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高速公路服务区污水生物生态处理技术

发布时间:2021-4-7 14:40:39  中国污水处理工程网

  我国高速公路得到迅猛发展,服务区随高速公路建设同步进行建设运营,产生污水引发的环境问题已引起重视并亟待解决。服务区废水无法纳入市政管网进行统一收集处理,需采用适宜的处理工艺达标处理外排或作为回用水利用。

  1、服务区污水特征与处理中存在问题

  服务区污水主要包括粪便污水、餐厨废水、冲洗废水,其特点为:

  (1)污水量不大,污水量介于5~300m3/d之间;

  (2)水质、水量受天气、季节、时段等影响具有较大波动性,不均匀系数较大;

  (3)因餐饮废水、粪便污水所占比重大,污水中有机物、氨氮浓度较高,且洗修车及加油站的冲洗废水中含油类污染物;

  (4)污水可生化性较好。

  已建服务区污水处理设施在运行过程存在问题主要为:

  (1)部分已建处理设施陈旧,且少数服务区污水仅经普通化粪池处理后直接外排,出水难达标对周围环境污染严重;

  (2)处理工艺设计不当,设计规模无法满足实际污水量,处理设施超负荷运转;

  (3)污水处理过程耗电量大,设备易腐蚀等致使运管维护费用高,处理设施长期闲置停用;

  (4)污水处理工艺需专业运管,服务区未配备专业管理人员。

  2、服务区污水处理工艺分析

  服务区污水处理技术的选取应根据服务区的水质水量、出水用途、处理技术特点、服务区整体规划及建筑特点等进行优化选取,尽可能的实现出水的回收再利用。服务区污水处理技术主要分为生物处理技术、生态处理技术。生物处理技术主要包含生物接触氧化法、SBR、MBR,生态处理技术主要包含人工湿地、土壤渗滤、稳定塘。

  2.1 生物处理技术

  2.1.1 生物接触氧化

  生物接触氧化法为生物膜法的一种,在污水与池中填料上的生物膜充分接触过程中,污水中有机污染物、氮在微生物的作用下得以去除,目前为高速服务区污水治理最广泛采用的技术,工艺流程见图1。该技术应用于服务区污水治理中一般采用A/O(缺氧-好氧)运行方式,可依次实现缺氧反硝化、好氧硝化反应,可具有较好的脱氮效果。运行中应在接触氧化池的好氧区和缺氧区之间应设置回流,以保证缺氧区的生物脱氮作用,且可根据污水量采取连续或间歇运行。

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  生物接触氧化法的优点主要为污染物去除效率高,运行费用低,污泥产量较少,占地面积少。该工艺出水水质可达到《污水综合排放标准》一级A标准。但其存在出水SS较高,且对污水水质水量波动适应性差,出水水质不稳定;生物填料易堵塞,且需定期更换填料;设备维修成本较高,且操作繁琐。

  2.1.2 SBR

  SBR技术是把进水、反应、沉淀、排水、闲置等工序置于同一反应器中依次交替进行的活性污泥法,污水中污染物主要在进水、反应阶段得以降解,适用于废水产生分散,且排放量不大的污水治理,因此在高速公路服务区污水处理中得到应用且极具潜力,工艺流程见图2。SBR反应池中污泥浓度高,可交替形成好氧、缺氧及厌氧环境,对氮污染物具有较好的去除效果;其间歇运行方式可较好的抵抗服务区污水水质水量的波动,达到较好的出水水质。

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  SBR工艺优点为自动化程度高、泥水分离效果好、无污泥膨胀、抗冲击负荷强,脱氮除磷效果好、占地面积小等。该工艺处理出水经消毒后可达标排放。该工艺存在工程造价较高,自控要求高,对操作管理人员专业水平要求高,日常维护需专业的技术人员操作等缺点。

  2.1.3 MBR

  MBR为膜过滤与生物处理相结合的污水处理技术,其通过膜过滤截留活性污泥而无需设置二沉池。MBR工艺可实现污水的预处理、生化处理和膜过滤的有机结合。随膜技术及自动化控制技术的不断提高,MBR污水处理技术日趋成熟、其应用日益广泛,已被应用于服务区污水处理工程中,工艺流程见图3。MBR利用膜的高效分离使泥水分离彻底,截留活性污泥提高其浓度的同时可强化出水水质;MBR技术可将HRT、SRT有效分离,缩短HRT同时延长SRT,SRT的增长可为慢生型的硝化微生物的生长增值提供适宜条件提高工艺脱氮效果,同时还可有效降低剩余污泥量,降低运行费用。MBR工艺可基本解决传统污水生物处理工艺存在的各类突出问题。

