高速公路附屬設(shè)施污水處理“大變革”

文/張嬌

獲獎(jiǎng)等級(jí)：三等獎(jiǎng)

項(xiàng)目名稱：高速公路附屬設(shè)施污水高標(biāo)處理與智能運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

“高速公路附屬設(shè)施污水高標(biāo)處理與智能運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過在全國分片區(qū)開展高速公路附屬設(shè)施污水處理調(diào)研，摸清了污水排放的水質(zhì)、水量特征；從處理設(shè)施配置情況及建設(shè)規(guī)模、采用的污水處理工藝、建設(shè)投資及建設(shè)模式等方面分析了目前我國高速公路附屬污水處理設(shè)施的建設(shè)情況；從處理設(shè)施的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)性能、能耗水平及運(yùn)營(yíng)成本、污水處理效果等方面分析了其運(yùn)行現(xiàn)狀。

同時(shí)，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還結(jié)合我國高速公路附屬設(shè)施建設(shè)養(yǎng)護(hù)特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)階段我國高速公路服務(wù)區(qū)污水處理應(yīng)用的工藝進(jìn)行了適用性評(píng)價(jià)，并通過對(duì)設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段和運(yùn)營(yíng)階段開展評(píng)估，總結(jié)了高速公路附屬設(shè)施存在的關(guān)鍵問題。在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了處理技術(shù)和管理層面的解決方案和路徑。

摸清現(xiàn)狀與關(guān)鍵問題

該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)跟蹤調(diào)查了我國7個(gè)省份239對(duì)服務(wù)區(qū)的污水處理設(shè)施現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)污水處理設(shè)施正常運(yùn)行率僅有65%，污水處理達(dá)標(biāo)率僅為60%。高速公路附屬設(shè)施分散污水廠站亟待解決的關(guān)鍵問題主要包括三方面。首先，普遍采用的常規(guī)市政廢水處理工藝不適用于高速公路附屬設(shè)施污水處理。高速公路附屬設(shè)施分散污水中氮、磷濃度普遍高于市政廢水，同時(shí)濃度變化系數(shù)高達(dá)2倍至5倍，常規(guī)市政處理工藝無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的污水處理。其次，高速公路附屬設(shè)施污水產(chǎn)生量受天氣、節(jié)假日等特殊因素影響大，高峰時(shí)段污水應(yīng)急處理亟待解決。最后，附屬設(shè)施間隔較遠(yuǎn)，污水處理廠站缺少專業(yè)的運(yùn)維人員，無法實(shí)現(xiàn)有效的污水處理廠站運(yùn)維管護(hù)。

對(duì)此，經(jīng)過10余年的不懈努力，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)因地制宜地研究出了高速公路污水處理的工藝技術(shù)和運(yùn)營(yíng)模式，構(gòu)建了污水、運(yùn)維、污泥的整體治理體系，形成了高速公路附屬設(shè)施的“高標(biāo)處理-智能運(yùn)維管護(hù)-高峰水量應(yīng)急處理”成套化處理技術(shù)，并成功解決了高速公路附屬設(shè)施分散污水處理的共性問題，同時(shí)為小體量、多點(diǎn)分散式污水站的處理提供了借鑒。

形成四項(xiàng)創(chuàng)新成果

創(chuàng)新成果一 生物耦合化學(xué)側(cè)流脫氮除磷強(qiáng)化工藝（BCFD）

基于生物反硝化除磷和內(nèi)源反硝化理論（PHA內(nèi)源強(qiáng)化），該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以革新MUCT為主體技術(shù)研發(fā)出了適應(yīng)北京市地標(biāo)的《水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/307-2013）A排放標(biāo)準(zhǔn)的分散小型污水處理技術(shù)體系。該技術(shù)體系是一種在低碳氮比條件下實(shí)現(xiàn)深度脫氮除磷的污水處理工藝。

