高速公路服務(wù)區(qū)污水生物生態(tài)處理技術(shù)
隨著我國(guó)高速公路的快速發(fā)展，服務(wù)區(qū)與高速公路建設(shè)同步建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，污水帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題已引起重視，亟待解決。服務(wù)區(qū)廢水無(wú)法納入市政管網(wǎng)統(tǒng)一收集處理，需采用合適的處理工藝排放或作為回用水使用。
1.服務(wù)區(qū)污水特征及處理中存在的問(wèn)題
服務(wù)區(qū)污水主要包括糞便污水、廚房廢水和洗滌廢水，其特點(diǎn)是:
(1)污水量少，為5-300 m3/d；
(2)水質(zhì)和水量受天氣、季節(jié)、時(shí)間段等影響。，波動(dòng)性大，不均勻系數(shù)大；
(3)由于餐飲廢水和糞便廢水所占比例較大，廢水中有機(jī)物和氨氮濃度較高，洗車(chē)修配和加油站的沖洗廢水中含有含油污染物；
(4)污水具有良好的可生化性。
現(xiàn)有服務(wù)區(qū)污水處理設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中存在以下問(wèn)題:
(1)部分已建處理設(shè)施陳舊，少數(shù)服務(wù)區(qū)污水經(jīng)普通化糞池處理后直接排放，出水難以達(dá)標(biāo)，周邊環(huán)境污染嚴(yán)重；
(2)處理工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)，設(shè)計(jì)規(guī)模不能滿(mǎn)足實(shí)際污水量，處理設(shè)施超負(fù)荷運(yùn)行；
(3)污水處理工藝中電耗高，設(shè)備易腐蝕等。，導(dǎo)致輸送管道維護(hù)費(fèi)用高，處理設(shè)施長(zhǎng)期閑置停工；
(4)污水處理工藝需要專(zhuān)業(yè)的運(yùn)輸和管理，服務(wù)區(qū)沒(méi)有配備專(zhuān)業(yè)的管理人員。
2.服務(wù)區(qū)污水處理流程分析
服務(wù)區(qū)污水處理工藝的選擇應(yīng)根據(jù)水質(zhì)水量、出水用途、處理工藝特點(diǎn)、服務(wù)區(qū)總體規(guī)劃和建筑特點(diǎn)等進(jìn)行優(yōu)化。，盡可能實(shí)現(xiàn)出水的循環(huán)利用。服務(wù)區(qū)污水處理技術(shù)主要包括生物處理技術(shù)和生態(tài)處理技術(shù)。生物處理技術(shù)主要包括生物接觸氧化、SBR和MBR，生態(tài)處理技術(shù)主要包括人工濕地、土壤滲濾和穩(wěn)定塘。
2.1生物處理技術(shù)
生物接觸氧化
生物接觸氧化法是生物膜法的一種。在污水與池中填料上的生物膜充分接觸的過(guò)程中，污水中的有機(jī)污染物和氮在微生物的作用下被去除。目前是高速服務(wù)區(qū)污水處理廣泛采用的技術(shù)。工藝流程見(jiàn)圖1。該技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)區(qū)污水處理時(shí)一般采用A/O(缺氧-好氧)運(yùn)行方式，可以依次實(shí)現(xiàn)缺氧反硝化和好氧硝化反應(yīng)，脫氮效果較好。運(yùn)行時(shí)，好氧區(qū)和缺氧區(qū)之間應(yīng)設(shè)置回流與氧化池接觸，以保證缺氧區(qū)的生物脫氮，根據(jù)污水量可采用連續(xù)或間歇運(yùn)行。
生物接觸氧化法的優(yōu)點(diǎn)是污染物去除效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，污泥產(chǎn)量少，占地少。該工藝出水水質(zhì)可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。但其出水SS高，對(duì)廢水水質(zhì)水量波動(dòng)的適應(yīng)性差，出水水質(zhì)不穩(wěn)定。生物填料容易堵塞，填料需要定期更換；設(shè)備維護(hù)成本高，操作繁瑣。
丁苯橡膠
SBR技術(shù)是將進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、空轉(zhuǎn)等過(guò)程依次放在同一個(gè)反應(yīng)器中的活性污泥法。污水中的污染物主要在進(jìn)水和反應(yīng)階段降解，適用于廢水分散、排放量小的廢水處理。因此在高速公路服務(wù)區(qū)污水處理得到了應(yīng)用，潛力巨大。工藝流程見(jiàn)圖2。SBR反應(yīng)器中污泥濃度高，可交替形成好氧、缺氧和厭氧環(huán)境，對(duì)氮污染物有較好的去除效果。間歇運(yùn)行方式能更好地抵御服務(wù)區(qū)污水水質(zhì)水量的波動(dòng)，達(dá)到更好的出水水質(zhì)。
SBR工藝具有自動(dòng)化程度高、泥水分離效果好、無(wú)污泥膨脹、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、脫氮除磷效果好、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)該工藝處理后的出水可達(dá)到消毒后的排放標(biāo)準(zhǔn)。這種工藝存在工程造價(jià)高、自動(dòng)控制要求高、對(duì)操作人員和管理人員的專(zhuān)業(yè)水平要求高、日常維護(hù)需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員操作等缺點(diǎn)。
MBR
MBR是膜過(guò)濾與生物處理相結(jié)合的污水處理技術(shù)，通過(guò)膜過(guò)濾截留活性污泥，不設(shè)置二沉池。MBR工藝可以實(shí)現(xiàn)污水預(yù)處理、生化處理和膜過(guò)濾的有機(jī)結(jié)合。隨著膜技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的不斷提高，MBR污水處理技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已應(yīng)用于服務(wù)區(qū)污水處理工程。工藝流程見(jiàn)圖3。MBR的高效分離可以將污泥與水完全分離?；钚晕勰嗟慕亓艨梢蕴岣呋钚晕勰嗟臐舛?，強(qiáng)化出水水質(zhì)。MBR技術(shù)能有效分離HRT和SRT，縮短HRT，延長(zhǎng)SRT。SRT的生長(zhǎng)可以為生長(zhǎng)緩慢的硝化微生物的生長(zhǎng)和增值提供適宜的條件，提高工藝的脫氮效果，有效減少剩余污泥量和運(yùn)行成本。MBR工藝基本上可以解決傳統(tǒng)廢水生物處理工藝中存在的各種突出問(wèn)題。
