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摘 要：对福建省某高速公路服务区污水处理工艺进行升级改造，采用生物接触氧化+混凝沉淀+超滤+高级氧化的组合工艺使处理后的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准后回用于场区内绿化、冲厕。本污水处理工艺的设计及应用对类似高速公路服务区的污水处理工艺具有一定的参考和借鉴意义。
关键词：高速公路服务区;A/O生化池;PVDF超滤;中水回用;高级氧化
福建省某高速公路服务区原采用地埋式一体化A/O接触氧化工艺处理污水，该工艺具有以下优点：工艺流程简单;具有较高的容积负荷;剩余污泥产量少，不存在污泥膨胀问题;对冲击负荷的耐受性较强;运行稳定，占地面积小，管理方便[1]。但由于高速公路车流量不稳定且逐年增加，原设计出水水质已无法满足污水处理要求。此外，该服务区靠近饮用水源保护区，故产生的污水经处理后需进行中水回用，不允许外排。基于此，本项目通过对该服务区原A/O生化池进行升级改造，增加混凝沉淀、超滤、高级氧化等工艺使出水水质满足回用要求。
1 设计进出水水质及工艺流程
1.1 设计进出水水质
高速公路服务区产生的污水一般由餐饮污水、粪便污水、加油站清洗污水和洗车废水等组成，其污染物主要有：悬浮物、氨氮、碳氢化合物、蛋白质、动植物油、微生物、无机盐等[2]，根据高速公路环保验收技术规范[3]，服务区需要处理的污水水质指标主要有：化学需氧量（CODcr）、生化需氧量（BOD5）、悬浮物（SS）、石油类、动植物油类、氨氮（NH3-N）。本项目按预计最大排水量的120%进行设计，即设计处理污水量为120 m3/d，设计出水水质按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级A标准[4]，设计进出水水质指标见表1。
1.2 工艺流程
目前在高速公路服务区运用较多的污水处理工艺有人工快速渗滤、生物生态处理、传统生化处理等[5-7]。根据该服务区有机成分较高，可生化性较好，处理后的污水需进行回用等特点，利用原地埋式一体化A/O接触氧化处理工艺构筑物，确定该服务区污水处理工艺为“生物接触氧化+混凝沉淀+超滤+高级氧化”工艺。工艺流程图如图1所示。
污水经过隔油池或化粪池处理后通过格栅拦截大块漂浮物后进入调节池，设置调节池的水量和水质后，污水采用提升泵提升至A级生化池。在A级生化池内，污水中有机物浓度较高，微生物处于缺氧状态，池内兼性微生物将污水中有机氮转化为氨氮，同时利用有机碳源，将NO2-N、NO3-N转化为N2。经过A级生化池的生化作用后，污水中仍有一定量的有机物和氨氮存在。污水进入O级生化池后，池中的硝化菌利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的CO2，将污水中的氨氮转化为NO2-N、NO3-N。污水经O级生化池处理后，水中含有大量的悬浮颗粒物，经过沉淀池进行固液分离后，一部分底泥通过回流泵回流至调节池进行循环，以达到反硝化的目的。剩余污水通过提升泵进入高效沉淀池，经高效沉淀和膜过滤技术进一步去除剩余的悬浮物、油类等物质，最后通过臭氧催化氧化手段去除剩余难降解物质。
2 主要构筑物及工艺参数
2.1 隔油池及化粪池
隔油池每个单元尺寸为1.00 m×1.50 m×1.50 m，砖混结构，由3个单元串联而成;化粪池尺寸为2.00 m×2.50 m×4.00 m，砖混结构，利用服务区原有化粪池。
2.2 格栅
设一道人工清渣格栅，采用L30×30×3角钢非标制作，栅宽400 mm;栅条间距10 mm;栅前水深0.3 m。格栅井采用砖混结构，尺寸为1.0 m×0.6 m×1.87 m。
2.3 调节池
为玻璃钢材质，尺寸为φ3.6 m×3.5 m，水力停留时间为4.5 h。池内设潜污泵2台，1用1备，功率为1.2 kW，扬程15 m，流量10 m3/h。
2.4 升级改造后A/O生化池
A级生化池为玻璃钢材质，尺寸为φ3.6 m×2.0 m，水力停留时间为3 h;O級生化池为玻璃钢材质，尺寸为φ3.6 m×3.5 m，水力停留时间为5 h，内设有2台离心潜水曝气器，1用1备，功率为1.0 kW。在生化池中投加生物载体填料，其中普通微生物填料比表面积控制在150 m2/m3～250 m2/m3，生物载体填料单面的比表面积达到450 m2/m3。同时，增加回流泵，强化脱氮效果，混合液回流比达到150%。设置2台回流泵，1用1备，回流泵功率为1.2 kW，扬程15 m，流量10 m3/h。
