0前言

随着“乡村振兴战略”的深入实施和农村人居环境综合整治工作的持续推进^[1,2]，乡镇污水治理成为推动农村环境改善的重要抓手。乡镇污水处理设施的建设对资金的需求较大，以BOT为代表的投资模式无法解决厂站建设分离问题，且建成后的污水处理厂普遍存在配套管网不完善、厂网管养职责分割、系统运营效率等问题^[3]。以江苏省溧阳市、湖北省等为代表的乡镇污水处理项目的建设^[4,5]，采用PPP模式^[6,7,8,9]，在很大程度上解决了资金不足、厂网分离的问题，建设规模也从单站建设—乡镇打捆—县域打捆不断扩大，建设规模的扩大能够减少重复性工作，合理配置资源，提高建设效率并降低建设费用，有效地保障了厂网设施的长期稳定运行。因此，在PPP融资模式下的大区域污水处理设施的集中建设模式成为乡镇污水治理的主要工作思路。

湖北省襄阳市在实施乡镇污水项目方面先行先试，探索了“市域乡镇打捆模式”污水治理新模式，取得了宝贵的建设和运维经验。

1 项目概况

1.1 项目概述

襄阳市乡镇污水收集处理项目是湖北省“四个三重大生态工程”建设项目，覆盖全市11个县（市、区）、开发区，78个建制镇^[10]，根据各乡镇特点，因地制宜的选用了适合于乡镇污水治理的多级接触氧化、生物转盘、IBR和FMBR 4种工艺^[11]（见表1和图1）。

表1 项目不同工艺的适用范围和特点

Tab.1 Range of application and characteristics of the different technology

由市级统筹的乡镇污水收集处理项目总投资约50亿元，含管网和厂站建设，分两期实施，共新建污水处理厂区106个。襄阳市一期乡镇污水收集处理工程覆盖94个集镇及居民集中点，新建污水处理厂92个；二期工程覆盖10个集镇及15个居民集中点，新建污水处理厂（站）14个。

图1 襄阳项目采用工艺流程   

Fig.1 Flow diagram of the technology adopted in Xiangyang

2019年底建成了约4 200km污水收集管网，全市106座乡镇污水处理厂站全面转入试运行，出水稳定达标，“市-县-乡”三级智慧水务云平台系统成效初显。2020年襄阳市所有乡镇生活污水处理设施稳定达标运行，形成设施完善、管网配套、在线监测、运行稳定的乡镇生活污水治理工作体系。

1.2 项目运作模式

污水处理工程通常存在周期长、投资大、收益回报低等特点，早期污水处理工程大都由政府投资建设及运营，在很大程度上对政府财政造成了较大的压力^[12]。2015年，国家财政部、原国家环境保护部联合发文，明确指出鼓励在污水处理领域引进社会资本，通过对项目的有效整合，打包实施PPP模式，发挥PPP模式的优势作用^[13]。PPP模式在污水处理领域的推广，不断促进政府资本和社会资本的融合，在很大程度上减轻了政府的财政负担，提高了服务质量，强化了项目过程的管理，降低和分散了风险，能够强化政府的监管力度，由建设运营职能转换为监督管理职能。

襄阳市市域乡镇打捆项目选择政府和社会资本合作（PPP）模式，采取BOOT（建设—拥有—经营—转让）方式实施，合作期25年，其中运营期24年，合作期满将项目设施产权完好无偿移交给实施机构或政府指定的其他机构。

2“市域乡镇打捆模式”项目建设分析

2.1 建设概况

从襄阳一期项目2017年9月开工至二期厂站2019年6月完工，历时约2年，共建设管网约4 200km，新建污水处理厂站106座，建设规模50～5 000m³/d，项目厂站设计总规模约88 500m³/d。项目厂站以钢筋混凝土构筑物和模块化设备结合为主，根据采用工艺不同，所选择的建设方式略有不同，见表2。

表2 项目不同工艺建设方式

Tab.2 Construction mode of the different technology

2.2 建设经验分析

管网建设“六步走”是实现项目成败的关键。接户管网的施工关系到进水水量和进水水质，直接影响到污水处理厂的正常运转，接户管网的建设更是连通乡镇居民与污水处理厂“最后一公里”的关键环节^[14]，襄阳项目探索出行之有效的管网建设经验，即接户管网工作推进“六步走”，即宣传发动、摸排调查、选线优化、施工组织、施工措施、施工验收，各步骤工作要点见表3。

通过加强接户管网建设，有效解决了接户难、污水收集率和处理率低等难题^[14,15,16]，项目圆满完成了接户率大于90%、管网普及率大于90%，污水收集率大于80%的等各项考核指标。

3“市域乡镇打捆模式”智慧运维分析

3.1 智慧运维模式

襄阳市乡镇污水收集处理项目智慧水务运营管理平台（见图2）是襄阳市助力湖北省政府“四个三重大生态工程”建设实施的襄阳市乡镇污水收集处理工程的关联信息化项目，为进行襄阳市智慧水务运营管理平台建设，形成集生产监督、运营管理、设备管理、安健环管理、数字孪生水厂于一体的乡镇污水运营管控平台，构建了“市级运营总中心———县级运营分中心———乡镇厂站监测点”的三级智慧运营管理体系，通过大数据、云计算、物联网等技术的运用，联系实际业务，综合开展智慧化运营，实现对9个县市区、60个建制镇，106座乡镇污水处理厂的智慧化运营管理。

