反滲透設(shè)備在服務(wù)區(qū)中水回用系統(tǒng)中的應(yīng)用

羅 凱

（山西省交通新技術(shù)發(fā)展有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

高速公路作為國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，在現(xiàn)代交通運(yùn)輸中扮演著重要的角色。隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步覆蓋至各縣鎮(zhèn)，人員和物資的流動(dòng)將不可避免地依賴于高速公路。高速公路服務(wù)區(qū)每隔60 km左右均勻地分布于路段，為過(guò)往的人員及車(chē)輛提供了必要的便利[1]。目前，服務(wù)區(qū)的各項(xiàng)設(shè)施均趨于完善并向更高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行升級(jí)，部分服務(wù)區(qū)已經(jīng)不局限于餐飲、加油，更具備了旅游、購(gòu)物、休閑娛樂(lè)的屬性。因而，在此基礎(chǔ)上，人流量的增加，也帶來(lái)了更多的排放，其中污水的處理和去向問(wèn)題就尤為顯著。

目前的服務(wù)區(qū)污水處理中，基本的生化處理都能得到滿足，如生物接觸氧化+二沉池工藝、SBR工藝、生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝等。部分規(guī)模較大、設(shè)施完善的服務(wù)區(qū)還使用了MBR（Membrane Bio-Reactor，膜生物反應(yīng)器）工藝、多介質(zhì)過(guò)濾等效率較高的二級(jí)、三級(jí)處理，并實(shí)現(xiàn)了一定程度上的中水回用。中水回用的實(shí)現(xiàn)，為服務(wù)區(qū)的污水外排與再利用提供了新的思路和方向。但目前的中水僅適用于綠化、路面沖洗等要求較低的場(chǎng)景，進(jìn)行沖廁時(shí)需要較好的運(yùn)行狀態(tài)和調(diào)試狀態(tài)，同時(shí)若適用更高標(biāo)準(zhǔn)的用水如景觀用水、供熱系統(tǒng)循環(huán)水、過(guò)往車(chē)輛用水等，則在水硬度、濁度等方面難以滿足，無(wú)形之中造成了部分水源的浪費(fèi)，并增加了排放負(fù)擔(dān)。

1 水處理工藝

1.1 目前常用的中水回用工藝AO+MBR

服務(wù)區(qū)一般地處偏遠(yuǎn)，無(wú)法與城市污水管網(wǎng)進(jìn)行合并，污水的外排一般僅采用達(dá)標(biāo)排放及拉運(yùn)至有資質(zhì)的水處理單位進(jìn)行處置。不論采用何種水處理方式，最大化地增加回用水用量和降低多余外排水污染指標(biāo)都是最基本的原則。所以，中水回用理應(yīng)成為目前服務(wù)區(qū)水處理中最基本的處理理念，而一般的二級(jí)處理+沉淀池的做法難以穩(wěn)定滿足中水回用的要求。對(duì)此MBR在該場(chǎng)景下雖然運(yùn)行成本略高，但在控制上、穩(wěn)定性上有著先天優(yōu)勢(shì)，目前常用的工藝如AO+MBR，一般流程如圖1。

圖1 AO+MBR中水處理工藝流程圖

MBR系統(tǒng)的加入替代了傳統(tǒng)工藝中效率低下的二次沉淀池，通過(guò)孔徑在0.03μm以下的中空纖維膜過(guò)濾掉污水中的雜質(zhì)，并且對(duì)微生物、細(xì)菌、大分子有機(jī)物都有一定的去除作用，出水濁度極低。MBR工藝的加入使得服務(wù)區(qū)中水回用不再是紙上談兵，大批的服務(wù)區(qū)站點(diǎn)在引入該工藝后都基本實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)地綠化、沖洗用水，部分管道完善的站點(diǎn)還實(shí)現(xiàn)了沖廁，約60%以上的污水得到了一定的再利用，服務(wù)區(qū)污水外排外運(yùn)壓力大幅降低。

1.2 升級(jí)的中水回用——雙膜法（MBR+反滲透）

反滲透（RO）膜技術(shù)是許多年來(lái)使用十分嫻熟的超純水制備技術(shù)。其機(jī)理主要是，擱置相同體積的稀溶液和濃溶液在半透膜的兩邊，稀溶液因濃度差會(huì)滲透到濃溶液側(cè)的歷程叫做滲透[2]。

常規(guī)的MBR設(shè)備可以有效地去除懸浮物、大分子有機(jī)物、100%地節(jié)流污泥，并能在一定程度上去除廢水中的生物污染物、顆粒物、膠體、濁度、細(xì)菌等，同時(shí)其出水在一定程度上也滿足了反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)，在此基礎(chǔ)上可以更進(jìn)一步采用反滲透的方式提升水質(zhì)，滿足更多情況下的中水回用。常用的工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 MBR+反滲透用于中水回用工藝流程圖

服務(wù)區(qū)污水經(jīng)過(guò)化糞池、格柵、調(diào)節(jié)池、AO反應(yīng)器后進(jìn)入膜池，在平均孔徑小于0.03μm的中空纖維膜節(jié)流后進(jìn)入MBR產(chǎn)水池（中間水池），該部分水可用于綠化、噴灑沖洗和要求標(biāo)準(zhǔn)較低的沖廁等其他場(chǎng)景，其余產(chǎn)水由增壓系統(tǒng)進(jìn)一步提升進(jìn)入反滲透模塊，模塊產(chǎn)水將獨(dú)立放置于高品質(zhì)水箱中存留代用，產(chǎn)生的濃水另外處置，見(jiàn)圖3。

