方式等)，工藝信息模塊(工藝設(shè)計圖紙、設(shè)施各單元現(xiàn)場照片、銘牌照片、工藝流程圖、應(yīng)急處理措施、設(shè)計水量、設(shè)備情況、設(shè)計處理率、受體水體等)和水質(zhì)信息模塊(排放標(biāo)準(zhǔn)和要求、自檢頻率、監(jiān)督頻率、主要超標(biāo)指標(biāo)、水質(zhì)檢測單位、歷年水質(zhì)檢測結(jié)果、水質(zhì)評價報告等)。新，即及時更新，指農(nóng)污站點數(shù)據(jù)庫的使用者(農(nóng)污站點資料員、養(yǎng)護員、采樣員、檢測員等)不斷完善和更新(分權(quán)限、經(jīng)審核)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)?？欤幢憬菪?，體現(xiàn)在信息的快速交換、數(shù)據(jù)結(jié)果的智能展示和系統(tǒng)迭代的及時優(yōu)化。

3.2 農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫

農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫包含現(xiàn)場采樣模塊(圖6)和水質(zhì)信息模塊。

現(xiàn)場采樣模塊主要通過手機端實現(xiàn)，功能為導(dǎo)航、自動關(guān)聯(lián)、自動獲取、查詢、瀏覽、錄入、標(biāo)注和上傳等。現(xiàn)場采樣模塊中，農(nóng)污站點名稱和農(nóng)污站點代碼與農(nóng)污站點數(shù)據(jù)庫自動關(guān)聯(lián)顯示；GPS信息、天氣、氣溫等環(huán)境數(shù)據(jù)為自動獲取；設(shè)施情況、水色、嗅味、是否有水、是否在水源地等常規(guī)信息為下拉菜單點選；照片(農(nóng)污站點外觀照片、農(nóng)污站點銘牌照片、采樣動作照片和水樣含采樣編號照片等)為現(xiàn)場拍攝上傳，照片說明可點選標(biāo)注。上述現(xiàn)場采樣記錄中，僅水溫需要手動輸入，大大提高了工作效率，降低了出錯率。

圖6 現(xiàn)場采樣模塊功能設(shè)計Fig.6 Functional Design of Sampling Module

農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中的水質(zhì)信息模塊與農(nóng)污站點數(shù)據(jù)庫共享，對于已經(jīng)建立LIMS系統(tǒng)的實驗室，可以將實驗室LMIS系統(tǒng)與水質(zhì)信息模塊直接對接，使數(shù)據(jù)鏈充分關(guān)聯(lián)。由于各地農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)中的水質(zhì)指標(biāo)相對簡單(以上海市為例，水質(zhì)指標(biāo)僅8項，分別為pH、化學(xué)需氧量、懸浮物、氨氮、總氮、總磷、陰離子表面活性劑和動植物油[12])，對于尚未建立LIMS系統(tǒng)的實驗室，可以直接在水質(zhì)信息模塊中進行水質(zhì)檢測結(jié)果的錄入、校核、審核、統(tǒng)計和評價，實現(xiàn)類似實驗室LIMS系統(tǒng)的功能效果。

3.3 功能和信息綜合展示

目前，除了各級環(huán)保督察外，針對農(nóng)村生活污水的水質(zhì)監(jiān)測工作還有各地方政府、水務(wù)部門、建設(shè)單位、管理養(yǎng)護單位和科研機構(gòu)等單位，農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)可根據(jù)上述單位的需求一對一地定制水質(zhì)報告、數(shù)據(jù)報表、分析評價報告和模板，實現(xiàn)各應(yīng)用場景的功能演示和綜合效果展示(圖7)。

4 結(jié)語

全面摸清農(nóng)村生活污水的治理現(xiàn)狀是一項艱巨的任務(wù)，針對農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用和完善，可全面提升農(nóng)村生活污水管理工作的質(zhì)量和效率，為編制農(nóng)村治理規(guī)劃、優(yōu)化處理設(shè)施工藝、推進技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定、建立長效管理機制、開展農(nóng)村廁所革命、消除農(nóng)村黑臭水體、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村水資源良性循環(huán)提供有力支撐。

圖7 農(nóng)污站點分布總覽Fig.7 General Layout of Rural Domestic Sewage Treatment Stations

總之，在推進農(nóng)村生活污水治理的過程中，農(nóng)村生活污水水質(zhì)監(jiān)測智能管理系統(tǒng)既是實施水質(zhì)監(jiān)督監(jiān)測的實用工具，也是加快標(biāo)準(zhǔn)制定的數(shù)據(jù)依據(jù)，更是補齊農(nóng)村人居環(huán)境短板的必由之路。