浅谈福建省高速公路服务区污水处理工艺应用现状与对策

2022-02-20黄铿杰

福建交通科技 2022年11期

■黄铿杰

（福建省交通科研院有限公司，福州 350004）

服务区是高速公路为往来车辆及人员提供休息、餐饮、加油等服务的重要场所，由于高速公路服务区一般地点相对独立，且远离市区，场内产生的污水无法进入地方市政污水处理系统，若不经过处理排放容易污染附近河流、农田，对地方环境产生不利影响[1]。因此，本文对福建省高速公路服务区污水处理设施运行现状进行调研，并针对其存在的问题提出工艺改造思路，以期为服务区污水处理提供借鉴。

1 高速公路服务区污水水质特性

1.1 污水组成及特点

高速公路服务区污水主要由司乘人员和服务区内管理人员活动产生。服务区污水一般由餐饮污水、粪便污水、加油站清洗污水和洗车废水等组成，其污染物主要有：悬浮物、氨氮、碳氢化合物、蛋白质、动植物油、微生物、无机盐等[2]。服务区污水具有以下特点：水质水量受昼夜、季节及节假日影响而产生波动，冲击负荷高，且水量因车流量逐年增加也呈现逐年增加的趋势[3]。

1.2 污水处理要求

根据高速公路环保验收技术规范[4]，服务区污水水质监测指标主要有：pH 值、CODcr、BOD5、SS、NH3-N、石油类、动植物油类。服务区污水属于一般生活污水，处理后根据环评内容要求和服务区实际用水需要，其出水水质一般按GB 8978-1996 一级排放标[5]准或GB 18918-2002 一级A 标准[6]进行设计。高速公路服务区污水进出水质要求如表1 所示。

表1 服务区污水进出水质（单位：mg/L）

2 福建省高速公路服务区主要污水处理工艺

通过对福建省高速公路服务区调研，目前的污水处理工艺主要有：A/O 工艺、A2O 工艺、A2O+MBBR 工艺、A/O+MBR 工艺、SBR 法。

2.1 A/O 工艺

A/O 工艺在目前福建省高速公路服务区污水处理中应用最为广泛，其主要通过厌氧池中厌氧性细菌的共同作用，将有机物最终转化为二氧化碳、水、硫化氢和氨，不仅去除部分有机物和悬浮物，而且将有机物由大化小，提高了污水可生化性。在好氧池中，通过好氧菌、硝化菌等各种菌群的作用，大大降低污水中有机物，同时实现脱氮的目的，其工艺流程如图1 所示。该工艺系统简单，抗冲击能力强，占地小，运行费用低，且不易发生活性污泥丝状膨胀[7]。但也存在明显的缺陷：调节池对减缓水力负荷冲击的作用不明显；沉淀池污泥容易上浮，SS 去除率低；A 级生化池含有的DO，影响了反硝化效果；污水处理效果得不到稳定保证，部分难降解物质的降解率低。滕家喜等[8]应用A/O 生物接触氧化工艺处理高速公路收费站污水，其出水水质仅能达到GB 8978-1996 中的二级排放标准。

图1 A/O 工艺流程

2.2 A2O 工艺：

A2O 工艺是在A/O 工艺中加一缺氧池，通过硝化、反硝化、摄磷和释放磷等生化过程，将好氧池中的部分混合液回流至缺氧池，从而提高了脱氮除磷效果，其工艺流程如图2 所示。该工艺总水力停留时间短，相比较于A/O 工艺，反硝化效果更佳，但占地面积增加，且污泥容易上浮，浊度相对较高。饶学平[9]应用A2O 生化处理工艺处理高速公路服务区污水，其出水水质能达到GB 8978-1996 中的一级排放标准。

图2 A2O 工艺流程

2.3 A2O+MBBR 工艺

该工艺是在A2O 工艺基础上进行的改良，通过向好氧池中投加一定比例的悬浮载体以提高水中溶解氧的利用率，并增加了好氧池中的生物种类及数量，因此好氧池的处理效率相对更高，其工艺流程如图3 所示。该工艺容积负荷高；耐冲击性强，运行可靠，性能稳定；好氧池容积利用充分。但好氧池中的生物填料一般要达到67%以上填充率，容易造成局部堵塞。田冬军等[10]应用基于MBBR 工艺模块化污水处理系统处理高速公路服务区污水，突破了易堵塞和配水不均等问题，出水水质达到中水回用效果，产生了一定的经济效益。