← 組圖：BCFD工藝流程設(shè)備

通過研究，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建立了生物耦合化學(xué)側(cè)流脫氮除磷強(qiáng)化工藝的關(guān)鍵技術(shù)體系和設(shè)計(jì)參數(shù)，通過“一碳兩用”和“內(nèi)源反硝化”原理提高了脫氮除磷效果，使得系統(tǒng)在負(fù)荷沖擊時(shí)能較好應(yīng)對(duì)、保持穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。此項(xiàng)研究在工藝有效性確定后開展了試驗(yàn)，不僅驗(yàn)證了該項(xiàng)工藝的有效性、適應(yīng)性，還確定了工藝的效率及其關(guān)鍵影響參數(shù)，并不斷優(yōu)化工藝運(yùn)行參數(shù)；建立了新型工藝的設(shè)計(jì)體系和運(yùn)行管理體系，并針對(duì)高速公路附屬設(shè)施分散污水處理的污水量，搭建了成套設(shè)備。

創(chuàng)新成果二 非碳源依賴污水深度生物脫氮技術(shù)工藝與關(guān)鍵設(shè)備集成

地標(biāo)出水中總氮的排放要求，與服務(wù)區(qū)及管理所普遍面臨的低碳氮比相矛盾，需另外投加碳源保障達(dá)標(biāo)排放。為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了“自養(yǎng)深度生物脫氮技術(shù)”。在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開展了自養(yǎng)深度生物脫氮關(guān)鍵技術(shù)體系和設(shè)計(jì)參數(shù)、脫氮性能、影響因素等研究，探究了自養(yǎng)反硝化工藝在實(shí)際生活廢水處理中的應(yīng)用潛力，開發(fā)了低成本、高效環(huán)保的深度脫氮工藝及適用于分散點(diǎn)源水質(zhì)水量波動(dòng)特點(diǎn)的集成設(shè)備。并通過成套化設(shè)備集成，針對(duì)不同水量的污水處理進(jìn)行成套設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及工程應(yīng)用。

創(chuàng)新成果三 污水廠站智能運(yùn)維管理技術(shù)與策略

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能化系統(tǒng)引入到污水廠站的運(yùn)維管理中，通過信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從站點(diǎn)數(shù)據(jù)零星分散向集團(tuán)大數(shù)據(jù)資源集中、從獨(dú)立設(shè)備向物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通、從系統(tǒng)孤島向系統(tǒng)全面集成、從業(yè)務(wù)需求支撐向決策分析支持的轉(zhuǎn)變，建設(shè)了高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)地“智慧水務(wù)”管理體系；以長(zhǎng)期研究為基礎(chǔ)，建立了污水處理專家系統(tǒng)，為專業(yè)化解決運(yùn)維提供智慧體系；針對(duì)污水處理的“最后一公里”，即分散型污水站剩余污泥處理問題，研發(fā)了移動(dòng)污泥脫水車，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)污泥的減量化，并實(shí)現(xiàn)便于收集、集中運(yùn)輸……這套智能運(yùn)維管理技術(shù)與策略，有效降低了污水廠站的運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)了污水廠站“建得起、管得起”。

←組圖：移動(dòng)式污水處理車

創(chuàng)新成果四 應(yīng)急處理技術(shù)工藝與設(shè)備集成研究

高速公路附屬設(shè)施在特殊時(shí)期和條件下會(huì)出現(xiàn)超水量問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從問題出發(fā)，提出了快速啟動(dòng)、受溫度影響較小、能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)位處理的可移動(dòng)污水應(yīng)急保障設(shè)備；從高效、獨(dú)立、工藝簡(jiǎn)單等角度出發(fā)，形成了應(yīng)急保障技術(shù)及工藝，并將該技術(shù)與智能管理平臺(tái)配合，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急車智能化運(yùn)行管理，高效地解決了高速公路服務(wù)區(qū)水質(zhì)、水量波動(dòng)大和階段性處理能力超載的問題。

