高速公路附属设施污水处理“大变革”

文/张娇

获奖等级：三等奖

项目名称：高速公路附属设施污水高标处理与智能运维关键技术及其产业化应用

“高速公路附属设施污水高标处理与智能运维关键技术及其产业化应用”项目团队通过在全国分片区开展高速公路附属设施污水处理调研，摸清了污水排放的水质、水量特征；从处理设施配置情况及建设规模、采用的污水处理工艺、建设投资及建设模式等方面分析了目前我国高速公路附属污水处理设施的建设情况；从处理设施的设备运转性能、能耗水平及运营成本、污水处理效果等方面分析了其运行现状。

同时，该项目团队还结合我国高速公路附属设施建设养护特点，对现阶段我国高速公路服务区污水处理应用的工艺进行了适用性评价，并通过对设计阶段、建设阶段和运营阶段开展评估，总结了高速公路附属设施存在的关键问题。在此基础上，项目团队提出了处理技术和管理层面的解决方案和路径。

摸清现状与关键问题

该项目团队跟踪调查了我国7个省份239对服务区的污水处理设施现状，发现污水处理设施正常运行率仅有65%，污水处理达标率仅为60%。高速公路附属设施分散污水厂站亟待解决的关键问题主要包括三方面。首先，普遍采用的常规市政废水处理工艺不适用于高速公路附属设施污水处理。高速公路附属设施分散污水中氮、磷浓度普遍高于市政废水，同时浓度变化系数高达2倍至5倍，常规市政处理工艺无法实现稳定的污水处理。其次，高速公路附属设施污水产生量受天气、节假日等特殊因素影响大，高峰时段污水应急处理亟待解决。最后，附属设施间隔较远，污水处理厂站缺少专业的运维人员，无法实现有效的污水处理厂站运维管护。

对此，经过10余年的不懈努力，该项目团队因地制宜地研究出了高速公路污水处理的工艺技术和运营模式，构建了污水、运维、污泥的整体治理体系，形成了高速公路附属设施的“高标处理-智能运维管护-高峰水量应急处理”成套化处理技术，并成功解决了高速公路附属设施分散污水处理的共性问题，同时为小体量、多点分散式污水站的处理提供了借鉴。

形成四项创新成果

创新成果一 生物耦合化学侧流脱氮除磷强化工艺（BCFD）

基于生物反硝化除磷和内源反硝化理论（PHA内源强化），该项目团队以革新MUCT为主体技术研发出了适应北京市地标的《水污染综合排放标准》（DB11/307-2013）A排放标准的分散小型污水处理技术体系。该技术体系是一种在低碳氮比条件下实现深度脱氮除磷的污水处理工艺。

← 组图：BCFD工艺流程设备

通过研究，项目团队建立了生物耦合化学侧流脱氮除磷强化工艺的关键技术体系和设计参数，通过“一碳两用”和“内源反硝化”原理提高了脱氮除磷效果，使得系统在负荷冲击时能较好应对、保持稳定达标。此项研究在工艺有效性确定后开展了试验，不仅验证了该项工艺的有效性、适应性，还确定了工艺的效率及其关键影响参数，并不断优化工艺运行参数；建立了新型工艺的设计体系和运行管理体系，并针对高速公路附属设施分散污水处理的污水量，搭建了成套设备。

创新成果二 非碳源依赖污水深度生物脱氮技术工艺与关键设备集成

地标出水中总氮的排放要求，与服务区及管理所普遍面临的低碳氮比相矛盾，需另外投加碳源保障达标排放。为此，项目团队提出了“自养深度生物脱氮技术”。在此基础上，项目团队开展了自养深度生物脱氮关键技术体系和设计参数、脱氮性能、影响因素等研究，探究了自养反硝化工艺在实际生活废水处理中的应用潜力，开发了低成本、高效环保的深度脱氮工艺及适用于分散点源水质水量波动特点的集成设备。并通过成套化设备集成，针对不同水量的污水处理进行成套设计，最终实现了产业化生产及工程应用。

