陳 果，姜良軍

0 前言

自上世紀(jì)90年代以來，湖南省高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)2 600多km，在建項目有3 000多km，至今已有二十余年的高速公路運(yùn)營歷史。在“十二五”期間，湖南省高速公路集中污水排放點(服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站、治超站、養(yǎng)護(hù)區(qū)、管理區(qū)等)將達(dá)到800～1 000個，年排放污水總量將達(dá)到1 500～2 000萬t，COD 排放總量將達(dá)到 1.2 ～1.8 萬 t/a，這部分污水得到有效治理將為我省節(jié)能減排、COD消減作出重要貢獻(xiàn)，同時有利于“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會的建設(shè)。

1 高速公路服務(wù)設(shè)施污水處理的意義

高速公路的建設(shè)是社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一大重要內(nèi)容，高速公路沿線的收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、養(yǎng)護(hù)隊、管理處等又是公路建設(shè)和管理中不可缺少的部分，這些服務(wù)設(shè)施由于人為活動，必然產(chǎn)生大量的生活污水，這些污水含有大量的有機(jī)、無機(jī)污染物，如不進(jìn)行徹底處理就排到高速公路沿線生態(tài)區(qū)中，將會對環(huán)境造成極大的污染，影響和破壞生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。同時，還會造成水資源的浪費(fèi)。

隨著高速公路建設(shè)的不斷擴(kuò)大，這一問題表現(xiàn)得越來越突出。因此，采取合適的污水處理技術(shù)，減少污染物排放，節(jié)約資源，減少污水處理能耗具有重要的意義。

2 目前湖南省高速公路服務(wù)設(shè)施污水處理設(shè)施存在的問題

2.1 建設(shè)觀念滯后

新建高速公路服務(wù)設(shè)施的污水處理設(shè)施建設(shè)存在以降低工程造價和工程驗收為目標(biāo)，不考慮或很少考慮今后污水處理設(shè)施長期穩(wěn)定運(yùn)行，造成污水處理設(shè)施建設(shè)在處理工藝技術(shù)、成套設(shè)備選擇等方面存在隨意性，工程驗收后污水處理設(shè)施由于難以管理和維護(hù)、運(yùn)行成本高等原因大多成為擺設(shè)。

2.2 污水處理設(shè)施運(yùn)行陷入困境

目前湖南省高速公路污水處理設(shè)施的工藝技術(shù)大多基于傳統(tǒng)的大中型污水處理廠，一般采用接觸氧化法、活性污泥法、人工濕地等，基于這些技術(shù)的污水處理設(shè)施需要比較專業(yè)的管理維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)和管理。而對于高速公路的污水集中排放及處理設(shè)施管理具有以下特點:

1)單個集中排放點污水排放量小，一般在10～150 t/d。

2)污染物排放濃度大，一般含餐飲、公廁污水，大多具備雨污分離的排放條件，因此其污水的污染物排放濃度一般是市政污水的3～5倍。

3)污水處理設(shè)施無專業(yè)管理人員，一般由其它維護(hù)人員代管。因此，污水處理設(shè)施往往由于缺乏專業(yè)的管理和維護(hù)而處于停運(yùn)或報廢狀態(tài)。

4)由于在建和已建的污水處理設(shè)施工藝技術(shù)不適應(yīng)于污水的分散處理(量小、濃度大)，造成污水處理效果差、運(yùn)行成本高。

因此，湖南省高速公路的污水處理設(shè)施的建設(shè)出現(xiàn)誤區(qū)，管理陷入困境，成為制約行業(yè)節(jié)能減排的障礙。

3 高速公路服務(wù)設(shè)施污水處理的技術(shù)發(fā)展趨勢和技術(shù)特點

3.1 傳統(tǒng)高速公路服務(wù)設(shè)施污水處理技術(shù)的弊端

對于污水處理技術(shù)，其發(fā)展趨勢是不斷提高處理效率，降低能耗，提高自動化水平。而對于小型污水處理系統(tǒng)來說，傳統(tǒng)污水處理技術(shù)存在以下弊端:

1)技術(shù)方面:缺乏高效處理技術(shù)，難以實現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