2.5 沉淀池
设计为1座竖流式沉淀池，玻璃钢材质，尺寸为φ3.6 m×2.5 m。底部设有污泥泵2台，1用1备，污泥泵功率为1.5 kW，扬程10 m，流量20 m3/h。通过污泥泵使污泥回流至调节池。
2.6 提升泵房
污水经沉淀池沉淀后经提升泵房提升后流入后续工艺处理，设置2台提升泵，1用1备，功率为1.2 kW，回流泵流量10 m3/h。
2.7 高效沉淀池
设计为1座平流沉淀池，砖混结构，尺寸为4.0 m×4.0 m×3.5 m。采用混合/絮凝/沉淀方式进一步去除有机物，其主要接收来自沉淀池的出水和超滤车间的反冲洗排水和溢流水。絮凝剂PAC投加量20 mg/L，助凝剂PAM能提高混凝沉淀效果，但作为高分子聚合物容易对后续的超滤膜造成堵塞，因此，其投加量为0.1 mg/L。
2.8 PVDF超滤膜车间
放置于4.0 m×4.0 m×2.5 m砖混结构小房内。利用滤膜两侧的压力差，使水透过超滤膜，而截留悬浮物、油类、高分子物质、胶体等。超滤膜平均孔径约为0.01 um～0.02 um，对SS、油类的去除率达到99.9%以上。超滤车间包括PVDF超滤膜组件、产水泵、反冲洗水池、化学清洗池、清水清洗池等。单个PVDF超滤膜组件尺寸6寸，共放置一套膜组件，含有四根组件，单个膜组件排水面积27 m2，设计通量60 L/（m2×h）。超滤车间采取周期运行方式，工艺过程设计见表2。 （2）按照n×A+B进行循环，即A段执行n次，然后进入B段，如此循环，直到需要进行化学清洗。
进水设计流量为5 m3/h，反洗设计流量为7.5 m3/h，快洗设计流量为6 m3/h。当膜组件运行到一定程度后，污染物会吸附在膜表面，堵塞膜孔，并形成浓差极化层和凝胶层。此时，需采用化学清洗方式恢复膜的通透性。在化学清洗池中配置500 ppm的NaClO溶液，然后通过清洗泵将药液经过膜壁进入膜丝内部，而后排回化学清洗池，通过这种药液透过膜循环达到彻底清洗的目的。超滤膜车间的运行由PLC自动控制。
2.9 臭氧催化氧化池
砖混结构，尺寸为3.0 m×3.5 m×2.5 m。超滤膜车间过滤后的出水至臭氧催化氧化池底部，与臭氧充分接触，在滤料层中的催化剂作用下发生氧化反应。通过臭氧的强氧化性，可去除污水中的难降解物质，进一步降低CODcr的浓度。设置2套氧气源臭氧发生器，臭氧投加量为30 mg/L。
2.10 出水池
砖混结构，尺寸为4.0 m×5.5 m×4.0 m。经臭氧催化氧化池处理后的出水集中在出水池中，作为该服务区自动喷淋系统的水源，用于场区内绿化、冲厕。
3 工艺处理效果
该工程调试完成后运行稳定，实际进水量为70 m3/d～100 m3/d，对项目竖流式沉淀池和出水池水样进行连续3天监测，其监测结果见表3。
水质监测结果表明，污水处理设备对各污染因子的处理效果比较理想，处理后的出水水质各项指标均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级A标准，可作为中水回用于服务区绿化、冲厕等。
4 经济技术分析
该污水处理工程总投资约120万元，其中构筑物投资73万元，主要设备投资约47万元。建成后运行费用主要包含动力费和药剂费，其中动力费约1.144元/m3，药剂费为运行过程中投加的絮凝剂PAC和助凝剂PAM和NaClO溶液，其费用分别为0.15元/m3、0.01元/m3和0.21元/m3。故其运行成本费用约1.514元/m3。
5 结论
（1）本项目采用生物接触氧化+混凝沉淀+超滤+高级氧化工艺来去除污水中的有机物、油类和悬浮物等，处理后的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放標准》（GB 18918-2002）的一级A标准，满足中水回用要求。
（2）污水处理工艺占地面积小，投资低，运行费用低，每吨水处理费用约1.514元，对同类高速公路服务区污水处理工艺具有一定的参考和借鉴意义。
参考文献：
[1]李颖，陈迎.城市生活污水地埋式一体化处理工艺现状[J].宁波工程学院学报，2005，17（2）：14-18.
[2]杨涛.高速公路服务区污水处理工艺的选择与污水处理设备的管理[J].北方交通，2010：172-175.
[3]HJ552-2010，建设项目竣工环保验收技术规范公路[S].[4]GB18918-2002，城镇污水处理厂污染物排放标准[S].