← 地圖導(dǎo)航

← 工藝流程

← 組圖：移動(dòng)應(yīng)急保障污水處理設(shè)備

已在38座附屬污水處理廠站應(yīng)用

該項(xiàng)目研究成果從源頭技術(shù)、運(yùn)維管護(hù)和水量高峰應(yīng)急處理等層面，系統(tǒng)地解決了高速公路分散污水處理的關(guān)鍵難點(diǎn)，填補(bǔ)了多項(xiàng)技術(shù)空白。目前，該項(xiàng)目的研究成果已應(yīng)用到北京高速公路38座附屬污水處理廠站，涉及高速公路集宿地、管理所、服務(wù)區(qū)污水處理站，區(qū)域上覆蓋了北京市延慶、密云、順義、通州、大興、房山、昌平等9個(gè)區(qū)，實(shí)現(xiàn)了北京高速公路附屬設(shè)施高標(biāo)準(zhǔn)分散處理的要求，有效地守護(hù)了北京的碧水藍(lán)天。

此外，該項(xiàng)目研究成果還實(shí)現(xiàn)了成套技術(shù)的集成與轉(zhuǎn)化，建立了分散污水處理廠站智慧監(jiān)控平臺(tái)、污水高標(biāo)應(yīng)急處理移動(dòng)車、分散廠站剩余污泥移動(dòng)脫水處理車等系列產(chǎn)品，編撰了標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)，提升了交通部門及其下屬單位的污水整治和運(yùn)維的水平。國務(wù)院國資委中宏網(wǎng)、光明日?qǐng)?bào)、千龍網(wǎng)、中國交通廣播微博、首都建設(shè)報(bào)、勞動(dòng)午報(bào)、中國科技財(cái)富雜志、北京青年報(bào)等10余家主流媒體報(bào)道了該項(xiàng)目的研究成果。

2018年至2020年，智能化分散式污水處理站建設(shè)及運(yùn)營(yíng)新增銷售額共計(jì)7140.14萬元，新增總利潤(rùn)1127.94萬元。效益提升促進(jìn)研發(fā)的投入，針對(duì)污水處理站的工藝、智能化運(yùn)維管理系統(tǒng)、在線監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了持續(xù)性科研投入，共計(jì)731.66萬元，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)效益增長(zhǎng)的良性循環(huán)。以運(yùn)行的38個(gè)高速公路附屬設(shè)施污水處理站統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目實(shí)施成果大幅減少了人員投入，減少外源碳源的使用，減少剩余污泥的處置量，連續(xù)3年運(yùn)行成本每年減少10%，綜合計(jì)算每年降低運(yùn)行成本達(dá)到100余萬元。

國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)

——北京市高速公路交通工程有限公司

北京市高速公路交通工程有限公司（以下簡(jiǎn)稱“北高速”）成立于1992年，是北京市首都公路發(fā)展集團(tuán)有限公司全資子公司，注冊(cè)資本5000萬元，國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，2019年獲得北京市首都勞動(dòng)獎(jiǎng)狀。北高速擁有交通安全設(shè)施一級(jí)、環(huán)保工程一級(jí)、鋼結(jié)構(gòu)工程二級(jí)、建筑工程施工總承包三級(jí)，以及市政工程施工總承包三級(jí)等資質(zhì)。主要從事公路安全設(shè)施、噪音治理、污水處理、景觀河湖治理、鋼結(jié)構(gòu)工程、建筑工程，以及市政工程的施工建設(shè)和相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、制造與銷售。

北高速先后承接了國內(nèi)29個(gè)省市區(qū)域的公路工程建設(shè)，積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。截至目前，北高速共擁有十余個(gè)計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書，獲得國家專利50項(xiàng)。獲交通運(yùn)輸部國檢中心標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄、隔離柵、防眩板工程等施工檢驗(yàn)合格證及工廠檢驗(yàn)合格證。通過了質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全管理體系認(rèn)證，取得了安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化一級(jí)證書。此外，北高速還參與國家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)，獲中國公路學(xué)會(huì)、北京公路學(xué)會(huì)等多項(xiàng)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。