高速公路服務區(qū)污水可生化性較好，但有機物、氨氮等污染物濃度較高，污水水量受車流量影響，水量波動較大。該項目根據(jù)高速公路服務區(qū)污水的特點選取相應的污水處理工藝并合理地進行組合，實現(xiàn)了污水的達標排放，為高速公路服務區(qū)的污水處理工程設計提供參考。
1、工程概況
某高速公路服務區(qū)的污水主要源自沖廁和地面沖洗，另有少量餐飲污水，污水可生化性好，有機物及氮、磷污染物濃度較高。該高速公路服務區(qū)以大型客車和貨車停靠為主，人流量具有不確定性，因此污水水質水量波動較大，污水產(chǎn)生量約為80～120m3/d，工程設計規(guī)模為120m3/d，污水水質及排放要求見表1。
針對該服務區(qū)污水水質特點，并結合實際情況，采用水解酸化/MBR/水平潛流人工濕地組合工藝進行處理。出水總氮、懸浮物執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A標準，其它主要指標達到《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838—2002)IV類標準的要求，最終直接排入地表水體。
2、工藝流程及設計參數(shù)
2.1 工藝流程
污水經(jīng)過超細格柵去除水中漂浮物及部分懸浮物，然后進入調(diào)節(jié)池均化水質、均衡水量，降低水質水量波動對后續(xù)處理單元的沖擊。
調(diào)節(jié)池出水由提升泵定量輸入水解酸化池，污水中的部分有機物及懸浮物在該處理單元中被去除，削減了污水的有機負荷，同時能夠促進有機氮磷污染物的分解。水解酸化池的出水進入缺氧池，反硝化細菌在缺氧條件下，利用進水中的碳源進行反硝化，膜反應池內(nèi)為好氧條件，有機物和氨氮在好氧微生物的作用下被氧化分解，最終通過膜組件進行泥水分離。出水進入中間池，然后經(jīng)水平潛流人工濕地深度處理后達標排放。工藝流程見圖1。
考慮到生物除磷的效果具有很大的局限性，因此在缺氧池投加聚合氯化鋁(PAC)將污水中的磷酸鹽沉淀，并最終隨剩余污泥的排放被去除。水解酸化池及MBR池的產(chǎn)生的剩余污泥排入貯泥池，定期外運，貯泥池上清液回流至調(diào)節(jié)池內(nèi)，進行處理。
2.2 主要構筑物設計參數(shù)
2.2.1 格柵井1座，地下式磚砌結構，尺寸(L×B×H)為1800mm×1000mm×700mm，安裝轉鼓式細格柵1臺，格柵間隙為1mm。
2.2.2 調(diào)節(jié)池1座，地下式鋼砼結構，尺寸(L×B×H)為5200mm×4300mm×3000mm，水力停留時間(HRT)為11.2h。安裝液位控制器1套，提升泵2臺，1用1備，Q=6m3/h，H=100kPa，池底安裝低速潛水攪拌器1臺，間歇運行，每隔30min攪拌5min。
2.2.3 水解酸化池1座，全地上式鋼砼結構，尺寸(L×B×H)為2000mm×1500mm×4500mm，有效水深4m，有效容積為12.0m3，水力停留時間2.4h。水解酸化池為升流式，采用枝狀布水，堰式出水，污泥采用重力排泥。
2.2.4 缺氧池1座，半地上式鋼砼結構，尺寸(L×B×H)為3200mm×1500mm×4500mm，有效水深3.8m，有效容積為18.24m3，水力停留時間3.6h。池底安裝潛水攪拌器2臺，用于將污水與活性污泥充分混合。
設置加藥系統(tǒng)1套，除磷劑為PAC(聚合氯化鋁)，PAC配制濃度為10%，通過計量泵投入缺氧池進水口。
2.2.5 膜反應池1座，半地上式鋼砼結構，尺寸(L×B×H)為4800mm×1500mm×4500mm，有效水深3.8m，有效容積為27.36m3，水力停留時間5.5h。膜組件面積300m2，膜通量16.7L/m2•h。MBR出水抽吸泵2臺，1用1備，=5m3/h，H=100kPa，回流泵2臺，Q=6m3/h，H=100kPa，污泥泵1臺，Q=6m3/h，H=100kPa，配套清洗裝置1套。
2.2.6 中間池1座，半地下式鋼砼結構，尺寸(L×B×H)為2000mm×1500mm×4000mm，水力停留時間2h，安裝提升泵2臺，一用一備，Q=6m3/h，H=100kPa。