圖3 反滲透過(guò)程中濃水處理工藝流程圖

采用RO反滲透系統(tǒng)不可避免地產(chǎn)生濃水，對(duì)于服務(wù)區(qū)這類產(chǎn)水量較小的分散式污水處理系統(tǒng)，濃水可根據(jù)實(shí)際情況（產(chǎn)量、污染物濃度）采用場(chǎng)區(qū)內(nèi)回流處理、外運(yùn)或?qū)Ｓ迷O(shè)備處理，常用的設(shè)備處理是采用高級(jí)氧化法的方式如Fenton+活性炭吸附，產(chǎn)水進(jìn)入Fenton[3]單元進(jìn)行反應(yīng)，首先進(jìn)行加酸調(diào)節(jié)pH值到3～4，加入雙氧水及硫酸鹽鐵，氧化難生化有機(jī)物，通過(guò)加堿反調(diào)pH值至中性，進(jìn)入出水檢測(cè)池，達(dá)標(biāo)后排放。同時(shí)增加活性炭吸附系統(tǒng)，使出水更穩(wěn)定。污泥回流至系統(tǒng)中與生化段排泥一并處理，達(dá)標(biāo)產(chǎn)水進(jìn)一步外排。

2 采用反滲透工藝對(duì)水質(zhì)的影響

傳統(tǒng)的中水回用即AO+MBR技術(shù)能達(dá)到的最低標(biāo)準(zhǔn)為《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》（GB 18920—2002）及《公路服務(wù)區(qū)污水再生利用第1部分:水質(zhì)》（JT/T645.1—2016）對(duì)綠化的標(biāo)準(zhǔn)，即各指標(biāo)需低于表1中數(shù)值。

表1 傳統(tǒng)中水回用工藝的最低標(biāo)準(zhǔn)要求 mg/L

考慮到服務(wù)區(qū)污水水質(zhì)接近于生活污水，但由于來(lái)源多為衛(wèi)生間，故主要指標(biāo)略高，AO+MBR系統(tǒng)的產(chǎn)水COD一般在25～40 mg/L之間，BOD在5～10 mg/L之間，氨氮小于等于10 mg/L。MBR系統(tǒng)對(duì)懸浮物的隔離效果較好，基本已經(jīng)無(wú)法檢測(cè)，對(duì)大分子有機(jī)物有一定的截留能力，對(duì)色度也有大幅度的去除效果。但是對(duì)于Ca2+、Mg2+及其他無(wú)機(jī)鹽類不能降解，這主要是由于MBR膜孔徑大于無(wú)機(jī)鹽離子直徑，不能將無(wú)機(jī)鹽離子截留下來(lái)，因此不能被去除。

當(dāng)引入反滲透設(shè)備時(shí)，由于MBR系統(tǒng)產(chǎn)水已經(jīng)可以滿足反滲透進(jìn)水要求，可直接增壓接入反滲透系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)研究得出，反滲透系統(tǒng)對(duì)硬度的去除率在99.5%以上，除鹽率也在99%以上，同時(shí)可進(jìn)一步去除水體中COD，并且完全去除水體中的SS和色度[4]?？梢赃M(jìn)一步使產(chǎn)水的COD降低至5～10 mg/L、BOD降至3～6 mg/L，在前處理工藝中加入脫氮除磷工藝時(shí)，可滿足《城市污水再生利用 景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB18921—2019）中景觀環(huán)境用水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)水體硬度也基本去除。在此條件下，產(chǎn)水可進(jìn)一步用于服務(wù)區(qū)供暖系統(tǒng)的循環(huán)用水、服務(wù)區(qū)景觀用水、車(chē)輛加水等場(chǎng)景，并且用于沖廁、噴灑時(shí)對(duì)于管道及容器的清潔程度也有大幅提升。

3 結(jié)語(yǔ)

AO+MBR末端出水可以很好地滿足反滲透系統(tǒng)要求，該系統(tǒng)應(yīng)用于AO+MBR中水回用系統(tǒng)末端進(jìn)行深度處理實(shí)現(xiàn)“雙膜法”[5]可在MBR工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高水處理效果，實(shí)現(xiàn)97.5%以上的有機(jī)物去除能力，同時(shí)基本去除硬度及鹽度，全部的懸浮物、SS、色度等，配合脫氮除磷工藝可大幅度提高產(chǎn)水品質(zhì)。

高速公路服務(wù)區(qū)往往是一個(gè)封閉、獨(dú)立的工作系統(tǒng)，若不控制其污染物的循環(huán)與排放，極容易產(chǎn)生惡劣的環(huán)境影響。中水回用提供了一個(gè)積極的方向去將服務(wù)區(qū)污水進(jìn)行循環(huán)，但產(chǎn)多于入的現(xiàn)狀導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)“零”排放不切實(shí)際。小型反滲透水處理設(shè)備的引入，極大地提高了服務(wù)區(qū)中水產(chǎn)水的標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)大了中水利用面，使中水回用不再局限于綠化沖廁。同時(shí)，進(jìn)一步在管路輸送、保存、接觸性上提高了回水的使用感受，使中水回用不再雞肋，從而推動(dòng)實(shí)現(xiàn)了綠色服務(wù)區(qū)的構(gòu)想，走可持續(xù)發(fā)展道路。