表3 管网建设优势经验

Tab.3 Advantage experience of pipeline network construction

图2 智慧运维系统总控平台   

Fig.2 Control platform of the intelligent operation and maintenance system

襄阳项目106座污水处理厂分散在襄阳市各个乡镇，点与点之间的平均距离约1h车程，而乡镇污水处理运维专业人员较匮乏，为运维工作增加了困难。襄阳市采用值守加巡检的运维方式，结合智慧平台和值守人员上报的异常情况，科学高效安排巡检路线，在减少运维人员数量的同时，极大的提高了巡检和维护效率。通过对故障信息的汇总和分析，发现各厂站的故障频发点，运维团队针对性拿出解决办法，提高运维质效。设备管理方面。构建设备台账，对设备运行、保养维护、故障维修等进行全生命周期追踪和管理，提高设备运行效率和使用寿命。

3.2 智慧运维经验分析

乡镇污水项目具有点多、线长、面广的特点，传统运营管理中面临的各项痛点在形成规模效应后，任何一个细小的问题都会成倍的反馈给运营管理者，通过智慧化手段辅助运营管理，可以有效解决项目运营管理中的各项痛点。

构建智慧水务运营体系，贯穿事前事中事后全流程。借助物联网、云计算、大数据、移动互联网等信息技术手段，通过构建“市级运营总中心———县级运营分中心———乡镇厂站监测点”的三级智慧水务运营管理体系，实现市级平台对全市乡镇污水项目的统一运维分析和应急控制，县级平台对县域范围乡镇污水处理项目的集中管理和远程控制。通过搭建管网智慧运维平台，以湖北省乡镇生活污水治理信息管理平台为数据基础，依托物联网、污水管网GPS定位系统和智慧水务巡检APP，在日常运维、点对点维护和应急维修上行对管网进行统一运营、维护，降低运维成本。用智慧化手段实现厂站管网的深度融合。

不同于传统污染源监控系统重点落实在数据采集和统计等基础功能^[17,18]，智慧水务运营管理平台建立了贯穿事前预警、事中干预、事后分析的全流程管控机制。事前预防，即一旦发生排放污染物临近超标值等应急事件，中心管理系统就会显示预警信息。事中干预，精准派发巡查或维修工单，并反馈处理结果。事后分析，结合运营管理经验，定期生成运营分析报告和成本分析报告，分析问题背后存在的深层次现象，如雨季应重点控制进水浓度、提升负荷率形成规模效应、重点抓好工艺管理等，以数据驱动生产，最终转化为生态效益和经济效益的兼顾提升。

远程控制，物联网技术运用综合运用GIS、物联网、大数据等技术，赋能业务发展。通过的搭建数据专线实时采集682路视频监控和2 656路在线监测设备的数据，通过数采仪、数据专线、自控系统等在线监测设备和网络，采用可视化的方式进行有机整合，实时感知水厂的运行状态，形成“乡镇污水治理监管大数据平台”，综合运用物联网、大数据技术通过平台实现设备启动的远程控制和参数修改，并应用智能融合技术进行厂站智能数据分析，提高运行管理效率。

4 创新模式成效分析

按照《湖北省人民政府关于全面推进乡镇生活污水治理工作的意见》（鄂政办[2017]6号），在落实各县（市、区）乡镇生活污水处理工作主体责任的同时，襄阳市创新工作思路，实行“四个统一”，即“统一规划，全域实施；统一建设，高位推进；统一投资，市场运作；统一运营，专业管理”。襄阳市成立了由市长任组长、常务副市长及分管副市长任副组长，各县（市、区）、市直有关部门主要负责同志为成员的乡镇污水收集处理工作领导小组，制定了专项实施方案，建立了横向到边、纵向到底的联席会议制度，全市高位统筹，上下联动，齐抓共管。以县（市、区）为单位，将项目整合打包，充分依托市级统筹的优势，实现厂网“市-县-乡”三级智慧运维管理，降低项目的建设成本、融资成本和运营成本。

通过“四个统一”的工作方式，在资金筹集上，解决了县级政府融资难、融资贵、融资期限短的问题；在工程建设上，统一了施工标准、施工质量和管理队伍，筑牢了乡镇污水项目的工作基础；在运营管控上，不断提升智慧化管理程度，提高了建设效率和运营效益，破解了乡镇污水治理中县乡两级“建不起、管不好、运不转”的困境。

表4“四个统一”工作思路的积极意义

Tab.4 The positive significance of“Four Unifications”

4.1 建设成效分析

发挥规模效应，降低了建设成本。将分散在各个县（市、区）的项目整合打包，按区域分标段统一招标，形成规模效应，提高议价空间。市属国有企业成立专业项目公司作为社会资本，参与项目的投资、建设、运营，通过PPP总、分合同体系，理清市、县两级法律关系，明确县（市、区）主体责任，调动市、县两级力量，提高协调效率，在短时间内全面铺开全市乡镇污水项目建设，降低了整体建设成本。

