中水回用技術(shù)在高速公路涉及飲用水源保護(hù)地中的應(yīng)用

曾誠

摘要：文章結(jié)合賀州至巴馬高速公路（蒙山至象州段）二期工程修仁站案例，分析了中水回用技術(shù)在涉及劃定飲用水源二級保護(hù)區(qū)的高速公路項目建設(shè)中的應(yīng)用工藝，為今后用同類型項目提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路;飲用水源保護(hù)區(qū);中水回用

0 引言

近十年來，我國高速公路服務(wù)區(qū)從功能提升時代向品質(zhì)服務(wù)時代邁進(jìn)，數(shù)量規(guī)模逐年遞增，服務(wù)功能日臻完善，服務(wù)水平持續(xù)提升。在國務(wù)院于2015年發(fā)布的水污染防治行動專項計劃相關(guān)文件中就提出了明確的要求，要通過再生水利用設(shè)施的完善、水循環(huán)新技術(shù)的開發(fā)、尤其是推進(jìn)公路服務(wù)區(qū)污廢水處置及回用等技術(shù)舉措，促進(jìn)再生水利用，以解決我國目前水生態(tài)環(huán)境保護(hù)的問題，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的根本大計。未來服務(wù)區(qū)污廢水處理技術(shù)在水質(zhì)處理達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，要以更智能、更高效、更環(huán)保為導(dǎo)向，加以回收利用。研究數(shù)據(jù)表明，高速公路服務(wù)區(qū)污水主要成分CODcr、BOD5、氨氮濃度高于常規(guī)生活污水。因此，在確定進(jìn)水水質(zhì)基礎(chǔ)參數(shù)，采用合理工藝搭配的基礎(chǔ)上，可以使出水達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的協(xié)同。文章以賀州至巴馬公路（蒙山至象州段）二期工程修仁站為案例，分析中水回用技術(shù)在線路涉及劃定飲用水源二級保護(hù)區(qū)的高速公路及其配套設(shè)施建設(shè)中的重要性和必要性。

1 項目概況

本項目為賀州至巴馬公路（蒙山至象州段）二期工程，路線全長61.286km，包括主線及龍懷連接線、羅秀連接線。主線由兩段組成，第一段位于梧州市蒙山縣、桂林市荔浦縣境內(nèi)，建設(shè)起點位于蒙山縣新圩鎮(zhèn)盆村附近，設(shè)置新圩北樞紐與荔浦至玉林高速公路相接;路線往西經(jīng)荔浦縣龍懷鄉(xiāng)、修仁鎮(zhèn)至荔浦與金秀縣交界處龍圍屯附近，接上賀州至巴馬公路（蒙山至象州段）一期工程。

1.1 與飲用水源保護(hù)區(qū)的關(guān)系

路線穿過飲用水源4處，其中縣城飲用水源1處（荔浦縣城）、鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水源2處（荔浦縣修仁鎮(zhèn)、象州縣羅秀鎮(zhèn)）、集中式農(nóng)村飲用水源保護(hù)區(qū)1處（象州縣羅秀鎮(zhèn)潘村），均位于飲用水源二級保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)。其中，修仁站位于已批復(fù)的荔浦縣城飲用水源二級保護(hù)區(qū)、修仁鎮(zhèn)飲用水源二級保護(hù)區(qū)，距離修仁鎮(zhèn)取水口約7km（長灘河道長度），靠近飲用水源二級保護(hù)區(qū)上邊界（二級保護(hù)上邊界為取水口上游7.5km）。

1.2 對荔浦縣修仁鎮(zhèn)飲用水源保護(hù)區(qū)的影響

1.2.1 與水源保護(hù)區(qū)及取水口的位置關(guān)系

K125+860～K127+900路段長2.04km，穿過修仁鎮(zhèn)飲用水源二級保護(hù)區(qū)水域及陸域范圍（距取水口6.31km），該水源保護(hù)區(qū)同時位于已批復(fù)的荔浦縣城飲用水源二級保護(hù)區(qū)內(nèi)。

