郭 濤

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

目前，我國(guó)高速公路通車?yán)锍桃殉^(guò)10×104km，相應(yīng)的高速服務(wù)站區(qū)為2 000對(duì)以上。為了環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源的需要，這些服務(wù)站區(qū)大多建有污水處理系統(tǒng)，但目前在用大多數(shù)系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和污水處理水平只是達(dá)到了《GB18919—2002城鎮(zhèn)污水處理污染物濃度排放標(biāo)準(zhǔn)》。由于處理水平較低，處理后的水只能向自然界就近排放而難以回收利用，結(jié)果造成了有用資源的浪費(fèi)。自黨的十八大以來(lái)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)事業(yè)中的節(jié)能和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題已引起政府和社會(huì)各界的高度重視，高速公路服務(wù)站區(qū)的污水處理已成為道路交通管理和相關(guān)科研部門(mén)高度關(guān)注的問(wèn)題之一。

1 原因綜述

1.1 已有污水處理設(shè)備存在老化和失養(yǎng)現(xiàn)象

高速服務(wù)站區(qū)往往遠(yuǎn)離城市給排水管網(wǎng)，以自建水井抽取地下水為主要供水方式。筆者曾在山西省多條高速公路實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)多年使用后，很多高速站區(qū)的污水處理設(shè)備存在老化和失養(yǎng)現(xiàn)象，其污水處理效果已明顯下降。

1.2 蒸發(fā)池內(nèi)的污水在超水位線運(yùn)行

有些服務(wù)站區(qū)因土地資源緊張，無(wú)法建設(shè)符合要求的污水蒸發(fā)池，使得蒸發(fā)池內(nèi)的污水在超水位線運(yùn)行，隨時(shí)有溢出可能。這些高速站區(qū)的污水處理設(shè)備的處理效果難以達(dá)標(biāo)已是不爭(zhēng)的事實(shí)。

1.3 設(shè)備生產(chǎn)廠家與高速用戶之間的觀念差異

污水處理行業(yè)的處理技術(shù)在用戶和生產(chǎn)廠家之間處于信息高度不對(duì)稱狀態(tài)。整體設(shè)備及工藝流程與用戶日常工作接觸專業(yè)相差較大，一般以出水水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)為唯一檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。這就造成了以下現(xiàn)象：由于高速公路在我國(guó)大陸開(kāi)始建設(shè)和通車（包括高速服務(wù)站區(qū)）使用不足30年，而前3—5年時(shí)間污水處理設(shè)備利潤(rùn)較大，而后隨著大量高速公路陸續(xù)建成和投入使用，進(jìn)入高速站區(qū)污水處理工程的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)者大量增加，激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)使得廠家的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)逐漸下降，而生產(chǎn)者為實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化，弱化生產(chǎn)過(guò)程和制造工藝，以至于只是追求交工驗(yàn)收時(shí)水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，對(duì)于設(shè)備維護(hù)、維修和長(zhǎng)期使用考慮較少。

特別是高速公路服務(wù)區(qū)站區(qū)污水處理設(shè)備的質(zhì)保期均為3年左右。超出質(zhì)保期后的污水處理系統(tǒng)維修費(fèi)用很高，而不少單位不想再投入或投入不足，這就是造成很多設(shè)備失養(yǎng)或帶故障運(yùn)行的主要原因。

1.4 重新更換新系統(tǒng)往往難以立項(xiàng)

如果污水處理系統(tǒng)難以維修，最好的辦法是更換新的處理系統(tǒng)。但高速公路通車之后，若更換新的污水處理系統(tǒng)必然涉及新的資金投入，因?yàn)檫@種投入屬于單位固定資產(chǎn)的增加，而投入資金數(shù)額較大，因此往往造成長(zhǎng)時(shí)間難以立項(xiàng)。

