高速公路服務(wù)區(qū)污水生物生態(tài)處理技術(shù)

　　我國高速公路得到迅猛發(fā)展，服務(wù)區(qū)隨高速公路建設(shè)同步進(jìn)行建設(shè)運(yùn)營，產(chǎn)生污水引發(fā)的環(huán)境問題已引起重視并亟待解決。服務(wù)區(qū)廢水無法納入市政管網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一收集處理，需采用適宜的處理工藝達(dá)標(biāo)處理外排或作為回用水利用。

　　1、服務(wù)區(qū)污水特征與處理中存在問題

　　服務(wù)區(qū)污水主要包括糞便污水、餐廚廢水、沖洗廢水，其特點(diǎn)為：

　　(1)污水量不大，污水量介于5～300m3/d之間;

　　(2)水質(zhì)、水量受天氣、季節(jié)、時段等影響具有較大波動性，不均勻系數(shù)較大;

　　(3)因餐飲廢水、糞便污水所占比重大，污水中有機(jī)物、氨氮濃度較高，且洗修車及加油站的沖洗廢水中含油類污染物;

　　(4)污水可生化性較好。

　　已建服務(wù)區(qū)污水處理設(shè)施在運(yùn)行過程存在問題主要為：

　　(1)部分已建處理設(shè)施陳舊，且少數(shù)服務(wù)區(qū)污水僅經(jīng)普通化糞池處理后直接外排，出水難達(dá)標(biāo)對周圍環(huán)境污染嚴(yán)重;

　　(2)處理工藝設(shè)計不當(dāng)，設(shè)計規(guī)模無法滿足實(shí)際污水量，處理設(shè)施超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn);

　　(3)污水處理過程耗電量大，設(shè)備易腐蝕等致使運(yùn)管維護(hù)費(fèi)用高，處理設(shè)施長期閑置停用;

　　(4)污水處理工藝需專業(yè)運(yùn)管，服務(wù)區(qū)未配備專業(yè)管理人員。

　　2、服務(wù)區(qū)污水處理工藝分析

　　服務(wù)區(qū)污水處理技術(shù)的選取應(yīng)根據(jù)服務(wù)區(qū)的水質(zhì)水量、出水用途、處理技術(shù)特點(diǎn)、服務(wù)區(qū)整體規(guī)劃及建筑特點(diǎn)等進(jìn)行優(yōu)化選取，盡可能的實(shí)現(xiàn)出水的回收再利用。服務(wù)區(qū)污水處理技術(shù)主要分為生物處理技術(shù)、生態(tài)處理技術(shù)。生物處理技術(shù)主要包含生物接觸氧化法、SBR、MBR，生態(tài)處理技術(shù)主要包含人工濕地、土壤滲濾、穩(wěn)定塘。

　　2.1 生物處理技術(shù)

　　2.1.1 生物接觸氧化

　　生物接觸氧化法為生物膜法的一種，在污水與池中填料上的生物膜充分接觸過程中，污水中有機(jī)污染物、氮在微生物的作用下得以去除，目前為高速服務(wù)區(qū)污水治理最廣泛采用的技術(shù)，工藝流程見圖1。該技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)區(qū)污水治理中一般采用A/O(缺氧-好氧)運(yùn)行方式，可依次實(shí)現(xiàn)缺氧反硝化、好氧硝化反應(yīng)，可具有較好的脫氮效果。運(yùn)行中應(yīng)在接觸氧化池的好氧區(qū)和缺氧區(qū)之間應(yīng)設(shè)置回流，以保證缺氧區(qū)的生物脫氮作用，且可根據(jù)污水量采取連續(xù)或間歇運(yùn)行。

　　生物接觸氧化法的優(yōu)點(diǎn)主要為污染物去除效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，污泥產(chǎn)量較少，占地面積少。該工藝出水水質(zhì)可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。但其存在出水SS較高，且對污水水質(zhì)水量波動適應(yīng)性差，出水水質(zhì)不穩(wěn)定;生物填料易堵塞，且需定期更換填料；設(shè)備維修成本較高，且操作繁瑣。

