■邱高順
(福建省交通科研院有限公司, 福州 350005)
近年來,隨著高速公路網(wǎng)不斷完善及私家車的普及,選擇高速出行的人越來越多。 目前福建省高速公路網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化,高速公路通車總里程數(shù)已經(jīng)突破6000 km,路網(wǎng)綜合密度居全國第三位,全省各鄉(xiāng)鎮(zhèn)實(shí)現(xiàn)0.5 h 上高速, 極大地方便了群眾出行。 服務(wù)區(qū)作為高速公路的一個(gè)重要附屬設(shè)施,其主要功能是為通行車輛和司乘人員提供加油、維修、餐飲、購物、休息、娛樂等服務(wù)[1]。 污水處理系統(tǒng)作為服務(wù)區(qū)污水處理的主要處理設(shè)施,在運(yùn)行多年后易因工藝落后、處理能力不夠、設(shè)備損壞、運(yùn)營不當(dāng)?shù)雀鞣N因素,出現(xiàn)污水設(shè)施系統(tǒng)部分癱瘓,污水處理量不夠,出水水質(zhì)無法滿足排放要求等問題[2-3]。因此有必要對這些服務(wù)區(qū)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行升級改造研究與應(yīng)用探討。
福建省某高速公路服務(wù)區(qū)設(shè)有停車場、公共廁所、淋浴房、加油站、車輛修理廠、餐飲和超市購物等附屬功能設(shè)施,其污水主要成分為:生活衛(wèi)浴污水、餐飲污水以及少量的加油站和維修間產(chǎn)生的油污水,主要污染物有:懸浮物(SS)、無機(jī)污染物以及氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)、有機(jī)物污染物、油類、微生物等。 污水的產(chǎn)生量受到服務(wù)區(qū)來往司乘人員數(shù)量等因素的影響,以及天氣、季節(jié)和節(jié)假日影響變化較大[4]。 因此該服務(wù)區(qū)污水水質(zhì)的特征:碳氮比較低,氨氮和SS 濃度高,可生化性強(qiáng)且有機(jī)物濃度較高,但水質(zhì)水量受客流量的影響波動(dòng)性大。 進(jìn)出水水質(zhì)詳見表1。
原建有1 套地埋式碳鋼一體化A/O 接觸氧化處理處理系統(tǒng),設(shè)計(jì)尺寸11 m×2.5 m×3 m,有效容積60 m3,設(shè)計(jì)日均處理量為25 t,設(shè)有調(diào)節(jié)池、缺氧池、好氧池及MBR 膜處理系統(tǒng)。 該工藝具有體積負(fù)荷高、處理效果好、剩余污泥產(chǎn)生量少、無污泥膨脹現(xiàn)象、運(yùn)行管理模式簡單等優(yōu)點(diǎn),但受服務(wù)區(qū)污水特征影響,碳氮比低微生物活性較低,生物填料需定期更換,費(fèi)用高。
經(jīng)現(xiàn)場踏勘調(diào)查,該處理系統(tǒng)實(shí)際污水日處理量40~50 t, 污水處理系統(tǒng)各構(gòu)筑物內(nèi)大部分設(shè)施設(shè)備(除MBR 膜系統(tǒng)因長久未維護(hù)、更換,已損壞)均能夠正常運(yùn)行。 從表1 可知,系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)碳氮比低,屬于典型的低碳氮比城市生活污水[4],因系統(tǒng)無專人運(yùn)營維護(hù),處理能力嚴(yán)重不足,且部分設(shè)備已損壞,污水出水水質(zhì)超標(biāo),尤其是氨氮和SS 嚴(yán)重超標(biāo),已無法滿足GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)要求,因此有必要對該服務(wù)區(qū)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行升級改造,使該污水系統(tǒng)能夠滿足日常污水處理需求,污水能夠達(dá)標(biāo)排放。
表1 主要進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)
考慮到該服務(wù)區(qū)現(xiàn)有污水處理構(gòu)筑物大部分設(shè)施設(shè)備均還能正常運(yùn)行,方案擬盡可能利用現(xiàn)有構(gòu)筑物和設(shè)備,采用最小的投資對現(xiàn)有的地埋式一體化污水設(shè)備進(jìn)行升級改造,同時(shí)通過在缺氧池添加碳源,提高污水碳氮比,用以解決污水碳源不足,微生物活性不夠的問題。