图3 A2O+MBBR 工艺流程

2.4 A/O+MBR 工艺

A/O+MBR 工艺是在A/O 工艺中增加MBR 膜池，目前福建省高速公路已有部分服务区采用该工艺进行提升改造，污水经过A/O 工艺的生化处理后通过MBR 膜实现泥水分离，加强了污水处理效果，其工艺流程如图4 所示。张远国[11]通过对A/O+石英砂过滤器改造成A/O+MBR 膜工艺，提高了出水效果，出水水质优于GB 18918-2002 中的一级A 标准。

图4 A/O+MBR 工艺流程

该工艺相较于传统污水处理工艺，具有如下优缺点[12]。优点：占地小，不易受场地限制；产生的剩余污泥较少；出水稳定且优质；MBR 膜可进一步去除氨氮及难降解有机物；易于自动化操作；福建省高速公路大多采用A/O 工艺，故易于进行升级改造。缺点：相对于传统污水处理工艺，膜造价较高；膜表面容易产生浓差极化层，需要定期进行清洗维护。

2.5 SBR 法

SBR 法是一种集初沉、生物反应、二沉等功能于同一反应池中交替运行的间歇性活性污泥污水处理技术，其工艺流程如图5 所示。该工艺出水水质较好且运行稳定；流程简单，占地少，造价和运行费用低廉；耐冲击负荷；容易操作和维护管理。该工艺不足之处在于需要专门的滗水器进行排水；要求严格的自动化控制；容易产生浮渣[13]。

图5 SBR 工艺流程

3 各污水处理工艺水质处理效果对比

本文对福建省高速公路运行正常的各工艺污水进出口水质进行了抽样监测，监测情况如表2 所示。

表2 福建省高速公路服务区污水水质监测情况

根据监测结果，A/O+MBR 和SBR 工艺的NH3-N、CODcr、SS 和BOD5的去除率相对高于A/O、A2O 和A2O+MBBR 工艺，其中A/O+MBR 工艺出水水质能达到GB 18918-2002 中的一级A 标准，A2O、A2O+MBBR和SBR 工艺出水水质能达到GB 8978-1996 中的一级排放标准。

4 存在问题

目前福建省高速公路服务区污水处理设施除新建和部分重新改造外，其余大部分均出现损坏、处理能力不足、缺少专业人员维护管理等问题，因此服务区污水处理设备经常处于不运转状态，出水水质无法满足相应排放标准要求，具体问题包括如下：（1）污水设备厂家技术水平有所欠缺。污水处理工艺设备安装不规范，采用地埋玻璃钢一体化，池体小，设计负荷不够，功能仅够充当化粪池；场区内污水管路混乱，污水没有连入污水处理设备而直排至场区外；广泛使用的A/O 工艺停留时间短，能处理的污染物有限，不能达标处理。（2）污水处理设备老旧。设备安装时间较久，多采用地埋设备，设备长期处于潮湿状态，污水处理过程中有H2S、SO2等气体，造成设备生锈腐蚀。（3）污水处理能力不足。部分路段车流量增长速度较快，超过污水设施处理能力，污水处理设施超负荷运行导致设备损坏。（4）管理不当。未开展污水处理设施运维服务，水泵、风机、电控等系统瘫痪无专人管理，多处于停电状态导致设备损坏。

5 服务区污水工艺改造建议

污水处理工艺应根据项目的污水组成形式、不同服务区污水设计的进、出水水质要求和水量大小以及服务区可提供的用地面积等诸多因素进行综合考虑，针对现阶段高速公路污水处理设施运行存在的问题，提出如下建议：（1）各高速公路服务区污水处理设施应根据场站的环境和车流量信息选择工艺和处理能力等，提出针对性方案；（2）目前大部分服务区采用地埋式A/O 处理工艺，应尽可能利用原先的A/O 处理设施进行维修或升级改造，节约成本；（3）根据高速公路场站的污染因子特性，应加强氨氮的去除，最经济可行的方法是加大A/O 生化池内循环，保证生物系统具有一定量的污泥量；（4）多利用污水处理组合工艺，尽可能使用模块化处理方法，如增加膜过滤模块去除剩余的悬浮物、油类等物质，以确保水质达标；（5）采用工艺自动化程度要高，操作管理方便，减轻管理负担；（6）增加在线监控系统，确保设施正常运行。