2.2.7 人工濕地1座，水平潛流濕地，尺寸為(L×B×H)20000mm×7500mm×1100mm，有效水深0.8m，水力停留時間24h。人工濕地填料承托層厚度為30cm，采用粒徑為1～3cm的鵝卵石，中間采用粒徑0.5～1.0cm礫石和沸石作為填料，厚度為50cm，最上層為30cm的土壤層，種植植物為蘆葦、菖蒲和美人蕉。
3、系統(tǒng)調(diào)試運行
3.1 污泥接種
為了縮短系統(tǒng)的調(diào)試啟動周期，生化系統(tǒng)運行前需接種活性污泥。接種污泥取自某城鎮(zhèn)污水處理廠剩余污泥(含水量80%)。該污水處理廠的主要處理對象為生活污水，運行穩(wěn)定，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A標準。投加污泥后，生化系統(tǒng)內(nèi)MLSS濃度為3000～3500mg/L。
3.2 生化系統(tǒng)調(diào)試
水解酸化池進水量首先按設計水量的40%運行。運行初期，污泥結構松散，出水渾濁，出水CODCr濃度時常高于進水。連續(xù)運行15d后，污泥呈現(xiàn)黑色塊狀，出水逐漸清澈，CODCr去除率穩(wěn)定在10%左右。隨后逐步提高進水量，直至滿負荷運行，CODCr去除率逐漸提高至30%，并趨于穩(wěn)定。這些表明水解酸化池啟動成功。
MBR池污泥接種完成后，悶曝24h使污泥恢復活性，悶曝過程中開啟各段回流泵，MBR池內(nèi)的溶解氧濃度維持在3～4mg/L。悶曝結束后，以出水CODCr作為監(jiān)測指標，在出水監(jiān)測指標穩(wěn)定的前提下，逐步提高進水水量，直至滿負荷運行。污泥馴化約30d后，污泥濃度穩(wěn)定且呈現(xiàn)土黃色，同時沉淀性能良好，SV30、SVI等指標正常，表明污泥馴化完成。
MBR池調(diào)試前，檢驗抽吸泵運行是否正常，產(chǎn)水管路需抽真空，調(diào)試過程中注意記錄真空壓力表數(shù)值，壓力增長過快則暫停提高產(chǎn)水量。調(diào)試完成后，污泥齡控制在15～20d，膜系統(tǒng)進入自動控制狀態(tài)。
3.3 運行效果
系統(tǒng)調(diào)試完成后，對出水指標進行檢測，出水水質見表2。
由表2可知，該工藝處理高速公路服務區(qū)污水效果良好。污水中的大部分有機污染物、懸浮物均在無需提供外源動力的水解酸化池中被去除，有效地降低了運行能耗，膜反應池占地面積小，結構緊湊，且出水水質良好，人工濕地則進一步對尾水的氮、磷等污染物進行去除，保證了出水穩(wěn)定達標。
3.4 系統(tǒng)抗沖擊負荷性能
污水處理站投入運行約3個月以后，由于旅游旺季到來，服務區(qū)客流量增大，沖廁廢水水量驟然增加，造成進水水質水量出現(xiàn)波動。污水處理站連續(xù)3d，進水水量在115～132m3/d。經(jīng)檢測，進出水水質見表3。
由表3可知，進水中有機污染物濃度較平時有所下降，氮、磷污染物濃度較平時升高。造成水質變化的原因是服務區(qū)衛(wèi)生間產(chǎn)生的沖洗尿液的水量增加，尿液中含有大量的氮、磷營養(yǎng)物質，生活污水中質量分數(shù)分別約80%的氮、50%的磷來源于尿液，而尿液的體積僅占生活污水總量的約1%左右。
由于操作人員提前將MBR池內(nèi)的污泥濃度提高至7000mg/L左右，維持了污泥負荷，并充分利用調(diào)節(jié)池池容，平衡一天內(nèi)各時間段的進水水量，在沖擊負荷條件下，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水各項指標未出現(xiàn)超標。
4、效益分析
該服務區(qū)污水處理工程總投資186.19萬元，運行成本為1.23元/m3，其中電費1.08元/m3，藥劑費用為0.06元/m3，污泥處置費用0.09元/m3，污水處理系統(tǒng)自動化程度高，無需專人值守，可由服務區(qū)水電工兼職管理。
5、結論
工程運行結果表明，水解酸化/MBR/水平潛流人工濕地組合工藝成熟可靠，各處理單元設計合理，出水水質能夠達到類地表Ⅳ類水標準，并具備一定的抗沖擊負荷能力。該工藝結構緊湊，運行簡易，運行費用為1.23元/m3，具有良好的環(huán)境、經(jīng)濟效益。(來源：沈陽環(huán)境科學研究院，中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會)