2)管理方面:自動化程度低，運(yùn)行管理困難。

3)經(jīng)濟(jì)方面:建設(shè)、運(yùn)行成本高。

4)設(shè)備可靠性方面:由于裝置較復(fù)雜，設(shè)備故障率高。

5)處理能力方面:一般采用一體化設(shè)備或人工濕地，處理能力小。

3.2 高速公路服務(wù)設(shè)施污水處理技術(shù)發(fā)展趨勢

由于存在以上弊端，很多污水處理裝置建成后成為擺設(shè)，造成極大的浪費(fèi)。高速公路服務(wù)設(shè)施污水處理技術(shù)未來發(fā)展趨勢必須解決以下幾個問題。

1)如何實現(xiàn)在無專業(yè)人員管理下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;

2)如何實現(xiàn)運(yùn)行、維護(hù)、管理的簡便;

3)如何降低運(yùn)行、維護(hù)、管理的費(fèi)用;

為了適應(yīng)小型污水處理系統(tǒng)的要求，需要在傳統(tǒng)污水處理技術(shù)的基礎(chǔ)上做適應(yīng)性改進(jìn)，而節(jié)能型模塊化污水處理技術(shù)是其中杰出的代表。

4 節(jié)能型模塊化污水處理系統(tǒng)的優(yōu)點分析

4.1 節(jié)能型模塊化污水處理技術(shù)簡介

節(jié)能型模塊化污水處理技術(shù)(Decentralization Filter Biological Reactor)是分散型滴濾床生物反應(yīng)器，屬于改進(jìn)性生物膜法污水處理工藝，它主要由模塊(含特種生物填料)、布水設(shè)備組成，當(dāng)污水由上而下從長有豐富生物膜的濾料的空隙間流過，與生物膜中的微生物充分接觸時，污水中的污染物被微生物吸附并降解，最終轉(zhuǎn)化CO2和N2，從而使污水得以凈化。節(jié)能型模塊化污水處理的核心技術(shù)是在不鼓風(fēng)曝氣的條件下使污水完成氧氣的轉(zhuǎn)移吸收并被活性污泥所利用。

節(jié)能型模塊化污水處理技術(shù)的微生物以固定式生物膜的形式存在，提高了單位反應(yīng)器體積微生物濃度，從而可有效地提高反應(yīng)器的容積負(fù)荷，增強(qiáng)了系統(tǒng)整體的抗沖擊負(fù)荷能力和處理效果，降低了運(yùn)行成本。

廢水生物處理工藝可分為兩種主要類型:懸浮生長工藝與附著生長(或生物膜)工藝。兩種方式都依靠微生物自然的積累，但懸浮生長工藝是靠微生物絮體的形成、沉降和回流積累，比較典型的如活性污泥法;而附著生長工藝主要是依靠微生物在載體表面的附著來積累。當(dāng)廢水流過附著生長在惰性填料上的微生物(生物膜)時，水中的懸浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有機(jī)廢物而生長繁殖，逐漸在載體表面形成一層黏液狀的生物膜。污水同生物膜接觸后，溶解的有機(jī)污染物在濃度差的推動下，擴(kuò)散至介質(zhì)周圍的生物膜，進(jìn)而被其中的微生物捕捉和吸收;進(jìn)入微生物體內(nèi)的有機(jī)污染物被微生物作為能源和營養(yǎng)物質(zhì)吸附轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、NH3和微生物細(xì)胞物質(zhì)。微生物代謝產(chǎn)物如H2O、SO42－、NO3－及脫落的生物膜能通過液膜，隨水流走，如圖1所示。

圖1 生物膜結(jié)構(gòu)示意圖

生物膜中的微生物主要有細(xì)菌(包括好氧、厭氧及兼性細(xì)菌)、真菌、放線菌、原生動物和較高等生物，其中藻類、較高等生物比活性污泥法處理時更為多見。與懸浮生長工藝相比，附著生長工藝有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、污泥問題少、能處理低濃度污水、能耗低和管理較簡單等優(yōu)點，但同時也有基建投資較高、受供氧能力限制，對高濃度有機(jī)廢水的處理效率相對較低等缺點。附著生長工藝用于廢水處理已有一個多世紀(jì)，主要有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤接觸器(RBC)和20世紀(jì)70年代發(fā)展出的淹沒式附著生長生物反應(yīng)器(SAGB)。

