高速公路服务区污水生物生态处理技术

随着我国高速公路的快速发展，服务区与高速公路建设同步建设和运营，污水带来的环境问题已引起重视，亟待解决。服务区废水无法纳入市政管网统一收集处理，需采用合适的处理工艺排放或作为回用水使用。

1.服务区污水特征及处理中存在的问题

服务区污水主要包括粪便污水、厨房废水和洗涤废水，其特点是:

(1)污水量少，为5-300 m3/d；

(2)水质和水量受天气、季节、时间段等影响。，波动性大，不均匀系数大；

(3)由于餐饮废水和粪便废水所占比例较大，废水中有机物和氨氮浓度较高，洗车修配和加油站的冲洗废水中含有含油污染物；

(4)污水具有良好的可生化性。

现有服务区污水处理设施在运行过程中存在以下问题:

(1)部分已建处理设施陈旧，少数服务区污水经普通化粪池处理后直接排放，出水难以达标，周边环境污染严重；

(2)处理工艺设计不当，设计规模不能满足实际污水量，处理设施超负荷运行；

(3)污水处理工艺中电耗高，设备易腐蚀等。，导致输送管道维护费用高，处理设施长期闲置停工；

(4)污水处理工艺需要专业的运输和管理，服务区没有配备专业的管理人员。

2.服务区污水处理流程分析

服务区污水处理工艺的选择应根据水质水量、出水用途、处理工艺特点、服务区总体规划和建筑特点等进行优化。，尽可能实现出水的循环利用。服务区污水处理技术主要包括生物处理技术和生态处理技术。生物处理技术主要包括生物接触氧化、SBR和MBR，生态处理技术主要包括人工湿地、土壤渗滤和稳定塘。

2.1生物处理技术

生物接触氧化

生物接触氧化法是生物膜法的一种。在污水与池中填料上的生物膜充分接触的过程中，污水中的有机污染物和氮在微生物的作用下被去除。目前是高速服务区污水处理广泛采用的技术。工艺流程见图1。该技术应用于服务区污水处理时一般采用A/O(缺氧-好氧)运行方式，可以依次实现缺氧反硝化和好氧硝化反应，脱氮效果较好。运行时，好氧区和缺氧区之间应设置回流与氧化池接触，以保证缺氧区的生物脱氮，根据污水量可采用连续或间歇运行。

生物接触氧化法的优点是污染物去除效率高，运行费用低，污泥产量少，占地少。该工艺出水水质可达到《污水综合排放标准》一级A标准。但其出水SS高，对废水水质水量波动的适应性差，出水水质不稳定。生物填料容易堵塞，填料需要定期更换；设备维护成本高，操作繁琐。

丁苯橡胶

SBR技术是将进水、反应、沉淀、排水、空转等过程依次放在同一个反应器中的活性污泥法。污水中的污染物主要在进水和反应阶段降解，适用于废水分散、排放量小的废水处理。因此在高速公路服务区污水处理得到了应用，潜力巨大。工艺流程见图2。SBR反应器中污泥浓度高，可交替形成好氧、缺氧和厌氧环境，对氮污染物有较好的去除效果。间歇运行方式能更好地抵御服务区污水水质水量的波动，达到更好的出水水质。

SBR工艺具有自动化程度高、泥水分离效果好、无污泥膨胀、抗冲击负荷能力强、脱氮除磷效果好、占地面积小等优点。经该工艺处理后的出水可达到消毒后的排放标准。这种工艺存在工程造价高、自动控制要求高、对操作人员和管理人员的专业水平要求高、日常维护需要专业技术人员操作等缺点。