  MBR工艺自动化程序高,可高度集成及模块化,占地面积少,出水稳定且经消毒后可直接回用,无污泥膨胀,具备优良的硝化和反硝化脱氮功能和除磷的能力,耐低温效果相对较好,耐冲击负荷好等优点。但该技术存在一次性投资建设高及能耗大等问题影响了其广泛的普及,但随膜生产技术的提高和生产成本的降低,其已在高速服务区污水治理中得到应用,经技术经济分析证明其投资回收期较短,具有良好的经济效益与节水效果。

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  2.2 生态处理技术

  2.2.1 人工湿地

  人工湿地是一种模拟自然湿地结构功能的生态净化污水的技术,服务区污水经化粪池、调节池进行预处理后,投配到人工湿地中,通过湿地中的土壤介质的截留、吸附,土壤中及植物根系上附着功能微生物的生物转化降解,植物根系的吸附、吸收等作用对污水进行净化。该技术在对污水中污染物降解的同时,可营造良好的生态景观环境,并具有一定的经济效益。人工湿地近年已被被国内外广泛应用于城市污水的深度处理,其具有投资低、运营成本低、操作简易、能耗低的特点,且对污染物去除效果良好且功能持久。自20世纪30年代开始,国外已开展服务区污水人工湿地处理技术及装置研究。经多年研究与工程应用,该技术对服务区污水处理中已取得较好的处理效果,可从容适应服务区污水的水质水量波动,并保证出水水质稳定。近几年,人工湿地也已在部分服务区污水处理工程中得到应用,如安徽潜山服务区、湖北孝感服务区、江西庐山服务区等,均取得了良好的污水处理效果,甚至经处理后全部回用,达到“零排放”,在全国高速公路服务区的污染控制中起到了示范作用。

  2.2.2 土壤渗滤

  土壤渗滤技术为人工强化型污水生态处理技术,其由污水土地处理技术逐步衍生而来,其也称为土壤含水层处理技术。服务区污水经化粪池或水解池预处理后由布水装置引入土壤渗滤系统,通过土壤、微生物等的化学、物理及生物的综合作用实现对有机物、氮、磷等的有效去除,经集水管收集经消毒处理后可作为中水回用。因其成本较低,操作简便,已得到广泛应用。国内外土壤渗滤工程运行结果表明土壤渗滤系统可对污水中的有机物、氨氮、总磷以及病原体都具有良好的去除效果。近年江西鄱阳服务区、江西彭湖服务区、广东仰塘服务区先后建设了集污水处理、中水回用、景观观赏于一体的土壤渗滤处理系统。

  2.2.3 稳定塘

  稳定塘技术是通过人工方式对生物氧化过程进行掌控,污水中有机物在稳定塘中经过絮凝、沉淀后得到部分去除,同时在好氧微生物、厌氧微生物、浮游生物及植物的共同作用下得到进一步降解的污水生态处理技术。稳定塘污水处理系统具有投资少、运行成本较低,维护简易等特点,在服务区的污水处理工程中,稳定塘污水处理技术有着非常广阔的应用空间。

  生态处理法较生物处理法在综合性能上占有明显优势,但其占地面积大、易受气候条件影响的短板严重限制了其在服务区污水处理中的应用,尤其在北方地区更甚。故如何从节约集约利用土地、提高水质处理稳定性和有效性方面出发,有效解决生态处理技术的瓶颈问题,提高生态处理技术在服务区污水处理中的可行性、适用性,已成为公路行业及技术领域内研发的热点和趋势。

  3、结论

  高速公路服务区污水引起的环境问题应得到足够重视,其处理工作是保证服务区运营中不对周边生态环境造成污染的重要组成部分。服务区污水处理工艺的选择直接影响污水处理效果及可利用度,工艺的选择需系统全面的进行考虑,应考虑服务区所在地区的自然环境、气候特征、土地可利用情况、出水水质要求等因素,如北方地区可选择生物处理工艺或生物-生态组合工艺以保证冬季低温条件下的污水处理效果;发达地区可优先考虑MBR工艺等欠发达地区可优先考虑生态处理技术等。(来源:中国海洋大学环境科学与工程学院;齐鲁交通服务开发集团有限公司)

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