摘要：文章選取調(diào)查了廣西高速公路沿線服務(wù)區(qū)（停車區(qū)）129處污水處理設(shè)施現(xiàn)狀，分析總結(jié)了這些設(shè)施的運(yùn)行情況、排放要求、處理規(guī)模及工藝選擇等，并對廣西服務(wù)區(qū)污水處理的常用技術(shù)進(jìn)行工藝比選。結(jié)果表明：生物接觸氧化及膜生物反應(yīng)器（MBR）更為貼合廣西服務(wù)區(qū)污水處理要求；但MBR工藝存在易堵塞、運(yùn)維難的特點(diǎn)，運(yùn)用信息化手段主動識別堵塞程度，給出優(yōu)化運(yùn)維策略，可解決高速路污水處理設(shè)施分布廣、間隔遠(yuǎn)，日?，F(xiàn)場巡檢人力、物力成本高、效率低的問題，為高速公路服務(wù)區(qū)污水處理設(shè)施運(yùn)行效果提供保障，降低水污染隱患。

關(guān)鍵詞：高速公路服務(wù)區(qū)；污水處理工藝；運(yùn)維策略

中圖分類號：U491.8" " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " "DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2024.11.065

文章編號：1673-4874（2024）11-0222-03

0引言

根據(jù)規(guī)劃，至“十四五”末預(yù)計廣西高速公路通車總里程達(dá)12 000 km。參照相關(guān)技術(shù)規(guī)范，按每隔50 km設(shè)置一對服務(wù)區(qū)、25 km設(shè)置一對停車區(qū)、30 km設(shè)置一處出入口收費(fèi)站（管理中心合建）進(jìn)行估算，預(yù)計至“十四五”末廣西高速公路沿線將分布1 840處服務(wù)管理設(shè)施。長期的環(huán)保工作中發(fā)現(xiàn)部分公路服務(wù)設(shè)施污水不達(dá)標(biāo)外排進(jìn)入農(nóng)田或魚塘，造成不良環(huán)境影響，受到投訴。隨著國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，同時服務(wù)區(qū)污水不達(dá)標(biāo)排放也會導(dǎo)致周邊群眾不停地上訪，造成服務(wù)區(qū)與周邊群眾關(guān)系緊張，亟須對廣西高速公路服務(wù)管理設(shè)施污水處理存在的問題提出改進(jìn)對策。

1高速公路服務(wù)區(qū)污水特點(diǎn)

高速公路服務(wù)區(qū)（停車區(qū)）的污水產(chǎn)生來自設(shè)置有公廁、超市、餐廳加油站等各類服務(wù)設(shè)施，其中主要以廚房餐廳、衛(wèi)生間排放的污水為主。與城市生活污水相比，高速公路服務(wù)區(qū)（停車區(qū)）污水具有排放點(diǎn)位分散且產(chǎn)污量大、水質(zhì)水量波動性強(qiáng)等特征。目前初步統(tǒng)計廣西在運(yùn)營的污水處理設(shè)施至少840座以上。這些設(shè)施單個污水排放量不大，一般處理規(guī)模在30～300 m3/d，但分布范圍廣，累計排放總量大。

服務(wù)區(qū)（停車區(qū)）車流量易受天氣、節(jié)假日、季節(jié)以及其余特殊情況等多因素的影響，因此其接納的車輛數(shù)量具有較高的不確定性，導(dǎo)致服務(wù)區(qū)污水量的變化幅度大，波動性強(qiáng)，綜合變化系數(shù)為2.5～6.0。一般而言，服務(wù)區(qū)夏季、節(jié)假日期間污水量較大，冬季、旅游淡季期間污水量較小。根據(jù)水質(zhì)分析，污水有時呈現(xiàn)氨氮和總磷偏高的情況，而COD、BOD5濃度不是很高，與服務(wù)區(qū)的用水特點(diǎn)有關(guān)。因此高速公路服務(wù)區(qū)污水量污水水量、水質(zhì)變幅較大，這對污水處理的設(shè)計方案、運(yùn)維穩(wěn)定、簡便提出了考驗(yàn)［1］。

2廣西高速公路服務(wù)區(qū)污水處理工藝情況調(diào)查

為充分了解廣西高速公路服務(wù)區(qū)污水處理工藝情況，本次研究隨機(jī)選取了廣西高速公路沿線服務(wù)區(qū)（停車區(qū)）129處污水處理設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，具體結(jié)果見表1。