MBR

MBR是膜过滤与生物处理相结合的污水处理技术，通过膜过滤截留活性污泥，不设置二沉池。MBR工艺可以实现污水预处理、生化处理和膜过滤的有机结合。随着膜技术和自动控制技术的不断提高，MBR污水处理技术日趋成熟，应用越来越广泛，已应用于服务区污水处理工程。工艺流程见图3。MBR的高效分离可以将污泥与水完全分离。活性污泥的截留可以提高活性污泥的浓度，强化出水水质。MBR技术能有效分离HRT和SRT，缩短HRT，延长SRT。SRT的生长可以为生长缓慢的硝化微生物的生长和增值提供适宜的条件，提高工艺的脱氮效果，有效减少剩余污泥量和运行成本。MBR工艺基本上可以解决传统废水生物处理工艺中存在的各种突出问题。

MBR具有工艺自动化程度高、集成化和模块化程度高、占地面积小、出水稳定、消毒后可直接回用、无污泥膨胀、优良的硝化反硝化功能和除磷能力、较好的耐低温性和抗冲击负荷能力等优点。但该技术存在一次性投资高、能耗大等问题，影响其广泛推广。但随着膜生产技术的提高和生产成本的降低，在高速服务区污水处理中得到应用。技术经济分析证明，其投资回收期短，具有良好的经济效益和节水效果。

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和功能的生态污水净化技术。服务区污水经化粪池和调节池预处理后，进入人工湿地。污水通过湿地土壤介质的拦截和吸附、附着在土壤和植物根系上的功能微生物的生物转化和降解、植物根系的吸附和吸收而得到净化。该技术既能降解污水中的污染物，又能创造良好的生态景观环境，具有一定的经济效益。近年来，人工湿地在国内外城市污水深度处理中得到了广泛应用。具有投资少、运行费用低、操作简单、能耗低的特点，污染物去除效果好、作用持久。从20世纪30年代开始，国外就开展了服务区污水人工湿地处理技术和设备的研究。经过多年的研究和工程应用，该技术在服务区取得了良好的处理效果污水处理，能够轻松适应服务区污水水质水量的波动，保证出水水质的稳定。近年来，人工湿地也在一些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，甚至经过处理后全部回用，实现了“零排放”，为全国高速公路服务区污染治理起到了示范作用。

土壤渗透

土壤渗滤技术是一种人工强化污水生态处理技术，是由污水土地处理技术逐步衍生而来，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，通过布水装置引入土壤渗滤系统。有机物、氮、磷等。通过土壤、微生物等的综合化学、物理和生物作用，可以有效去除。经集水管收集、消毒后，可作为中水回用。由于其成本低、操作简单，得到了广泛的应用。国内外土壤渗滤工程的运行结果表明，土壤渗滤系统能有效去除污水中的有机物、氨氮、总磷和病原体。近年来，江西鄱阳服务区、江西澎湖服务区、广东汤漾服务区相继建成集污水处理和中水回用、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手段控制生物氧化过程，污水中的有机物在稳定塘经过絮凝沉淀后被部分去除，并在好氧微生物、厌氧微生物、浮游生物和植物的共同作用下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、运行费用低、维护简单的特点。在服务区污水处理工程中，稳定塘污水处理技术有着非常广阔的应用空间。

与生物处理法相比，生态处理法在综合性能上具有明显优势，但其占地面积大、易受气候条件影响等缺点严重限制了其在服务区污水处理尤其是北方地区的应用。因此，如何从节约集约用地、提高水质处理的稳定性和有效性等方面，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的可行性和适用性，已成为公路行业和技术领域研究开发的热点和趋势。

3.结论

高速公路服务区污水引起的环境问题应引起足够的重视，其处理是保证服务区运营过程中周边生态环境不被污染的重要一环。服务区污水处理流程的选择直接影响污水处理效果和可用性。工艺的选择需要系统全面的考虑。应考虑服务区的自然环境、气候特征、土地可用性、污水质量要求和其他因素。如北方地区可选择生物处理工艺或生物-生态组合工艺，保证冬季低温时的污水处理效果。发达地区可以优先采用MBR技术，欠发达地区可以优先采用生态处理技术。(来源:中国海洋大学环境科学与工程学院；齐鲁运输服务发展集团有限公司】

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