依托市级信用，解决了资金难题。按照长期贷款为主、财政资金为辅的工作思路，由市级统一筹措融资，项目资本金、贷款资金和专项债资金完全覆盖了建设投资，融资成本远低于市场平均水平。截至目前，项目被列入国开行“长江经济带生态保护和绿色发展授信项目”，获批40.5亿20年期政策性贷款授信，实际提款33.8亿元；获得湖北省政府乡镇生活污水治理专项债转贷资金约19.4亿元；社会资本实际出资10.2亿元作为项目资本金；市级财政出资6 312万元作为项目资本金。

厂网一体化建设保障了资金投入的有效性。污水处理工程通常存在厂站与管网建设不统一不匹配的现场，且由于管网较长，施工单位建设质量参差不齐，导致建成的污水处理设施运行成效大幅降低，对后期的二次技改需求较大，无形中降低了资金投入的有效性^[3,19]。在襄阳项目中，通过四个统一，实现了厂网一体化建设，有效的保障了建设资金投入的有效性。

4.2 运维效益分析

建是阶段性目标，管是长期性任务。襄阳市乡镇污水收集处理项目地势复杂，地形多样，特别是位于南漳县、保康县、谷城县山区地带的污水处理厂，建成后运营维护难度大、费用高。对此，襄阳市通过智慧化运维的方式，建立“市—县—乡”三级智慧水务云平台系统，解决了厂网运维、监管难题。

襄阳市乡镇污水收集处理项目配套建设市级运营总中心，县级运营分中心，各厂站建设点均配套在线监测设备，建立“市—县—乡”三级智慧水务云平台系统，在运营管理中实现厂网智慧化运行、生产过程统一管控、人员物资集中调度。

与传统运营管理模式相比，“互联网+传统污水治理”的“市—县—乡”三级智慧运营模式可减少约50%的工作人员，每年可降低约30%的运营管理成本。同时通过智慧水务平台的实时监测，有效落实了监管责任。通过打包运营，在市域范围内统一调度人员、物资，共享运营数据和经验值，在市域范围内整合人力、技术和资源，实现规模化、专业化、智慧化运营，提高管理效率，降低了整体运营成本。

管理上实现了厂网智慧化运行。项目借助物联网、云计算、大数据、移动互联网等信息技术手段，建立了包括1个市级总中心、7个县级分中心、100多座乡镇污水处理厂站的“市—县—乡”三级智慧水务云平台系统，对厂区生产实时在线监管。同时，以湖北省乡镇生活污水治理信息管理平台为数据基础，搭建管网智慧运维平台，依托物联网、污水管网GPS定位系统和智慧水务巡检APP，在日常运维、点对点维护和应急维修上行对管网进行统一运营。

运营维护上实现了统一管控。建立实时采集682路视频监控和2 656路在线监测设备的数据，通过可视化的方式实时感知厂站运行状态，对每座厂站进行智能数据分析，实现平台对全市乡镇污水项目的统一集中管理、运维分析和应急远程控制。通过生产过程全自动化运行、实时在线监管、科学巡检、远程诊断控制，对厂站实行统一管控。现场运维人员通过手持移动巡检终端，按照智能化、标准化的巡检工作流程，完成巡检任务管理、位置定位、巡检信息上报等工作，电脑端则为巡检管理者提供综合数据分析和图表展示。

人员物资上实现了集中调度。各乡镇建设点集中运维管理，可统一调度人员、物资，更加合理有效地安排厂站值守人员，各个运营分中心配备基本的检修、化验、检修车辆及检修工器具等，负责各自就近的县（市、区）每日的化验及厂网检修等工作。运营中心和运营分中心配备工艺技术人员、化验人员和维修人员，满足厂站日常巡检、水质化验和设备维修。

4.3 环境效益分析

乡镇污水项目的运行，污染物减排效用凸显，散排乱排和饮用水安全等问题得到有效解决，极大地改善了当地居民的居住环境。通过近一年来的环境监测数据分析得到，乡镇污水处理厂的污染物削减量如表5所示。相对于其他乡镇污水案例，项目在污染物消减量方面也有良好的表现^[4,20]。

表5 污水处理厂各污染物削减量测算

Tab.5 Estimation of pollutant reduction in sewage treatment plants

5 结语

襄阳市汉江水环境保护建设项目以持续提升汉江水域环境、建设美丽宜居乡村为目标，创新实施“市域乡镇打捆模式”，通过“四个统一”的工作方式，实现全市乡镇污水处理“五个覆盖”，探索了一条可复制、可持续的污水治理模式新路径，有效解决了襄阳市乡镇污水治理难题，为乡镇污水治理提供了经济效益与社会效益兼顾的“襄阳模式”。未来，乡镇污水治理还需要在投资回报机制、污水定价及调整机制等方面继续探索，保障“市域乡镇打捆模式”落地后稳健地运行实施。

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徐勇