足球課堂教學(xué)中，由于學(xué)生較多，性格各異，難免出現(xiàn)各種突發(fā)事件。例如：學(xué)生間的矛盾、課中的受傷等。突發(fā)事件具有偶然性、復(fù)雜性、緊迫性等特點。處理足球課中的突發(fā)事件要求教師要機(jī)智的處理問題。

生物濾池法是以土壤自凈原理為依據(jù)，在污水灌溉的實踐基礎(chǔ)上，經(jīng)砂濾池和接觸池而發(fā)展起來的人工生物處理法。1893年在英國人試著直接將污水噴灑在粗填料上進(jìn)行凈化的試驗取得成功。1900年以后，這種方法得到公認(rèn)，被命名為生物濾池法，其構(gòu)筑物則稱生物濾池(Bio—filter)，開始用于污水處理實踐，并迅速在歐洲和美洲等地得到廣泛應(yīng)用。其特征是細(xì)菌以生物膜的方式附著在固體表面上，棲息在生物膜上的微生物即攝取污水中的有機(jī)污染物作為營養(yǎng)，從而使污水得到凈化。

生物濾池內(nèi)生物膜生長在填料表層，而填料的選型一般為碎石或塑料制品。污水均勻地噴灑到填料表面，以水滴形式向下滲瀝，或以波狀膜的形式向下滲流，并在填料表面形成生物膜。生物膜從污水中吸取有機(jī)污染物作為營養(yǎng)源，并形成新的微生物機(jī)體，當(dāng)膜的厚度到達(dá)一定程度時，氧就無法透入生物膜內(nèi)層，造成內(nèi)層的厭氧狀態(tài)，使膜的附著力減弱。此時，在水流的沖刷下，生物膜開始脫落。隨后在填料上又會生長新的生物膜，如此循環(huán)往復(fù)。污水流經(jīng)生物膜后，得以凈化。

自20世紀(jì)初，生物濾池由于其能耗低、運(yùn)行簡單、抗沖擊負(fù)荷好、無廢棄污泥問題等特點而被廣泛地應(yīng)用于各類污水處理中。

但大量的工程應(yīng)用表明，傳統(tǒng)生物濾池仍存在一些不足，如很難依靠自然通風(fēng)滿足微生物對氧的需求，通常需要借助機(jī)械通風(fēng)作用，才能夠保證空氣能均勻流過濾床內(nèi)所有的填料，使微生物降解作用正常發(fā)揮;填料采用逐層疊加的方式置于填料床，如果進(jìn)水預(yù)處理不當(dāng)，所含的塑料、碎布片、纖維等物質(zhì)很容易引起填料的堵塞;傳統(tǒng)生物濾池運(yùn)行模式簡單，通常是根據(jù)特定進(jìn)水水質(zhì)水量進(jìn)行設(shè)計的，耐沖擊負(fù)荷能力差;生物濾池運(yùn)行過程中滋生大量濾池蠅，導(dǎo)致一定的環(huán)境衛(wèi)生問題，特別是影響了濾池操作人員和附近居民的生活。

針對傳統(tǒng)生物濾池存在的問題，通過對傳統(tǒng)生物濾池做了大幅度的改進(jìn)與優(yōu)化設(shè)計，研究開發(fā)了節(jié)能高效的節(jié)能型模塊化生物濾池技術(shù)。節(jié)能型模塊化污水處理技術(shù)是針對傳統(tǒng)生物滴濾池技術(shù)存在的問題，通過對生物滴濾池的池體結(jié)構(gòu)、填料選型及填裝方法、運(yùn)行方式、環(huán)境衛(wèi)生等方面做了優(yōu)化設(shè)計，研究開發(fā)了系列節(jié)能型模塊化生物濾池技術(shù)。

4.2 節(jié)能型模塊化污水處理系統(tǒng)特點

以節(jié)能型模塊化污水處理系統(tǒng)，將污水處理的各個單元模塊化、系列化，通過模塊的有機(jī)組合，滿足不同條件下的污水處理要求。

節(jié)能型模塊化污水處理系統(tǒng)的特點:

