高速公路附属区污水处理技术

高速公路附属区污水处理技术
任雪松;徐亮;王钦涛;陈静;谢明亮
【摘要】针对高速公路附属区污水的特点分析其处理存在问题,并对现有高速公路附属区污水处理工艺和多点进水A/O工艺进行比较分析,发现多点进水A/O工艺具有运行稳定、去除率高、运行成本低等特点,适用于高速公路附属区的污水处理.【期刊名称】《交通节能与环保》
【年(卷),期】2011(000)003
【总页数】4页(P34-37)
【关键词】高速公路附属区污水处理;多点进水A/O工艺;生物接触氧化;人工湿地;SBR
【作者】任雪松;徐亮;王钦涛;陈静;谢明亮
【作者单位】湖北省公路管理局科研所,湖北武汉430030;湖北省公路管理局科研所,湖北武汉430030;湖北省公路管理局科研所,湖北武汉430030;湖北省公路管理局科研所,湖北武汉430030;湖北省公路管理局科研所,湖北武汉430030
【正文语种】中文
0 引言
近年来，我国高速公路建设发展迅速，人们对公路环境问题的认识逐渐加深。

高速公路附属区生活污水排放问题引起了人们广泛关注［1］。

高速公路附属区一般远离城市，附近无配套的污水处理系统，污水如果不经处理就地排放，则会对周围环
境产生不利影响，甚至造成纠纷，影响附属区正常的运行［2］。

根据对我省高速公路的生活污水处理设施的调查发现污水处理达标率低、设备闲置，污水处理设施的施工和使用维护不规范等问题较为严重造成了投资的浪费和二次污染。

为此，结合我省高速公路附属设施污水和污水处理的具体情况，经过探讨、分析，提出比较适合高速公路附属区污水处理的工艺和技术的意义重大。

1 高速公路附属区污水的特点
高速公路服务区是附属区中的人流量最大的，产生的污水量大波动也大，水质较其他附属区复杂，处理技术较困难，因此，高速公路附属区污水特点以服务区的污水为代表来介绍。

高速公路服务区用水主要为餐饮用水、管理人员生活用水、宾馆客房用水、洗车用水、道路浇洒用水、消防和绿化用水、公共卫生间冲厕用水等处，其中卫生间冲厕用水比例最大。

服务区污水主要由冲厕废水、餐饮洗涤废水、洗车废水和加油站清洗废水组成，氨氮浓度较高。

高速公路服务区污水受服务人口、季节、天气等因素的影响，水质、水量变化波动较大。

2 高速公路附属区污水处理中存在的问题
目前，我省修建的高速公路附属区均投资建设了配套的污水处理设施，但是目前高速公路附属区污水处理存在以下几方面的问题［1－3］:
(1)部分早期建设的高速公路附属区一般没有设置污水处理装置或只设置了化粪池对产生的污水进行处理。

经化粪池处理后的出水不能完全达标排放，对周围环境污染比较严重。

(2)污水处理设备的选择和工艺的设计存在明显不确定性。

难以确定附属区的污水排放量，若对附属去污水日处理估计不够，会对处理系统带来较大的冲击负荷。

(3)污水处理设备对运行管理要求较高，而在实际运行过程中往往缺乏专业人员的管理维护，导致设备的不正常运转，或者出现问题后不能及时发现，维修等使其无
法正常使用［4］。

(4)污水处理设施的运行费用较高，主要是耗电量大，电费高［5］。

3 高速公路污水处理工艺设计原则
结合高速公路附属区污水的特点及现有处理设施存在的问题，高速公路附属区污水处理工艺的设计应满足以下几点要求［1］:
(1)根据附属区的污水水量、水质以及受纳水体的功能和排水去向的要求确定技术
可行、经济合理的处理工艺;
(2)本着“循环经济”和“节能减排”的原则，尽可能实现污水资源化;
(3)在设计时，处理设备应能适应水量、水质的较大幅度波动，适当增加污水设计
处理能力，确定合理的设计参数，避免二次投资和资源浪费;
(4)工艺简单，处理效果稳定，具有较强的脱氮除磷的能力;
(5)工艺自动化程度高，设备维修管理简便;
(6)工程选址要按照工程设计的有关规定，充分考虑污水输送，处理后回用，消防
安全等因素，尽可能少占地，减少工程投资;
(7)污水处理设施与高速公路附属区、周围环境和景观要求和谐统一。