顯然，由于上述原因，我國(guó)目前高速服務(wù)站區(qū)一方面是隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使得車流、人流加大，必然伴隨著用水量的加大；另一方面則是大量廢水在高速站區(qū)無(wú)法順利蒸發(fā)或者外排。這種現(xiàn)狀迫切要求找到一種合適的技術(shù)方案盡快解決，才能與我國(guó)經(jīng)濟(jì)和高速交通的發(fā)展相適應(yīng)。

2 SBR+MBR模塊化污水處理及中水回用系統(tǒng)的可行性條件

目前國(guó)內(nèi)外技術(shù)更為先進(jìn)且較為成熟的污水處理回用工藝采用MBR膜生化污水處理工藝[1]，針對(duì)該工藝生產(chǎn)的設(shè)備出水能夠達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。這種新型的站區(qū)模塊化式污水處理及中水系統(tǒng)在高速公路服務(wù)區(qū)站區(qū)的應(yīng)用具有下述主要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性條件。

a）高速公路服務(wù)區(qū)站區(qū)污水出水水質(zhì)較為穩(wěn)定，所以針對(duì)該客戶群體可采用統(tǒng)一的污水處理工藝，只是針對(duì)不同用水量客戶調(diào)整建設(shè)規(guī)模。

b）采用SBR污水處理法與傳統(tǒng)的污水處理AO、A2O或接觸氧化法（圖1）在工藝上有所不同[2]，但SBR污水處理法是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的污水處理工藝，能夠以一套整體工藝完成處理過(guò)程（圖 2）。

圖1 AO法污水處理工藝

圖2 SBR+MBR生活污水處理工藝

c）SBR污水出水的水質(zhì)已經(jīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，如果需要增加中水回用系統(tǒng)，只需在SBR工藝后端添加MBR膜系統(tǒng)（圖2），出水經(jīng)過(guò)消毒后即可達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)而現(xiàn)場(chǎng)再生利用。

顯然，采用SBR+MBR模塊化污水處理及中水回用系統(tǒng)不僅能夠替代AO法污水處理工藝，而且成功實(shí)現(xiàn)了污水的回收再利用。

3 SBR+MBR模塊化污水處理及中水回用系統(tǒng)的基本組成

依據(jù)SBR+MBR污水處理工藝（圖2），其處理模塊可分為標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)處理模塊和三級(jí)處理模塊。用戶可根據(jù)自己的實(shí)際日處理污水量及出水要求及是否需要現(xiàn)場(chǎng)回用等需求條件選擇模塊數(shù)量及種類。

3.1 SBR模塊

污水處理系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化罐體、固定容積及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝。為防止氧化和腐蝕，罐體采用PE材質(zhì)制作，內(nèi)部加裝支撐結(jié)構(gòu)以增加剛度和強(qiáng)度。在寒冷地區(qū)使用時(shí)外部必須配裝保溫層（保溫材料以玻璃絲、硅酸鋁巖棉等絕熱性能好且材料比重較低材料為宜）。將曝氣結(jié)構(gòu)固定安裝于罐體內(nèi)，罐體預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)化法蘭接口已實(shí)現(xiàn)進(jìn)、出水曝氣等接口。客戶依據(jù)需要處理水量大小進(jìn)行SBR模塊數(shù)量選擇（圖3）。

圖3 SBR模塊示意圖

3.2 MBR模塊

將MBR膜組件集成在與標(biāo)準(zhǔn)化罐體中，其外形尺寸、接口等參數(shù)與SBR模塊相同。這些結(jié)構(gòu)均可在工地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的快速組裝（圖4）。

圖4 MBR膜處理模塊

3.3 清水儲(chǔ)存模塊

通過(guò)MBR膜處理模塊的水已經(jīng)達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)（系統(tǒng)中可稱為中水），中水存儲(chǔ)在標(biāo)準(zhǔn)化罐體中。用戶可根據(jù)自己用水量的多少和使用頻率進(jìn)行儲(chǔ)水罐模塊數(shù)量的配置和增減。