升級改造工藝為:在地面新增設(shè)1 套半地埋式碳鋼一體化構(gòu)筑物,作為缺氧池和好氧池,利用現(xiàn)有的地埋式碳鋼結(jié)構(gòu), 改造為1 個(gè)好氧池和MBR膜反應(yīng)池, 污水工藝為 “A/O 生物接觸氧化+MBR膜”處理工藝,工藝流程如圖1 所示。具體來看,(1)系統(tǒng)采用缺氧池作為生化處理前段,含油污水和生活污水經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)入調(diào)節(jié)池,通過污水提升泵將污水提升至缺氧池;(2)通過對污水進(jìn)行缺氧處理,并利用硝化液回流, 在缺氧系統(tǒng)培養(yǎng)反硝化菌群,監(jiān)測進(jìn)水水質(zhì)碳氮比,通過添加碳源使得反硝化細(xì)菌具有足夠的碳源, 實(shí)現(xiàn)對氨氮的無害化處理,為后續(xù)生化系統(tǒng)提供良好的預(yù)處理;(3)經(jīng)缺氧池處理后的污水通過重力流將污水引至后續(xù)好氧池中,池內(nèi)設(shè)置的組合式填料為好氧硝化細(xì)菌等微生物提供良好的著床點(diǎn),為優(yōu)勢菌種的繁育、新陳代謝提供良好條件,微生物充分與污水接觸,硝化細(xì)菌將污水中氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽同時(shí)將有機(jī)物進(jìn)行降解處理;(4)經(jīng)好氧池處理后的污水經(jīng)過MBR 膜進(jìn)行固液分離處理, 出水自流進(jìn)入排放口,可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 生物處理系統(tǒng)產(chǎn)生的少量剩余污泥采用定期委托外運(yùn)無害化處置[5]。
圖1 工藝流程
通過對原有工藝進(jìn)行升級改造,污水處理能力得到提升,同時(shí)在缺氧池中補(bǔ)充微生物代謝所需要的碳源,提高了碳氮比,提高了微生物活性,使得污水及其最終轉(zhuǎn)化的污泥均得到妥善的處理,主要污染物、有機(jī)物基本被微生物去除,氨氮基本轉(zhuǎn)化為氮?dú)?、懸浮物形成污泥定期委托外運(yùn)。 整個(gè)過程均不產(chǎn)生二次污染且以生物處理為主,降低了運(yùn)行成本,污水得到有效處理,最終實(shí)現(xiàn)污染處理。
預(yù)處理構(gòu)筑物主要包括化糞池和隔油池。 均利用服務(wù)區(qū)現(xiàn)有的構(gòu)筑物, 對化糞池和隔油進(jìn)行清掏、補(bǔ)漏。 其中化糞池為玻璃鋼材質(zhì),公稱通徑(DN)為2.5 m×6.0 m,有效容積為20 m3;隔油池為磚混結(jié)構(gòu),尺寸為2.0 m×1.50 m×1.50 m,有效容積為3.6 m3。
調(diào)節(jié)池采用原有的構(gòu)筑物,采用地埋式玻璃鋼結(jié)構(gòu), 公稱通徑 (DN) 為3 m×5 m, 有效容積為22 m3,水力停留時(shí)間約7 h,內(nèi)設(shè)2 臺(1 用1 備)污水提升泵, 流量為9 m3·h-1, 揚(yáng)程為6 m, 功率為0.25 kW,浮球液位計(jì)1 套。
3.3.1 缺氧池
新增半地埋式碳鋼設(shè)備1 套, 尺寸為3 m×3 m×3 m,內(nèi)部刷玻璃纖維環(huán)氧樹脂漆防腐,有效容積為25.2 m3,水力停留時(shí)間為8.4 h;池內(nèi)布置1 套公稱通徑(DN)為0.15 m×2 m 的半軟性填料,上面布滿生物膜, 在填料的下方布置1 套微孔曝氣器;配有加藥系統(tǒng)1 套, 耐腐蝕計(jì)量泵流量≥9 L·h-1,含加藥桶。
3.3.2 好氧池
好氧池3 個(gè),其中新增半地埋式碳鋼化構(gòu)筑物2 個(gè),利用原有的地埋式污水處理構(gòu)筑物改造1 個(gè),風(fēng)機(jī)利用原有的,回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)2 臺(1 用1 備),功率為2.2 kW,風(fēng)量為84 m3·h-1。 其中單個(gè)新增半地埋式好氧池尺寸為5.5 m×3 m×3 m 內(nèi)部刷玻璃纖維環(huán)氧樹脂漆防腐,有效容積約44 m3,水力停留時(shí)間約14 h; 池內(nèi)布置1 套公稱通徑 (DN)為0.15 m×2 m 的半軟性填料, 表面附著生物膜,在填料的下方布置1 套微孔曝氣器; 利用原有構(gòu)筑物改造的好氧池尺寸為8 m×2.5 m×3 m, 有效容積約50 m3,水力停留時(shí)間為16 h,填料、曝氣系統(tǒng)均利用原構(gòu)筑物內(nèi)的。