创新成果三 污水厂站智能运维管理技术与策略

项目团队将远程监控及智能化系统引入到污水厂站的运维管理中，通过信息技术、物联网技术和网络技术，实现从站点数据零星分散向集团大数据资源集中、从独立设备向物联网互联互通、从系统孤岛向系统全面集成、从业务需求支撑向决策分析支持的转变，建设了高起点、高标准地“智慧水务”管理体系；以长期研究为基础，建立了污水处理专家系统，为专业化解决运维提供智慧体系；针对污水处理的“最后一公里”，即分散型污水站剩余污泥处理问题，研发了移动污泥脱水车，实现了区域内污泥的减量化，并实现便于收集、集中运输……这套智能运维管理技术与策略，有效降低了污水厂站的运行成本，实现了污水厂站“建得起、管得起”。

←组图：移动式污水处理车

创新成果四 应急处理技术工艺与设备集成研究

高速公路附属设施在特殊时期和条件下会出现超水量问题，项目团队从问题出发，提出了快速启动、受温度影响较小、能够实现多点位处理的可移动污水应急保障设备；从高效、独立、工艺简单等角度出发，形成了应急保障技术及工艺，并将该技术与智能管理平台配合，实现了应急车智能化运行管理，高效地解决了高速公路服务区水质、水量波动大和阶段性处理能力超载的问题。

← 地图导航

← 工艺流程

← 组图：移动应急保障污水处理设备

已在38座附属污水处理厂站应用

该项目研究成果从源头技术、运维管护和水量高峰应急处理等层面，系统地解决了高速公路分散污水处理的关键难点，填补了多项技术空白。目前，该项目的研究成果已应用到北京高速公路38座附属污水处理厂站，涉及高速公路集宿地、管理所、服务区污水处理站，区域上覆盖了北京市延庆、密云、顺义、通州、大兴、房山、昌平等9个区，实现了北京高速公路附属设施高标准分散处理的要求，有效地守护了北京的碧水蓝天。

此外，该项目研究成果还实现了成套技术的集成与转化，建立了分散污水处理厂站智慧监控平台、污水高标应急处理移动车、分散厂站剩余污泥移动脱水处理车等系列产品，编撰了标准化运行维护手册，提升了交通部门及其下属单位的污水整治和运维的水平。国务院国资委中宏网、光明日报、千龙网、中国交通广播微博、首都建设报、劳动午报、中国科技财富杂志、北京青年报等10余家主流媒体报道了该项目的研究成果。

2018年至2020年，智能化分散式污水处理站建设及运营新增销售额共计7140.14万元，新增总利润1127.94万元。效益提升促进研发的投入，针对污水处理站的工艺、智能化运维管理系统、在线监控系统的建设，项目团队进行了持续性科研投入，共计731.66万元，实现了技术创新引领效益增长的良性循环。以运行的38个高速公路附属设施污水处理站统计，项目实施成果大幅减少了人员投入，减少外源碳源的使用，减少剩余污泥的处置量，连续3年运行成本每年减少10%，综合计算每年降低运行成本达到100余万元。

国家级高新技术企业

——北京市高速公路交通工程有限公司

北京市高速公路交通工程有限公司（以下简称“北高速”）成立于1992年，是北京市首都公路发展集团有限公司全资子公司，注册资本5000万元，国家级高新技术企业，2019年获得北京市首都劳动奖状。北高速拥有交通安全设施一级、环保工程一级、钢结构工程二级、建筑工程施工总承包三级，以及市政工程施工总承包三级等资质。主要从事公路安全设施、噪音治理、污水处理、景观河湖治理、钢结构工程、建筑工程，以及市政工程的施工建设和相关产品的研发、制造与销售。

北高速先后承接了国内29个省市区域的公路工程建设，积累了丰富的工程经验。截至目前，北高速共拥有十余个计算机软件著作权登记证书，获得国家专利50项。获交通运输部国检中心标志、标线、护栏、隔离栅、防眩板工程等施工检验合格证及工厂检验合格证。通过了质量、环境、职业健康安全管理体系认证，取得了安全生产标准化一级证书。此外，北高速还参与国家标准1项，行业标准1项，团体标准7项，获中国公路学会、北京公路学会等多项科学技术奖。