　　2.1.2 SBR

　　SBR技術(shù)是把進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置等工序置于同一反應(yīng)器中依次交替進(jìn)行的活性污泥法，污水中污染物主要在進(jìn)水、反應(yīng)階段得以降解，適用于廢水產(chǎn)生分散，且排放量不大的污水治理，因此在高速公路服務(wù)區(qū)污水處理中得到應(yīng)用且極具潛力，工藝流程見圖2。SBR反應(yīng)池中污泥濃度高，可交替形成好氧、缺氧及厭氧環(huán)境，對氮污染物具有較好的去除效果；其間歇運(yùn)行方式可較好的抵抗服務(wù)區(qū)污水水質(zhì)水量的波動，達(dá)到較好的出水水質(zhì)。

　　SBR工藝優(yōu)點(diǎn)為自動化程度高、泥水分離效果好、無污泥膨脹、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，脫氮除磷效果好、占地面積小等。該工藝處理出水經(jīng)消毒后可達(dá)標(biāo)排放。該工藝存在工程造價較高，自控要求高，對操作管理人員專業(yè)水平要求高，日常維護(hù)需專業(yè)的技術(shù)人員操作等缺點(diǎn)。

　　2.1.3 MBR

　　MBR為膜過濾與生物處理相結(jié)合的污水處理技術(shù)，其通過膜過濾截留活性污泥而無需設(shè)置二沉池。MBR工藝可實(shí)現(xiàn)污水的預(yù)處理、生化處理和膜過濾的有機(jī)結(jié)合。隨膜技術(shù)及自動化控制技術(shù)的不斷提高，MBR污水處理技術(shù)日趨成熟、其應(yīng)用日益廣泛，已被應(yīng)用于服務(wù)區(qū)污水處理工程中，工藝流程見圖3。MBR利用膜的高效分離使泥水分離徹底,截留活性污泥提高其濃度的同時可強(qiáng)化出水水質(zhì)；MBR技術(shù)可將HRT、SRT有效分離，縮短HRT同時延長SRT，SRT的增長可為慢生型的硝化微生物的生長增值提供適宜條件提高工藝脫氮效果，同時還可有效降低剩余污泥量，降低運(yùn)行費(fèi)用。MBR工藝可基本解決傳統(tǒng)污水生物處理工藝存在的各類突出問題。

　　MBR工藝自動化程序高，可高度集成及模塊化，占地面積少，出水穩(wěn)定且經(jīng)消毒后可直接回用，無污泥膨脹，具備優(yōu)良的硝化和反硝化脫氮功能和除磷的能力，耐低溫效果相對較好，耐沖擊負(fù)荷好等優(yōu)點(diǎn)。但該技術(shù)存在一次性投資建設(shè)高及能耗大等問題影響了其廣泛的普及，但隨膜生產(chǎn)技術(shù)的提高和生產(chǎn)成本的降低，其已在高速服務(wù)區(qū)污水治理中得到應(yīng)用，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析證明其投資回收期較短，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與節(jié)水效果。

　　2.2 生態(tài)處理技術(shù)

　　2.2.1 人工濕地

　　人工濕地是一種模擬自然濕地結(jié)構(gòu)功能的生態(tài)凈化污水的技術(shù)，服務(wù)區(qū)污水經(jīng)化糞池、調(diào)節(jié)池進(jìn)行預(yù)處理后，投配到人工濕地中，通過濕地中的土壤介質(zhì)的截留、吸附，土壤中及植物根系上附著功能微生物的生物轉(zhuǎn)化降解，植物根系的吸附、吸收等作用對污水進(jìn)行凈化。該技術(shù)在對污水中污染物降解的同時，可營造良好的生態(tài)景觀環(huán)境，并具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。人工濕地近年已被被國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于城市污水的深度處理，其具有投資低、運(yùn)營成本低、操作簡易、能耗低的特點(diǎn)，且對污染物去除效果良好且功能持久。自20世紀(jì)30年代開始，國外已開展服務(wù)區(qū)污水人工濕地處理技術(shù)及裝置研究。經(jīng)多年研究與工程應(yīng)用，該技術(shù)對服務(wù)區(qū)污水處理中已取得較好的處理效果，可從容適應(yīng)服務(wù)區(qū)污水的水質(zhì)水量波動，并保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。近幾年，人工濕地也已在部分服務(wù)區(qū)污水處理工程中得到應(yīng)用，如安徽潛山服務(wù)區(qū)、湖北孝感服務(wù)區(qū)、江西廬山服務(wù)區(qū)等，均取得了良好的污水處理效果，甚至經(jīng)處理后全部回用，達(dá)到“零排放”，在全國高速公路服務(wù)區(qū)的污染控制中起到了示范作用。