由表1可知，存在問題主要有兩個：

（1）有超半數(shù)污水處理設(shè)施沒有運(yùn)行。29處服務(wù)區(qū)（停車區(qū)）污水處理設(shè)施長期未運(yùn)行和維護(hù)，問題表現(xiàn)為污水量不足、提升泵、污泥泵、風(fēng)機(jī)、電控故障、活性菌種死亡、管網(wǎng)損壞和池體滲漏；無法運(yùn)行的設(shè)施中MBR工藝占82%；55.8%的污水處理設(shè)施運(yùn)行但效果不佳。污水處理設(shè)備是專業(yè)性較強(qiáng)的設(shè)備，而服務(wù)區(qū)保安沒有經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足服務(wù)區(qū)污水處理設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)、管養(yǎng)需求。

（2）存在違法違規(guī)行為，環(huán)保壓力較大。部分服務(wù)區(qū)位于環(huán)境敏感區(qū)，排水要求高，不允許排放。14處服務(wù)區(qū)（停車區(qū)）位于敏感區(qū)，根據(jù)現(xiàn)行環(huán)保管控要求，應(yīng)處理后回用，不外排。其中位于風(fēng)景名勝區(qū)（6處）、自然保護(hù)區(qū)（2處）和水源保護(hù)區(qū)（6處），其中有的原工藝為AO或A2O工藝的出水一般情況下只能滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)，這就造成了特別是水源地地帶排污已經(jīng)存在違法風(fēng)險。

3工藝選用建議

適用于高速公路服務(wù)區(qū)的小型污水處理設(shè)施的工藝較多，近些年還在不斷有新工藝進(jìn)行應(yīng)用。但考慮到污水量變化和污水成分差異，因此本文仍然在較為常用的工藝中進(jìn)行比選，在實(shí)地考察中頻繁遇到的污水處理技術(shù)主要包括但不限于：人工濕地系統(tǒng)、氧化溝工藝、序批式活性污泥法（SBR）、曝氣生物濾池法（BAF）、生物接觸氧化工藝以及膜生物反應(yīng)器（MBR）等。高速公路沿線設(shè)施污水處理技術(shù)的對比見表2。

根據(jù)廣西的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)特征進(jìn)過對比分析，生物接觸氧化具有投資成本低、處理效率高、設(shè)計負(fù)荷高、操作管理簡易等特點(diǎn)；MBR工藝具有出水水質(zhì)優(yōu)良穩(wěn)定、剩余污泥少、自動化潛力高等特點(diǎn)，同時滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)和《城市污水再生利用—城市雜用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)要求，分別適用在污水排放和污水回用的場景。生物接觸氧化和MBR工藝能較為有效地解決現(xiàn)存廣西高速公路服務(wù)區(qū)污水處理問題，十分符合廣西高速公路服務(wù)區(qū)小水量分散式污水處理的發(fā)展要求。

4推薦工藝運(yùn)維策略

生物接觸氧化、MBR兩種推薦工藝中，生物接觸氧化可靠性較高，運(yùn)行維護(hù)策略簡單。日常運(yùn)維中定期檢查曝氣設(shè)備、攪拌器等設(shè)備的工作狀態(tài)、定期清理管道和泵防止堵塞，即可較為有效的保障設(shè)施正常運(yùn)行，適用于需要排放的情景，適用場景相對單一。而MBR工藝因同時滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)和《城市污水再生利用—城市雜用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)要求，適用范圍更廣，但需要解決定期清洗，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用相對高的問題。因此如何準(zhǔn)確識別膜污染程度，減少膜清洗次數(shù)，降低MBR工藝運(yùn)維工作成本，保障設(shè)施長期正常運(yùn)行是處理工藝選擇及運(yùn)維需要重點(diǎn)考慮的關(guān)鍵［5-6］。

4.1典型設(shè)施MBR工藝概況

選取廣西某服務(wù)區(qū)為研究對象，該污水處理設(shè)施為A2O+MBR工藝，設(shè)計規(guī)模為150 m3/d，2022年投入運(yùn)行。通過自建立的分布式環(huán)保設(shè)施監(jiān)控管理信息化平臺，對設(shè)施運(yùn)行狀況實(shí)時監(jiān)控，每10 s進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集。2024年4月底MBR膜發(fā)生堵塞現(xiàn)象，跨膜壓差（Trans-Membrane Pressure， TMP）最高達(dá)76.5 kPa。

4.2觀測情況

2024-04-30對MBR膜進(jìn)行在線清洗后，于2024-05-01日至2024-07-09 開展為期70 d的連續(xù)觀測。期間出水量采用9.0 m3/h恒定出水量運(yùn)行（膜通量為10 L/m2/h）。一般情況下膜污染將會造成TMP增大，膜通量減小；因此將TMP作為本次觀測的指標(biāo)。

4.3數(shù)據(jù)處理及分析

由于云臺平臺的采集頻率較高，需要對瞬時TMP值處理，排除異常值的干擾。以6月11日00：00-04：00采集到的1 440個數(shù)據(jù)為例，篩選30～40 kPa區(qū)間的正常值進(jìn)行算術(shù)平均計算，取得平均值為33.6 kPa。見圖1。

