通过对高速服务区污水处理设施调查分析，指出了高速公路中水回用存在的主要问题，在对沈海高速某服务区排放污水的水质和水量进行 96h 的连续监测分析的基础上，提出采用 MBＲ 工艺为核心工艺的中水回用技术，阐述了其运行效果及中水回用的经济性，对相关区域污水处理有借鉴意义。
关键词:
高速公路; 服务区; 中水回用; MBＲ 工艺
随着环保要求的不断提高，以及水资源日益紧张，远离城市的高速服务区在带来巨大经济效益和社会效益的同时，也对周边环境产生了一定程度的污染。2015 年 4 月国务院印发《水污染防治行动计划》，其中第七条“促进再生水利用”中明确提出“推进高速公路服务区污水处理和利用”，服务区污水从处理后达标排放转为中水回用，用于厕所冲洗、绿 化、场地清扫、车辆冲洗等用水，以达到节约用水和使废水资源化的目的是今后的发展方向。
1 高速公路服务区污水水质情况
( 1) 服务区污水流量特征高速服务区污水总流量较小，受车流量、天气、季节、假期等诸多因素影响，污水流量变化系数大。根据时段不同服务区污水流量变化系数很大，对污水处理设施造成很大冲击负荷，设备开停频繁。
( 2) 服务区污水性质高速服务区污水主要来源自冲洗厕所污水和餐饮废水。污水中含有大量的生活杂质、悬浮物。冲洗公厕的粪便污水中含氨氮和色度较高。服务区进水 COD 值在 300 ～ 400mg /L 之间，进水氨氮值在 30 ～ 90mg /L 之间，属于高氨氮的生活污水，另外污水中动植物油的含量也较高。
( 3) 根据规范，生活污水水质设计值 COD 一般取值 300mg /L，但由于受服务区车流量影响，污水水质波动较大，且 COD 浓度偏差值较高，进水水质比一般作为中水源水的优质杂排水、生活污水恶劣，进水水质不稳定导致处理效果不理想。
2 服务区 MBＲ 工艺中水回用方案设计
江苏省高速公路某服务区排放的污水污染物主要有 COD、氮磷营养元素、悬浮物、动植物油，大肠菌群等。因此，服务区污水在进入水处理装置前需进入化粪池发酵处理，以降低进入主体生化工艺中的悬浮固体含量。通过对服务区来水进行 96h 的连续监测，预计该服务区废水排放水量约为 120m3 /d，设计水量处理能力按照 5m3 /h 进行设计。
2． 1 进出水水质
通过对沈海高速江苏段某服务区排放污水的水质进行 96h 的监测，该服务区进水水质见图 1:
依据沈海高速某服务区排放污水的水质监测结果及城镇污水处理厂进水相关设计规范要求确定进水水质如表 1。因中水处理后主要用于服务区绿化用水，场地清扫，车辆冲洗，景观环境用水等。因此，确定服务区中水水质指标，达到《公路服务区生活污水再生利用 1 部分: 水质》( JT /T 645． 1—2016) 要 求。因冲厕水质要求较高，在出水水质指标选择时，应在冲厕、场地清扫、车辆冲洗中选低值作为回用水质的标准。设计进出水指标详见表 1。
2． 2 进水水质分析及工艺流程
选择由进水水质指标可以看出，来水中的污染指标主要有: COD、BOD、氨氮及 SS。
由于服务区中接收的废水主要是餐饮废水及冲厕废水，废水性质接近生活污水，B /C 比 ＞ 0． 4，废水的可生化性比较好，从运行维护、降低运营成本考虑，可以采用生化处理工艺作为主体处理工艺是经济可行的。此外，生物处理工艺在去除有机污染物COD、BOD 的同时，活性污泥中的硝化细菌、亚硝化细菌也可有效地去除污水中的氨氮，从而使出水的氨氮达到回用标准。污水的 SS 主要是通过活性污泥的吸附降解去除。
膜生物反应器作为新型的污水生物处理工艺与传统的活性污泥法相比，具有污染物去除效率高，出水水质稳定，出 水中基本无悬浮固体。膜生物反应器可使生物反应器中保持较高的污泥浓度，从而降低污泥负荷且同时提高反应器的容积负荷，进而减少反应器容积和污水处理系统的占地面积。其基本可以实现生物固体平均停留时间与污水的水力停留时间的分离，有利于生物反应器中细菌种群多样性的培养和保持，使世代时间长的细菌也能生长。此 外，膜生物反应器易于自动化控制，运行管理较方便，可实现无人值守。
综上分析，膜生物反应器( MBＲ) 作为主体生化处理工艺，详细工艺流程框图见图 2。
2． 3 工艺参数及主要构筑物
( 1) 调节池
( 1) 调节池
由于服务区水质、水量变化较大，为了确保后续生化工艺的稳定运行，需要增设调节池，对来水的水质及水量进行调节。调节池有效容积 40m3，停留时间 8h。尺寸 3800mm × 3800mm × 3300mm，有效水深 2． 8m，钢筋混凝土结构，主体设备提升水泵、细格栅。
( 2) 一体化生物处理装置
主体生化工艺为一体化生物处理装置，包含缺氧池、生化池及 MBＲ 池，整个处理装置采用一体化结构设计，材质为玻璃钢。水力停留时间为 12h，其中缺氧池 4h，好氧池 6h，膜池 2h。尺寸为 10000 mm × 2500mm × 3300mm。主体设备潜水搅拌器、膜生物反应器、曝气设备、污泥回流设备。