3.4 SBR+MBR模塊化污水處理及中水回用控制系統(tǒng)

將各個(gè)模塊供電電路及控制電路統(tǒng)一接入統(tǒng)一的集中控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)除了應(yīng)具備普通電氣系統(tǒng)的控制功能外，特別增加了污水處理及中水回用過(guò)程中的水量、水溫、水質(zhì)等物化指標(biāo)的檢測(cè)、顯示和控制功能，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行和全過(guò)程自動(dòng)化控制，并具有即時(shí)故障報(bào)警功能。

如上所述，SBR+MBR模塊化污水處理能夠?qū)崿F(xiàn)各模塊的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和模塊化快速組裝連接，現(xiàn)場(chǎng)安裝及調(diào)試速度快捷。通過(guò)模塊數(shù)量的增減實(shí)現(xiàn)對(duì)不同客戶水量增加或減少的調(diào)整。針對(duì)客戶是否實(shí)現(xiàn)中水回用增加MBR模塊。整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、作業(yè)可靠，性能指標(biāo)能夠滿足污水處理和回收利用的各項(xiàng)需求。

4 工程應(yīng)用實(shí)例

山西高速公路某服務(wù)區(qū)的污水處理量為30 t/d，要求所處理的污水用于本服務(wù)區(qū)的綠化澆灑、道路清洗、沖廁的實(shí)際要求。根據(jù)需要采用SBR+MBR模塊化污水處理及中水回用系統(tǒng)完成。

根據(jù)對(duì)服務(wù)區(qū)單位時(shí)間內(nèi)的污水處理量和水質(zhì)的要求進(jìn)行基本分析和計(jì)算基礎(chǔ)上，決定其工程實(shí)際配置采用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化SBR模塊進(jìn)行污水的處理。又因業(yè)主對(duì)處理后的水有回用需求，故增加一個(gè)MBR模塊。處理后的水存入清水儲(chǔ)存模塊中，以便隨用隨?。▓D5）。

圖5 處理量為30 t/d的模塊化污水處理回用系統(tǒng)

整個(gè)污水處理回用系統(tǒng)由4個(gè)模塊構(gòu)成，接口采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭及PVC-U管道連接。設(shè)備可根據(jù)業(yè)主要求和現(xiàn)場(chǎng)溫度情況采用半地埋式進(jìn)行安裝（安裝方式可選擇采用地埋式、半地埋式、地上式）。由于罐體的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，大大減少了土建費(fèi)用。

模塊化的電器控制線路統(tǒng)一接入電器控制柜，以快速插頭方式連接。防護(hù)等級(jí)需達(dá)到IP55。整體設(shè)備運(yùn)行、控制、參數(shù)監(jiān)控等功能的實(shí)現(xiàn)全部在電控柜中實(shí)現(xiàn)。

整個(gè)污水處理回用系統(tǒng)自投產(chǎn)以來(lái)，至今已安全運(yùn)行3年。其各項(xiàng)性能指標(biāo)，特別是污水凈化性能符合要求。自投產(chǎn)以來(lái)由于成功實(shí)現(xiàn)了污水的再生利用，使得該服務(wù)區(qū)每年的正常用水節(jié)約35%以上。

5 總結(jié)

SBR+MBR模塊化污水處理及中水回用系統(tǒng)的模塊化生產(chǎn)和組裝實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)制作和安裝的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，各模塊之間具有良好的互換性，由此有效縮短了工程的安裝、調(diào)試及投產(chǎn)周期，減少了建設(shè)費(fèi)用。通過(guò)模塊化安裝，和新型控制監(jiān)控系統(tǒng)，可對(duì)出水量及水質(zhì)進(jìn)行適時(shí)監(jiān)測(cè)和設(shè)備的故障報(bào)警，保證了污水處理效果。其模塊化結(jié)構(gòu)也使得設(shè)備的維護(hù)和更換更為方便且作業(yè)維修成本更低。

綜上所述，SBR+MBR模塊化污水處理及中水回用系統(tǒng)以其諸多優(yōu)點(diǎn)在高速公路服務(wù)站區(qū)具有良好的應(yīng)用和推廣前景。