采用上述方法對70 d觀測周期內(nèi)的日均TMP，統(tǒng)計結(jié)果見圖2。根據(jù)TMP變化劃分成為恢復(fù)階段（快速恢復(fù)期和恢復(fù)期）、平穩(wěn)階段、污染階段（污染期和快速污染期），各時期的天數(shù)及膜污染速率統(tǒng)計結(jié)果見表3。污染期最大污染增幅0.5 kPa/d出現(xiàn)在6月19日，當(dāng)日污水處理量為94.67 m3/d，以通量計算膜污染速率為0.53 kPa/100 m3。

4.4MBR工藝運(yùn)維策略

影響MBR膜運(yùn)行效率、污染速率的因素很多：膜通量、TMP、污泥特性（例如污泥濃度）、曝氣強(qiáng)度等。通過本研究將MBR膜清洗恢復(fù)劃分成了3個階段，為利用TMP作為單一指標(biāo)偵測奠定了基礎(chǔ)。在實(shí)際運(yùn)維過程中可將0.36 kPa/d膜污染速率或者0.53 kPa/100 m3作為膜污染的警戒值。通過環(huán)保設(shè)施云平臺的遠(yuǎn)程偵測功能，可以實(shí)時監(jiān)測MBR系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，可以采取以下策略來確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行：

（1）監(jiān)測膜通量變化：利用云平臺的數(shù)據(jù)分析功能，持續(xù)監(jiān)測膜通量的變化趨勢，以便及時識別膜污染的早期跡象。

（2）適時調(diào)整膜通量：根據(jù)膜污染的程度，適時調(diào)整膜通量。當(dāng)膜通量下降表明膜污染正在累積時，應(yīng)適當(dāng)降低膜通量以減輕膜的負(fù)擔(dān)，避免過早或過度降低通量導(dǎo)致能耗增加。

（3）遠(yuǎn)程自動清洗：利用可編程邏輯控制器（PLC）實(shí)現(xiàn)全流程遠(yuǎn)程自動清洗功能。當(dāng)云平臺監(jiān)測到膜污染跡象時，系統(tǒng)自動觸發(fā)清洗程序，進(jìn)行物理清洗（如空氣擦洗）和化學(xué)清洗，以去除膜表面的污染物。

通過這些策略的實(shí)施，不僅可以有效控制膜污染，延長膜的使用壽命，還可以提高M(jìn)BR系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性，減少不必要的能耗和維護(hù)成本，從而實(shí)現(xiàn)更加高效和可持續(xù)的污水處理過程。

5結(jié)語

高速公路線路長，服務(wù)管理設(shè)施點(diǎn)位分散。由于污水排放量小，當(dāng)發(fā)生污水不達(dá)標(biāo)排放時，影響的范圍不大，污染問題較為隱蔽。因此，高速公路服務(wù)管理設(shè)施環(huán)境問題的暴露主要靠沿線群眾舉報，從環(huán)境執(zhí)法層面來說，比較容易被有關(guān)部門忽視，存在環(huán)境監(jiān)管的盲區(qū)。為響應(yīng)我國低碳環(huán)保、綠色交通的可持續(xù)發(fā)展政策，需要對比選擇適用于服務(wù)區(qū)污水治理的有效工藝。經(jīng)過實(shí)地調(diào)查及對比分析，生物接觸氧化、MBR兩種工藝的污染物去除效率高及運(yùn)行效果穩(wěn)定，處理能力強(qiáng)及設(shè)計負(fù)荷高。針對MBR工藝易堵塞，維護(hù)難的特點(diǎn)，還可以通過建立環(huán)保信息化云平臺，實(shí)現(xiàn)環(huán)保設(shè)施的自動化數(shù)據(jù)采集、智能化運(yùn)行、綜合展示和遠(yuǎn)程控制。通過對跨膜壓差（TMP）的偵測判斷膜污染程度，采取適當(dāng)降低膜通量和預(yù)防性清洗等手段，可有效避免因堵塞造成的設(shè)施停運(yùn)，確保MBR工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，提高交通環(huán)保設(shè)施運(yùn)行效果和人員運(yùn)維的效率。

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基金項(xiàng)目：廣西重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目“公路跨敏感水環(huán)境保護(hù)和風(fēng)險防控關(guān)鍵技術(shù)研究（自籌）”（編號：桂科AB22080021）；廣西重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目“基于云邊端智能協(xié)同的公路服務(wù)設(shè)施污水處理節(jié)能降碳關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”（編號：桂科AB24010070）

作者簡介：陸豫（1979—），碩士，高級工程師，主要從事環(huán)境工程設(shè)計與咨詢相關(guān)工作。

收稿日期：2024-05-16