4 高速公路附属区污水处理常用工艺
现在，应用于高速公路附属区污水处理的工艺主要有地埋式生物接触氧化、序批式活性污泥法(SBR)、人工湿地等 3 种［2，6］。

(1)地埋式接触氧化
目前很多附属区污水采用地埋式一体化生物接触氧化污水处理装置进行处理。

该类装置的处理工艺流程见图1。

图1 地埋式接触氧化工艺流程图
地埋式一体化生物接触氧化法是目前高速公路附属区污水处理采用最多的一种方法。

该工艺和普通的活性污泥法相比具有留时间短;体积负荷高;抗冲击能力强;剩余污泥
产量少;不会发生活性污泥法中常出现的污泥膨胀问题;运行维护简单等优点［5］。

该工艺虽然被广泛应用，但它也存在明显的缺陷:不能适应污水水质水量的波动变化;沉淀池效果不理想;布水、曝气不易均匀，影响处理效果;生物填料可能堵塞，且需定期更换，费用大;埋于地下的机电设备一旦出故障，维修更换复杂［7，8］。

因此，地埋式一体化处理装置受设备质量和运行管理因素影响较大，污水处理率和处理效果难以长期保证。

(2)地埋式SBR
地埋式SBR工艺 (序批式活性污泥法)是一种将初沉、反应和二沉等工序放在同一
反应器中交替进行的间歇性活性污泥法工艺，其处理工艺流程见图2。

图2 地埋式SBR工艺流程图
SBR的操作模式由进水、反应、沉淀、排水、待机5个基本过程组成，一切过程
都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应池中依次进行，不需要设置初沉池、二沉池，节约了空间。

污染物随时间顺序经历好氧、厌氧阶段，可强化脱氮除磷反应。

由于间歇运行，对水质水量有较强的抗冲击负荷性。

SBR法操作简单、灵活，易实现
自动化;处理构筑物构成简单，占地少，造价和运行费较低;不易产生污泥膨胀;耐冲击负荷等优点，但该工艺需滗水装置;自动化程度要求高;对管理人员素质要求高，
需专业人员定期维护。

(3)人工湿地
人工湿地是利用“土壤植物微生物”复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物同化分解和植物吸收等途径去除废水中的悬浮物、有机物、氮、磷和重金属等。

处理流程图见图3。

图3 人工湿地工艺流程图
人工湿地对有机物和氨氮的去除效率较高，并且其高效净化作用直接或间接的起到了强化和稳定出水的目的。

一方面，人工湿地的土壤和砂石料对出水有机质的截留
作用，保证了出水的稳定性;另一方面植被与土壤砂石料的组合净化效果(砂石过滤、微生物生化反应、植物吸收等)，保证了系统的高效性。

污水经人工湿地工艺处理后，水质达到《城市污水再生利用城市杂用水质》 (GB/T18920－2002)的要求，可用于洗车、冲厕和绿化等，但是该工艺的占地面积较大，预处理不好会造成人工湿地的堵塞，对植被要进行定期更换，运行成本较高。

5 工艺的比选
目前，应用于高速公路附属区污水处理的工艺主要有地埋式一体化生物接触氧化、序批式活性污泥法 (SBR)、人工湿地等。

基于我省高速公路附属区污水处理现有工艺主要存在:地埋式碳钢结构，易腐蚀，不便于检修;有机物和氨氮的去除不理想;需添加额外的碱度，运行成本高;自动化程度不高，对管理人员的要求较高;耐冲击程
度不高等缺点，本文提出了具有耐冲击负荷、处理水量灵活、有机污染物处理效率高、脱氮效果好、运行稳定、管理方便、投资和运行成本低等特点的多点进水
A/O处理工艺，其工艺流程如图4所示，出水水质达到《城市污水再生利用城市
杂用水质》 (GB/T18920－2002)的要求。

