编者按：合同节水管理是贯彻落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路的有力举措。“十三五”期间，各地积极推动合同节水管理工作，在公共机构、高耗水工业、供水管网漏损控制等领域实施了一批合同节水管理项目。我们在全国已实施的合同节水项目中遴选典型案例奉献给广大读者，为各地推广合同节水管理工作提供经验借鉴，调动更多的社会力量参与节水事业，大力促进节水服务产业发展。
依托合同节水 建设美丽乡村
——郭滩村合同节水管理项目案例
为贯彻党的十九大关于“实施国家节水行动”的部署，落实公共机构节水型单位建设工作要求，本项目实行产学研结合，以宁夏大学主持的国家重点研发计划“生活再生水回用技术研发与示范”课题和中卫市水务局节约用水办公室经费为支撑，宁夏大学和宁夏元蔚环保科技有限公司在中卫市北干渠管理所和郭滩学校实施了生活污水处理及循环利用合同节水项目。经多方努力，于2019年9月确定了北干渠管理所和郭滩学校节水型公共机构试点。
一、项目背景
项目区位于中卫市沙坡头区东园镇郭滩村，由于中卫市水务局北干渠管理所和沙坡头区郭滩学校两个单位处于郊区农村，当地无污水收集管网，单位所产污水经地下排水管道排到当地中沟，对当地地下水水环境带来影响。北干渠管理所现有职工11人，每日产生污水不足1m³。郭滩学校有学生和职工共400人，绿化灌溉采用大水漫灌，每日产生污水240多t，同时还存在水资源浪费。为解决这一难题，也为给当地诸多公共机构节水提供样板和模式，开展了本合同节水项目。
二、实践举措
（1）签订产学研三方合同，高校既是国家项目示范的承担单位，又是企业仪器设备运行维护的监管单位，起到桥梁作用。
2019年9月1日，宁夏大学、元蔚公司与业主使用单位（郭滩学校和北干渠管理所）签订三方合同。工程项目包含日均处理污水10m³设施及30 m³雨水收集系统各一套，再生回用于绿地灌溉、景观、冲厕管路布置安装，设备自2020年1月份开始正式运行，处理后的污水经多次检测符合《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）标准。
（2）关键技术采用宁夏大学绿色建筑立体节水技术体系。该体系包括污水处理、雨水收集、中水冲厕、绿化灌溉为一体的全自动、手机APP实时操作监控的集成系统，该项目于2019年12月完成，经6个月的运行，实现合同目标。
①污水处理工艺。
采用序批式生物膜反应器（Sequencing Biofilm Batch Reactor，简称SBBR）污水处理工艺。SBBR是在序批式活性污泥法（sequencing batch reactor activated sludge process，简称SBR）基础上发展的一种新型序批式污水处理工艺，生化反应和沉淀在一个反应池内完成，处理每一批次的污水均是一个独立的处理周期，一个周期结束后，再继续下一个周期，依次循环。处理一批次污水的各工序阶段分为进水、反应（搅拌、曝气）、沉淀、出水。它的主要特征是运行中的有序和间歇操作，核心是SBBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统，对于源水预处理简单，不需要细格栅等设施。由于SBBR采用序批式污水处理工艺，传统的控制手段和工艺配置均制约了SBBR工艺在分布式一体化装置方面的发展。如图1、图2所示。
图1 运行原理图
图2 工艺流程图
SBBR设备是集SBBR反应池、设备间、砂滤池、控制室为一体的高度集成的、工厂化生产的分散式污水处理。本设备除部分需在现场连接的管道和供电接线路外，其他部分均在工厂生产和集成。
生活污水处理水量为10m³/d，污水经化粪池、污水处理设备处理后进入清水池，水质能够达到生活杂用水标准（GB 50336—2002）。
②再生水冲厕和绿化滴灌及雨水利用立体节水系统。