MBR具有工藝自動(dòng)化程度高、集成化和模塊化程度高、占地面積小、出水穩(wěn)定、消毒后可直接回用、無(wú)污泥膨脹、優(yōu)良的硝化反硝化功能和除磷能力、較好的耐低溫性和抗沖擊負(fù)荷能力等優(yōu)點(diǎn)。但該技術(shù)存在一次性投資高、能耗大等問(wèn)題，影響其廣泛推廣。但隨著膜生產(chǎn)技術(shù)的提高和生產(chǎn)成本的降低，在高速服務(wù)區(qū)污水處理中得到應(yīng)用。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析證明，其投資回收期短，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和節(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)和功能的生態(tài)污水凈化技術(shù)。服務(wù)區(qū)污水經(jīng)化糞池和調(diào)節(jié)池預(yù)處理后，進(jìn)入人工濕地。污水通過(guò)濕地土壤介質(zhì)的攔截和吸附、附著在土壤和植物根系上的功能微生物的生物轉(zhuǎn)化和降解、植物根系的吸附和吸收而得到凈化。該技術(shù)既能降解污水中的污染物，又能創(chuàng)造良好的生態(tài)景觀環(huán)境，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，人工濕地在國(guó)內(nèi)外城市污水深度處理中得到了廣泛應(yīng)用。具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單、能耗低的特點(diǎn)，污染物去除效果好、作用持久。從20世紀(jì)30年代開(kāi)始，國(guó)外就開(kāi)展了服務(wù)區(qū)污水人工濕地處理技術(shù)和設(shè)備的研究。經(jīng)過(guò)多年的研究和工程應(yīng)用，該技術(shù)在服務(wù)區(qū)取得了良好的處理效果污水處理，能夠輕松適應(yīng)服務(wù)區(qū)污水水質(zhì)水量的波動(dòng)，保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定。近年來(lái)，人工濕地也在一些服務(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)過(guò)處理后全部回用，實(shí)現(xiàn)了“零排放”，為全國(guó)高速公路服務(wù)區(qū)污染治理起到了示范作用。
土壤滲透
土壤滲濾技術(shù)是一種人工強(qiáng)化污水生態(tài)處理技術(shù)，是由污水土地處理技術(shù)逐步衍生而來(lái)，也稱(chēng)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，通過(guò)布水裝置引入土壤滲濾系統(tǒng)。有機(jī)物、氮、磷等。通過(guò)土壤、微生物等的綜合化學(xué)、物理和生物作用，可以有效去除。經(jīng)集水管收集、消毒后，可作為中水回用。由于其成本低、操作簡(jiǎn)單，得到了廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外土壤滲濾工程的運(yùn)行結(jié)果表明，土壤滲濾系統(tǒng)能有效去除污水中的有機(jī)物、氨氮、總磷和病原體。近年來(lái)，江西鄱陽(yáng)服務(wù)區(qū)、江西澎湖服務(wù)區(qū)、廣東湯漾服務(wù)區(qū)相繼建成集污水處理和中水回用、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(guò)人工手段控制生物氧化過(guò)程，污水中的有機(jī)物在穩(wěn)定塘經(jīng)過(guò)絮凝沉淀后被部分去除，并在好氧微生物、厭氧微生物、浮游生物和植物的共同作用下進(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)行費(fèi)用低、維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在服務(wù)區(qū)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。
與生物處理法相比，生態(tài)處理法在綜合性能上具有明顯優(yōu)勢(shì)，但其占地面積大、易受氣候條件影響等缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了其在服務(wù)區(qū)污水處理尤其是北方地區(qū)的應(yīng)用。因此，如何從節(jié)約集約用地、提高水質(zhì)處理的穩(wěn)定性和有效性等方面，有效解決生態(tài)處理技術(shù)的瓶頸問(wèn)題，提高生態(tài)處理技術(shù)在服務(wù)區(qū)污水處理的可行性和適用性，已成為公路行業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。
3.結(jié)論
高速公路服務(wù)區(qū)污水引起的環(huán)境問(wèn)題應(yīng)引起足夠的重視，其處理是保證服務(wù)區(qū)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中周邊生態(tài)環(huán)境不被污染的重要一環(huán)。服務(wù)區(qū)污水處理流程的選擇直接影響污水處理效果和可用性。工藝的選擇需要系統(tǒng)全面的考慮。應(yīng)考慮服務(wù)區(qū)的自然環(huán)境、氣候特征、土地可用性、污水質(zhì)量要求和其他因素。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，保證冬季低溫時(shí)的污水處理效果。發(fā)達(dá)地區(qū)可以?xún)?yōu)先采用MBR技術(shù)，欠發(fā)達(dá)地區(qū)可以?xún)?yōu)先采用生態(tài)處理技術(shù)。(來(lái)源:中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院；齊魯運(yùn)輸服務(wù)發(fā)展集團(tuán)有限公司】
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