1.2.2 路線無法避讓的原因

若路線朝北側(cè)完全避讓修仁鎮(zhèn)飲用水源二級保護(hù)區(qū)，則路線將穿過荔浦縣城飲用水源二級保護(hù)區(qū)且距離縣城取水口更近，路線將穿過荔浦荔江國家濕地公園濕地保育區(qū);若路線從南側(cè)完全避讓飲用水源保護(hù)區(qū)，則需分別修建長4km的特長隧道、長700m的隧道及長灘河大橋，長灘河兩岸山勢陡峭、山高谷深，無法選擇合適的橋位，布線困難。且大開大挖會導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險增大，給公路運(yùn)營造成極大的安全隱患。因此，互通及收費(fèi)站無法避開飲用水源二級保護(hù)區(qū)。

1.2.3 水環(huán)境影響

根據(jù)《中華人民共和國水污染防治法》第66條規(guī)定，“禁止在飲用水水源二級保護(hù)區(qū)內(nèi)新建、改建、擴(kuò)建排放污染物的建設(shè)項目”。因此，修仁站的生活污廢水禁止外排，需采用中水回用技術(shù)，自行處理至滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級回用標(biāo)準(zhǔn)后回用，對水源保護(hù)區(qū)影響不大。

2 中水回用技術(shù)及主要設(shè)計參數(shù)

中水處理工藝應(yīng)根據(jù)中水原水的水量、水質(zhì)和要求的中水水量、水質(zhì)以及工程的具體情況，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，確保處理后的出水達(dá)到相應(yīng)中水用途的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。[1]

2.1 修仁站主要污水來源

根據(jù)修仁站功能設(shè)施的劃分，主要有兩類污染區(qū)：

（1）辦公樓、食堂、公共廁所等區(qū)域;

（2）汽車修理處、停車場。

按污水來源和選擇分類，可分為2種類型：

（1）辦公樓、食堂、公共廁所的糞便污水和食堂的廚余油廢水，污染物主要成分為CODcr、BOD5、pH、SS、NH3-N、TP等;

（2）汽車修理處、停車場初期地表徑流形成的雨污混流水等，污染物主要成分為CODcr、NH3-N、SS、TP、石油類等。[2]

2.2 中水處理主要工藝及流程說明

2.2.1 中水處理工藝流程

（1）污水由原水提升泵提升至機(jī)械格柵，薄膜袋、雜草及糞便塊等渣質(zhì)經(jīng)由機(jī)械格柵得到有效清除。

（2）污水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在池內(nèi)污水的pH值、水質(zhì)及水量得到穩(wěn)定和控制，借助葉輪、鼓風(fēng)機(jī)等預(yù)曝氣攪拌設(shè)備對水質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)制調(diào)節(jié)。

（3）污水被提升泵提升至溶解氧<0.5的缺氧池，與回流混合液中的亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮在反硝化菌的作用下生成氮?dú)忉尫?，達(dá)到脫氮的目的，為進(jìn)入MBR反應(yīng)池做進(jìn)一步準(zhǔn)備。

（4）MBR反應(yīng)池內(nèi)采用沉浸式平片膜，當(dāng)污水進(jìn)入到MBR反應(yīng)器內(nèi)時，膜組件外的活性污泥能將大部分污染物降解。之后通過在膜組件中創(chuàng)造的負(fù)壓環(huán)境，使得處理后的混合液通過膜組件進(jìn)行分離，由膜組件直接出水。MBR池中的污泥分為污泥回流和剩余污泥兩部分，進(jìn)行回用至前期工藝或再生利用。

（5）根據(jù)回用水的要求，出水經(jīng)過自動投加藥劑的消毒裝置使各項水質(zhì)指標(biāo)達(dá)標(biāo)后，停留或直接進(jìn)入中水管網(wǎng)進(jìn)行回用。

工藝流程如圖1所示。

2.2.2 中水處理主要工藝說明

（1）脫氮工藝。結(jié)合修仁站中水回用原水特質(zhì)，本工程在傳統(tǒng)A/O工藝上加以合理調(diào)整，利用膜生物反應(yīng)器可實現(xiàn)原O段工藝，并結(jié)合生物膜法脫氮的優(yōu)點，使得脫氮效果更為良好。膜生物反應(yīng)器內(nèi)同步硝化與反硝化的作用同時存在，在一定空間內(nèi)，數(shù)量多、體積大的污泥顆粒富集在一起，限制了氧氣的流動，為污泥營造了一個優(yōu)良的缺氧空間，這個空間為微生物一定程度的反硝化脫氮反應(yīng)提供了可行條件。定期間隔排泥時間較長，也使得膜生物反應(yīng)器內(nèi)聚集了高濃度的NH3-N。在缺氧池內(nèi)，污水中NH3-N的濃度由于厭氧、兼氧菌聯(lián)合進(jìn)行反硝化作用從而大大降低;污水中的COD和BOD5也在反硝化過程中利用了有機(jī)物獲得碳源，使其濃度有不同程度下降。因此膜生物反應(yīng)器脫氮工藝的高效性，是傳統(tǒng)工藝無法比擬的。