再生水冲厕和绿化滴灌及雨水利用立体节水系统包括北干渠管理所和郭滩学校绿化滴灌系统及雨水收集系统（见图3）和冲厕系统（见图4和图5 ）。绿化灌溉原来采用地下水漫灌，改为通过电磁阀控制的中水滴灌以及自动补水，实现高效节水灌溉；冲厕系统加装中水水箱，改造为液位控制的自动冲厕；雨水收集利用原有的场地，雨水通过弃流装置、过滤器进入雨水收集水箱，用来进行绿化灌溉补水。改造后的集成系统，能够完全实现 “零排放”。
图3 郭滩学校和北干渠管理所绿化滴灌平面图
图4 郭滩学校中水冲厕水箱 图5 北干渠管理所中水冲厕水箱
③再生水冲厕和绿化滴灌自动化与信息化管理系统。
再生水冲厕和绿化滴灌自动化与信息化管理系统包括为现场智能感知平台、无线网络传输平台、云数据管理平台、应用平台（监控中心及移动管理控制端）4个层次。其中，田间脉冲电磁阀、无线阀门控制器、远程水泵智能控制器、云服务器、主控制中心和控制中心、移动控制终端等组成灌溉无线控制系统，能够实现现地无线遥控、远程随时随地监控、轮灌组定时自动轮灌等控制方式，并且实时监测机井和阀门状态，灌溉流量和管网压力，保障运行安全，及时提示报警信息。在此基础上，可以扩充田间土壤墒情监测、农田气象监测、作物和泵房视频监测等内容，指导科学灌溉，提高灌溉的智能化程度。其结构如图6所示。
图6 系统网络结构
该系统具有以下特点：4G无线传输，免去网络布线，系统安装维护方便。
现场采用电力载波方式远程控制电磁阀的开闭，增加了系统可靠性，减少布线； 阀控和采集节点超低能耗设计；系统定时采集网络节点电压、工作温度与通信链路状态，实现网络自诊断功能。
移动管理终端创新开发，突破了只能固定地点操作的限制，方便灌溉管理；自动化功能多层次设计满足不同灌溉管理需要，提高了系统的适应性；系统采用组件化和模块化设计，无线阀控节点、无线采集节点和首部控制站可以按照项目需要自由扩展，方便项目设计，方便后续L级维护；支持土壤墒情、小气候信息的采集。
依托云数据中心，系统自动化系统实现统一运维服务，现场维护人员只需要根据系统和专业运维人员建议，安装拆卸设备和排除故障等。让高科技傻瓜化，让自动化的使用维护简单。在冲厕水箱和中水池分别安装了液位检测传感器，补水冲厕可自动化完成。系统界面如图7所示。
图7 系统界面
三、主要成效
项目自2020年1月运行至今，经过厕所及绿化灌溉节水改造，主要成效如下：一是节水70%以上，每天节约用水190m³，年度节水约4.75万m³左右，单方水按3.5元计算，每年节约水费16.6万元，运行能耗<1.0度/ m³，经济效益明显。二是杜绝了该学校和水管机关单位将污水入沟，自然排放，实现了生活污水“零排放”。三是实现生活污水处理及循环利用，也对减轻当地地下水源的污染起到了积极作用，降低了水管单位和学校的用水成本。四是自动化与信息化管理系统的建设，为设备监控、运行等提供了平台，解放了人力、物力，从以前专职维护到兼职维护。
合同为运行建设单位提取了14年运营维护费，为设备的后续运行提供了保障。
该项目实施以来，得到了多方好评，也成为公共机构节水的典型示范区，郭滩学校示范基地的运行也成为学校进行“节水教育”的平台。
四、经验启示
（1）合同节水集成了目前先进的自动控制系统，实现了整个设施的全自动监控、运行，节约了人力物力，为公共事业单位提供了一个“节水”平台，具有强大的推广示范作用。
（2）合同节水通过运行维护费的提取，能够让建设单位提供长期的运行服务，保障了污水处理设施在一定期间内能够正常运行，避免因后续的维护保养不足而导致设施停摆，实现了投资单位、使用单位、建设单位三方互赢。
（3）小学、初中学校的“分散式节水示范”具有强烈的示范教育功能，对学生“节水意识”的形成具有积极促进作用。
作者：
田军仓（宁夏大学，教授）
闫新房（宁夏大学，讲师）
曹吉平（中卫市节约用水办公室，高级水利工程师）
雍 睿（中卫市节约用水办公室，高级水利工程师）
崔永泉（沙坡头区水务局，工程师）
孟清荣（中卫市科技局，四级调研员）
胡志鹏（宁夏水利厅节水供水处，工程师）
张建忠（沙坡头区北干渠灌溉管理所，所长）
贾海艇（沙坡头区郭滩学校，校长）
范永杰（宁夏元尉保科技有限公司，经理）