将地埋式一体化生物接触氧化、序批式活性污泥法 (SBR)、人工湿地和多点进水
A/O工艺进行比较分析见表1。

表1 4种处理工艺的比较分析项目地埋式一体化生化处理设备 SBR法人工湿地
多点进水A/O法系统概况工艺成熟运行简单实施结构简单，间歇运行实施结构
发杂，自动化程度不高采用PLC自控，操作方便水量适应性不能适应污水水量和水质的变化能适应水量的波动不能适应污水水量变化耐冲击负荷强，处理水量灵活出水水质不能有效的去除氮磷，出水水质不能得到长期保证处理效果相对较好，能保证氮磷的去除效果对污染物去除效率高，能保证氮磷的去除效果，但冬季处理水质相对较差对污染物去除效率高，对SS、氨氮和有机物的去除率较高结构方式
地埋式，不便检修地埋式，不便检修地上式，便于检修半地埋式或地上式，便于
检修占地面积较小较小较大较小设备维护需定期维护需定期维护，但管理易实行自动化运行成本需定期维护，植被需定期更换和修剪需定期维护运行成本较低
运行费用低运行成本较低运行费用较低
由表1中的对比分析发现，四种工艺都可用于高速公路附属区污水的处理。

在技
术上，四种工艺都是可行的，但多点进水A/O工艺技术上的优越性更明显。

多点
进水A/O工艺不仅能很好的适应附属区污水水量、水质的变化特性，并对污水具
有较好的去除效果，特别是对SS、氨氮和有机物具有很好的去除效果。

此外，多
点进水A/O工艺占地面积小，工艺管理、维护简单，因此应用于高速公路附属区
的污水处理更具发展前景。

6 多点进水A/O工艺的工作原理
多点进水A/O工艺的处理流程如图4所示，进水按照一定的流量分配系数分别进入各段缺氧区，将最后一段好氧池出水回流至第1段缺氧区。

进水中所含的氨氮
在各段的好氧区内通过硝化反应转化成为硝态氮，而后在下一段的缺氧区中，利用进入缺氧区的进水中的COD作为电子供体，进行反硝化反应，将硝态氮从水中脱除。

系统中每一段好氧区产生的硝化液直接进入下一段的缺氧区进行反硝化，因此，除最后一段好氧池外，该工艺在各段之间无需硝化液内回流装置，节约了建设投资和运行成本，并对总氮达到较高的去除率。

图4 工艺流程图
7 多点进水A/O工艺的应用
将多点进水A/O工艺应用到某高速公路新建服务区的污水处理，运行5个月后未排泥。

对系统的进出水水质进行采样监测，监测结果如表2所示。

表2 进出水水质监测结果 (单位:mg/L，pH为无量纲)项目 pH CODcr BOD5 SS
氨氮石油类进水6.87 147 52.0 61 10.6 1.16出水7.37 37 8.0 12 2.871 0.911
由表2可知，该工艺对污染物仍保持了较高的去除率，出水水质达到了《城市污
水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920－2002)的要求，对高速公路附属区的
污水处理效果较好。

8 结论
通过对现有高速公路附属区污水的特点及污水处理存在问题的分析，对常用污水处理工艺的进行比选，并对提出新工艺印证，得出以下结论:
(1)高速公路附属区污水处理的原则是根据高速公路污水的的特点选择实用、高效、低耗的污水处理工艺;
(2)地埋式一体化处理设备、SBR工艺、人工湿地、多点进水A/O工艺等方法处理高速公路附属去污水在技术上都是可行的，但综合比较来看，多点进水A/O工艺
耐冲击负荷、处理水量灵活、结构紧凑、维护管理简、脱氮效率高、出水水质稳定，更符合“环境友好，资源节约”的环保理念，是更适合高速公路附属区污水处理的工艺技术，具有较大的应用潜力。

参考文献:
【相关文献】
［1］马云，王慧觉，王宇云．高速公路服务区生活污水处理设施的全过程管理［J］．武汉理工
大学学报:交通科学与工程版，2002，31(6):1053－1056.
［2］陈肖飞，林新斌．高速公路服务区污水处理现状与对策［J］．现代交通技术，2007，
4(1):88－91.
［3］杨斌.高速公路附属区适用污水处理工艺与技术探讨［J］.公路交通技术，2008(2)，133－136.
［4］温可，张子云．高速公路附属区环境保护探讨［J］．交通环保，2003，24(增刊):210－211.
［5］赵琴．我国高速公路服务设施污水处理方法研究［D］．西安:长安大学，2003.
［6］杨斌．高速公路服务区适用污水处理工艺与技术探讨［J］．公路交通技术，2008，
4(2):133－136.
［7］葛梅．高速公路生活区污水处理初探［J］．交通环保，1999，20(5):20－26.
［8］迟娟，张国照，李敏哲，等．膜生物反应器处理生活污水的实验研究和工程设计［J］．水处理技术，2005，3(10):76－78.。