（2）膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝。MBR是一種將高效膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型高效污水處理工藝。[3]MBR工藝在提高出水水質(zhì)和減輕構(gòu)筑物處理負(fù)荷等方面具有顯著優(yōu)勢。浸沒式膜組件具有特殊的固液分離能力，能有效攔截微生物于反應(yīng)器內(nèi)，通過改變曝氣池中生態(tài)環(huán)境，使之有利于菌膠團(tuán)微生物生長，抑制絲狀菌過量繁殖，從而解決了污泥中因絲狀菌膨脹而造成的不良反應(yīng)。經(jīng)過膜生物處理后的水再通過濾膜過濾后由泵抽出，出水可達(dá)到雜用水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)后續(xù)處理后可達(dá)到景觀用水標(biāo)準(zhǔn)。

（3）除臭工藝。為消除工藝設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的異味，保護(hù)大氣環(huán)境，本工程考慮加入除臭工藝。綜合考慮運(yùn)行成本、運(yùn)行效果及操作難度等方面因素，采用生物除臭法。此法主要依靠微生物、薄膜水層等載體對不良?xì)馕兜奈阶饔?，在工藝臭氣通過由黃沙和粒徑不同的石子組成的土壤擴(kuò)散層底部均勻向上擴(kuò)散的過程中，與載體接觸后發(fā)生代謝轉(zhuǎn)化，成為二氧化碳和水等無色無味的物質(zhì)，實現(xiàn)消除異味的目的。

2.2.3 中水處理工藝主要處理單元及其設(shè)備材料

中水處理工藝處理單元及設(shè)備見表1。

2.3 出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

由于修仁站位于已批復(fù)的荔浦縣城飲用水源二級保護(hù)區(qū)、修仁鎮(zhèn)飲用水源二級保護(hù)區(qū)，處理后回用水所有監(jiān)測因子的監(jiān)測值必須滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級A標(biāo)準(zhǔn)，即COD≤50mg/L、BOD5≤10mg、SS≤10mg/L、石油類、動植物油≤1mg/L、6≤pH≤9、總氮≤15mg/L、氨氮≤5mg/L、總磷≤0.5mg/L、陰離子表面活性劑≤0.5mg/、色度（稀釋倍數(shù)）≤30mg/L、糞大腸桿菌≤103個/L[4]，方可回用。

3 結(jié)語

飲用水安全是保障人們生命安全的基礎(chǔ)。通常，城鎮(zhèn)人口密集地區(qū)的集中式水源地水質(zhì)總體良好。但在一些偏遠(yuǎn)農(nóng)村和非集中式群眾取水點，水源保護(hù)要求落實不到位，加之偏遠(yuǎn)地區(qū)環(huán)境監(jiān)管力量薄弱，絕大部分監(jiān)測站不具備水質(zhì)全指標(biāo)檢測能力，城鎮(zhèn)污水處理廠及配套管網(wǎng)嚴(yán)重滯后，中水回用設(shè)備形同虛設(shè)，使得大部分中水又混入水源地造成二次污染。在我國高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)中，合理運(yùn)用“埋地式污水處理+中水回用”、MBR膜接觸法、“曝氣生物濾池+中水處理”和土壤毛細(xì)管滲濾工藝等滿足回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的處理工藝，既能基本實現(xiàn)廢水資源化，也可以減輕建筑物對環(huán)境的排污影響，達(dá)到節(jié)約水資源和節(jié)約成本的雙重目的，實現(xiàn)環(huán)境效益和社會效益雙豐收。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB03SS703-1，建筑中水處理工程（一）[S].

[2]林 奇.高速公路服務(wù)區(qū)污水特性研究[J].能源與環(huán)境，2013（1）：12-17.

[3]楊 勇，方玉峰.油田生活廢水處理集成技術(shù)研究應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2015，34（12）：113-121.

[4]GB18918-2002，城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].