1)污水處理系統(tǒng)采用工廠化生產(chǎn)、模塊化現(xiàn)場組裝。

2)根據(jù)不同的污、廢水，可以程序化的靈活配置污水處理流程;可根據(jù)需要處理的污、廢水的性質(zhì)及處理要求，靈活配置處理流程和模塊型號，達(dá)到處理效果、投資、運(yùn)行成本的統(tǒng)一。

3)采用總體規(guī)劃分步實施的方式，根據(jù)實際情況逐步擴(kuò)充處理模塊適應(yīng)污水處理量的逐年增加，降低項目建設(shè)門檻;針對污、廢水處理量近期與遠(yuǎn)期差距較大的場合，采用總體規(guī)劃分步實施的方式，先配置與近期處理量相適應(yīng)的模塊，隨著處理量的增加，逐步增加處理模塊，使資金利用率最大化，同時降低項目建設(shè)門檻。

4)處理規(guī)模適應(yīng)性強(qiáng)，處理能力可從每天數(shù)噸至數(shù)千噸;對污水污染程度適應(yīng)性強(qiáng)，高、低濃度污水均能處理。

5)耐沖擊負(fù)荷。遇到污水沖擊負(fù)荷時(如濃度突然變化)，系統(tǒng)自我修復(fù)能力強(qiáng)、恢復(fù)快。

6)一次投資長期受益。模塊設(shè)備采用耐腐蝕材料制造，壽命長，可搬遷、可反復(fù)使用;由于模塊均為工廠化生產(chǎn)的定型產(chǎn)品，具有耐腐蝕、壽命長、可移動的特點，對于可能搬遷的企業(yè)，可保護(hù)投資。

7)能耗低。污水處理過程采用自然充氧，與傳統(tǒng)污水處理方法相比，能耗降低60% ～80%。

8)系統(tǒng)產(chǎn)泥量小。由于采用生物膜法，其生物多樣性較好、生物鏈較長，產(chǎn)泥量降低了80% ～90%。

9)控制簡單、管理簡便。通過程序化的污水處理流程配置，將復(fù)雜的污水處理流程傻瓜化，使系統(tǒng)的調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)變得非常簡單。

10)運(yùn)行成本低。由于能耗低、管理簡單、污泥量小，使系統(tǒng)運(yùn)行的成本非常低，其運(yùn)行成本只有傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)的1/2～1/3，每噸生活污水處理成本只有0.1 ～0.2 元左右。

11)無二次污染。無曝氣設(shè)備，運(yùn)行無噪聲;具生物除臭功能，運(yùn)行無臭味。

12)對建設(shè)場地條件要求較低，由于采用模塊化組裝，對建設(shè)場地的地形、地質(zhì)條件等要求相對較低。

13)脫氮除磷效果好。可方便、靈活地組合成多種處理工藝流程，達(dá)到較理想的脫氮除磷效果。

14)采用分散式污水處理時，可大幅度降低管網(wǎng)投資(甚至節(jié)省的管網(wǎng)投資的費(fèi)用即可完成污水處理系統(tǒng)的全部建設(shè))和運(yùn)行成本。

15)可配套污水深度處理模塊，實現(xiàn)水就地回用，使環(huán)保投資見效益。

16)可通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)集中控制、現(xiàn)場無人值守方式實現(xiàn)規(guī)模化管理。

4.3 節(jié)能型模塊化污水處理技術(shù)與現(xiàn)有污水處理技術(shù)對比

見表1。

表1 節(jié)能型模塊化污水處理技術(shù)與現(xiàn)有污水處理技術(shù)對比

5 結(jié)束語

綜上所述，高速公路服務(wù)設(shè)施污水作為污水處理的一個特殊體，工程技術(shù)人員應(yīng)在充分分析高速公路污水性質(zhì)、水量、工藝本身等方面進(jìn)行細(xì)致研究，選擇最為合適的工藝進(jìn)行處理，達(dá)到節(jié)水的目的，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，減少污染和保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展理念。

［1］沈耀良，王寶貞.廢水生物處理新技術(shù)一理論與應(yīng)用［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1999.

［2］崔理華，盧少勇.污水處理的人工濕地構(gòu)建技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［3］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所.人工濕地污水處理技術(shù)導(dǎo)則［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版，2007.

［4］GB 50015 －2003，建筑給水排水設(shè)計規(guī)范［S］.