　　2.2.2 土壤滲濾

　　土壤滲濾技術(shù)為人工強(qiáng)化型污水生態(tài)處理技術(shù)，其由污水土地處理技術(shù)逐步衍生而來，其也稱為土壤含水層處理技術(shù)。服務(wù)區(qū)污水經(jīng)化糞池或水解池預(yù)處理后由布水裝置引入土壤滲濾系統(tǒng)，通過土壤、微生物等的化學(xué)、物理及生物的綜合作用實(shí)現(xiàn)對有機(jī)物、氮、磷等的有效去除，經(jīng)集水管收集經(jīng)消毒處理后可作為中水回用。因其成本較低，操作簡便，已得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外土壤滲濾工程運(yùn)行結(jié)果表明土壤滲濾系統(tǒng)可對污水中的有機(jī)物、氨氮、總磷以及病原體都具有良好的去除效果。近年江西鄱陽服務(wù)區(qū)、江西彭湖服務(wù)區(qū)、廣東仰塘服務(wù)區(qū)先后建設(shè)了集污水處理、中水回用、景觀觀賞于一體的土壤滲濾處理系統(tǒng)。

　　2.2.3 穩(wěn)定塘

　　穩(wěn)定塘技術(shù)是通過人工方式對生物氧化過程進(jìn)行掌控，污水中有機(jī)物在穩(wěn)定塘中經(jīng)過絮凝、沉淀后得到部分去除，同時在好氧微生物、厭氧微生物、浮游生物及植物的共同作用下得到進(jìn)一步降解的污水生態(tài)處理技術(shù)。穩(wěn)定塘污水處理系統(tǒng)具有投資少、運(yùn)行成本較低，維護(hù)簡易等特點(diǎn)，在服務(wù)區(qū)的污水處理工程中，穩(wěn)定塘污水處理技術(shù)有著非常廣闊的應(yīng)用空間。

　　生態(tài)處理法較生物處理法在綜合性能上占有明顯優(yōu)勢，但其占地面積大、易受氣候條件影響的短板嚴(yán)重限制了其在服務(wù)區(qū)污水處理中的應(yīng)用，尤其在北方地區(qū)更甚。故如何從節(jié)約集約利用土地、提高水質(zhì)處理穩(wěn)定性和有效性方面出發(fā)，有效解決生態(tài)處理技術(shù)的瓶頸問題，提高生態(tài)處理技術(shù)在服務(wù)區(qū)污水處理中的可行性、適用性，已成為公路行業(yè)及技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)研發(fā)的熱點(diǎn)和趨勢。

　　3、結(jié)論

　　高速公路服務(wù)區(qū)污水引起的環(huán)境問題應(yīng)得到足夠重視，其處理工作是保證服務(wù)區(qū)運(yùn)營中不對周邊生態(tài)環(huán)境造成污染的重要組成部分。服務(wù)區(qū)污水處理工藝的選擇直接影響污水處理效果及可利用度，工藝的選擇需系統(tǒng)全面的進(jìn)行考慮，應(yīng)考慮服務(wù)區(qū)所在地區(qū)的自然環(huán)境、氣候特征、土地可利用情況、出水水質(zhì)要求等因素，如北方地區(qū)可選擇生物處理工藝或生物-生態(tài)組合工藝以保證冬季低溫條件下的污水處理效果;發(fā)達(dá)地區(qū)可優(yōu)先考慮MBR工藝等欠發(fā)達(dá)地區(qū)可優(yōu)先考慮生態(tài)處理技術(shù)等。(來源：中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院;齊魯交通服務(wù)開發(fā)集團(tuán)有限公司)