( 3) 消毒及回用水池
消毒及回用水池的功能为回用提供储存水池，同时对回用水进行消毒处理。消毒采用次氯酸钠消毒，次氯酸钠的投加量为 10mg /L，消毒设置置于水处理设备间内。消毒池消毒时间 30min，回用水池储存时间为 4． 5h，有效池容 27 m3，尺寸 3500mm × 3500mm × 2500mm，有效水深 2． 2m，钢筋混凝土结构。主体设备次氯酸钠消毒剂 1 套，变频恒压供水系统 1 套。
( 4) 综合管理设备用房
综合管理设备用房主要用于放置生化池曝气风机、消毒设备、恒压变频供水装置、电气控制设备等。曝气设备应与消毒设备分开放置。综合管理设备用房为框架结构，尺寸 6000mm × 4000mm × 3200mm。中水处理构筑物占地面积约 180m2，为地埋式结构。
2． 4 处理效果
污水处理进水水质 COD、BOD、氨氮及 SS 分别在 500mg /L、150mg /L、85mg /L 及 100mg /L 左 右， MBＲ 污水处理装置建成后经过 8d 的监测，该装置出水 COD 稳定在 40mg /L 以下; 出水 BOD 稳定在9mg /L 以下; 出水氨氮在 10mg /L 以下; 出水 SS 在 5mg /L 以下。整个工艺出水完全满足《公路服务区生活污水再生利用 1 部分: 水质》( JT /T 645． 1 － 2016) 中的水质要求。出水水质监测结果如图 3 所示。
2． 5 效益分析
( 1) 社会效益2015 年 4 月在国务院印发的《水污染防治行动计划》第七条“促进再生水利用”中提出“推进高速公路服务区污水处理和利用”，目前我国水环境质量差、水生态受损重、环境隐患多等环境问题已经十分突出，不利于经济社会持续发展。为此，必须通过对污水的净化和良性的循环达到水的再生利用。水环境保护事关人民群众切身利益，事关全面建成小康社会，事关实现中华民族伟大复兴中国梦。本项目运行后效益显著。经过处理后的中水用于厕所冲洗、绿化、车辆冲洗等，实现了水资源的重复利用，减少了污水排放量，有利于当地经济社会持续发展，是目前高速公路服务区水资源污染治理的主要方向。
高速服务区生活污水处理后可作为厕所冲洗和场地绿化用水等，可以减少地下水或自来水使用量，节约宝贵的水资源，有利于改善周边的环境质量状况和生态环境; 可以解决日益增长的高速服务区数量增加和水资源短缺的矛盾，具有较好的社会效益。
( 2) 经济效益生活污水处理后可作为厕所冲洗、厂区绿化用水等，实现了水资源的循环利用、减少了污水对周边环境的污染，也产生了一定的经济效益。该项目运行的主要成本有: 电费、人员工资、药剂等。根据各种原材料的价格及江苏地区的平均工资水平，初算污水处理站在运行过程中各项原材料、能源消耗。
电费为每吨水 1． 21 元，人工巡检费用约每吨水 0． 5 元，药剂费每吨 0． 51 元。运 行 费 用 合 计 1． 21 + 0． 5 + 0． 51 = 2． 22 元/吨水按照 50% 的回用水量计算，废水处理工程实施以后每年可处理回用的中水水量 21600m3 /a，生产用水价格按照 2． 5 元/m3。将处理后的中水用于回用，每年可减少水费为( 3 － 2． 22) × 21600 = 6048 元。
综上，该中水回用工程实施可带来一定的经济效益。
3 结论及存在问题建议
( 1) 针对高速服务区污水水质特点，选用 MBＲ工艺出水水质达到了《公路服务区生活污水再生利用 1 部分: 水质》( JT /T 645． 1—2016) 中的水质要求。该工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能，与传统的生物处理方法相比，具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点。
( 2) 高速服务区污水中水回用具有经济可行性，回用水用于厕所冲洗、绿化、场地清扫、车辆冲洗等用水，实现了水资源的重复利用，是目前高速公路服务区水资源污染治理的主要方向。
( 3) 因该项目仅为一个服务区的试点性项目，如多个服务区统筹考虑，通过采用智能监控系统的使用，可降低人工操作强度，从而极大地降低分散式污水的运营维护成本。
( 4) 高速服务区一般远离市区，污水处理设施巡检困难，设备缺乏维护易造成出水水质达不到回用标准。
( 5) 配套系统不完善，污水处理后产生的污泥处理外运困难，成本过高。中水回用用途单一，回用率低，仅仅是作为绿化浇灌用水使用，而未能实现多用途、全面综合的回用。因生活污水中的污泥有机质含量较高，未来可以考虑污泥的资源化利用，进一步提高污水站的经济效益。
原标题：MBＲ工艺在高速公路服务区中水回用中的应用
原作者：张 艳
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