MBR 膜池利用原有的地埋式構(gòu)筑物的MBR膜池,尺寸為3 m×2.5 m×3 m,內(nèi)部刷玻璃纖維環(huán)氧樹脂漆防腐,更換原有破損的MBR 膜組件1 套,處理能力為4 m3·h-1,不銹鋼支架1 套,曝氣系統(tǒng)1套,自吸泵2 臺(1 用1 備),功率為0.75 kW,流量為6 m3·h-1, 混合液回流泵2 臺 (1 用1 備), 功率為0.4 kW,揚(yáng)程為6 m,流量為9 m3·h-1。
系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行具體步驟如下:(1)通過接種經(jīng)過馴化調(diào)配的活性污泥,調(diào)試馴化好氧池和厭氧池中微生物著床富集、生長及掛膜,并適應(yīng)該污水處理系統(tǒng)環(huán)境, 從而初步實(shí)現(xiàn)對污水中污染物的去除;(2)調(diào)試馴化成熟后,通過回流率、曝氣量以及碳源等因素的調(diào)節(jié),逐步提高并穩(wěn)定系統(tǒng)對污水中各項(xiàng)污染物的去除水平。
本項(xiàng)目服務(wù)區(qū)污水系統(tǒng)受節(jié)假日客流量影響,水質(zhì)、 水量波動(dòng)變化較大, 污水處理量約為40~50 m3·d-1,系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行正常后,對系統(tǒng)進(jìn)出口進(jìn)行連續(xù)3 d 采樣監(jiān)測。 根據(jù)表2 水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果,該服務(wù)區(qū)污水處理系統(tǒng)升級改進(jìn)后, 系統(tǒng)運(yùn)行效果穩(wěn)定,出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級標(biāo)準(zhǔn)。
表2 污水進(jìn)出口水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果
本工程總投資約為38 萬元, 污水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后, 系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用約1.99 元/t, 其中電費(fèi)約0.49 元/t,藥劑費(fèi)約1.5 元/t,藥劑的費(fèi)用主要是因系統(tǒng)進(jìn)水碳氮比低,為提高碳源濃度添加乙酸鈉的費(fèi)用。 本系統(tǒng)采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng),進(jìn)行全自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程的監(jiān)控,運(yùn)行管理方便快捷。
通過對該服務(wù)區(qū)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行升級改造,采用“A/O 生物接觸氧化+MBR 膜”處理工藝對污水進(jìn)行處理, 系統(tǒng)能夠滿足該服務(wù)區(qū)處理水量要求,出水效果良好,出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級標(biāo)準(zhǔn)。 該服務(wù)污水處理設(shè)施改造案例盡可能利用了原有的污水處理工藝和設(shè)施,以最少的投資進(jìn)行升級改造,同時(shí)通過添加碳源等方式提高污水碳氮比,提高微生物活性,保證處理效果,具有投資少、運(yùn)行管理方便、社會經(jīng)濟(jì)效益好等特點(diǎn), 適用于處理能力不足、工藝落后的老舊服務(wù)區(qū)污水處理設(shè)施的改造,具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。