[5]高成杰，陈鸿汉.人工快速渗滤系统处理高速公路服务区污水[J].给水排水，2007（S1）：151-154.
[6]张孝中.高速公路服务区污水生物生态处理研究[D].南京：南京林业大学，2012.
[7]赵琴.我国高速公路附属设施污水处理方法研究[D].西安：长安大学，2003.
关键词：高速公路服务区;A/O生化池;PVDF超滤;中水回用;高级氧化
福建省某高速公路服务区原采用地埋式一体化A/O接触氧化工艺处理污水，该工艺具有以下优点：工艺流程简单;具有较高的容积负荷;剩余污泥产量少，不存在污泥膨胀问题;对冲击负荷的耐受性较强;运行稳定，占地面积小，管理方便[1]。但由于高速公路车流量不稳定且逐年增加，原设计出水水质已无法满足污水处理要求。此外，该服务区靠近饮用水源保护区，故产生的污水经处理后需进行中水回用，不允许外排。基于此，本项目通过对该服务区原A/O生化池进行升级改造，增加混凝沉淀、超滤、高级氧化等工艺使出水水质满足回用要求。
1 设计进出水水质及工艺流程
1.1 设计进出水水质
高速公路服务区产生的污水一般由餐饮污水、粪便污水、加油站清洗污水和洗车废水等组成，其污染物主要有：悬浮物、氨氮、碳氢化合物、蛋白质、动植物油、微生物、无机盐等[2]，根据高速公路环保验收技术规范[3]，服务区需要处理的污水水质指标主要有：化学需氧量（CODcr）、生化需氧量（BOD5）、悬浮物（SS）、石油类、动植物油类、氨氮（NH3-N）。本项目按预计最大排水量的120%进行设计，即设计处理污水量为120 m3/d，设计出水水质按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级A标准[4]，设计进出水水质指标见表1。
1.2 工艺流程
目前在高速公路服务区运用较多的污水处理工艺有人工快速渗滤、生物生态处理、传统生化处理等[5-7]。根据该服务区有机成分较高，可生化性较好，处理后的污水需进行回用等特点，利用原地埋式一体化A/O接触氧化处理工艺构筑物，确定该服务区污水处理工艺为“生物接触氧化+混凝沉淀+超滤+高级氧化”工艺。工艺流程图如图1所示。
污水经过隔油池或化粪池处理后通过格栅拦截大块漂浮物后进入调节池，设置调节池的水量和水质后，污水采用提升泵提升至A级生化池。在A级生化池内，污水中有机物浓度较高，微生物处于缺氧状态，池内兼性微生物将污水中有机氮转化为氨氮，同时利用有机碳源，将NO2-N、NO3-N转化为N2。经过A级生化池的生化作用后，污水中仍有一定量的有机物和氨氮存在。污水进入O级生化池后，池中的硝化菌利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的CO2，将污水中的氨氮转化为NO2-N、NO3-N。污水经O级生化池处理后，水中含有大量的悬浮颗粒物，经过沉淀池进行固液分离后，一部分底泥通过回流泵回流至调节池进行循环，以达到反硝化的目的。剩余污水通过提升泵进入高效沉淀池，经高效沉淀和膜过滤技术进一步去除剩余的悬浮物、油类等物质，最后通过臭氧催化氧化手段去除剩余难降解物质。
2 主要构筑物及工艺参数
2.1 隔油池及化粪池
隔油池每个单元尺寸为1.00 m×1.50 m×1.50 m，砖混结构，由3个单元串联而成;化粪池尺寸为2.00 m×2.50 m×4.00 m，砖混结构，利用服务区原有化粪池。
2.2 格栅
设一道人工清渣格栅，采用L30×30×3角钢非标制作，栅宽400 mm;栅条间距10 mm;栅前水深0.3 m。格栅井采用砖混结构，尺寸为1.0 m×0.6 m×1.87 m。
2.3 调节池
为玻璃钢材质，尺寸为φ3.6 m×3.5 m，水力停留时间为4.5 h。池内设潜污泵2台，1用1备，功率为1.2 kW，扬程15 m，流量10 m3/h。
2.4 升级改造后A/O生化池
A级生化池为玻璃钢材质，尺寸为φ3.6 m×2.0 m，水力停留时间为3 h;O級生化池为玻璃钢材质，尺寸为φ3.6 m×3.5 m，水力停留时间为5 h，内设有2台离心潜水曝气器，1用1备，功率为1.0 kW。在生化池中投加生物载体填料，其中普通微生物填料比表面积控制在150 m2/m3～250 m2/m3，生物载体填料单面的比表面积达到450 m2/m3。同时，增加回流泵，强化脱氮效果，混合液回流比达到150%。设置2台回流泵，1用1备，回流泵功率为1.2 kW，扬程15 m，流量10 m3/h。
2.5 沉淀池
设计为1座竖流式沉淀池，玻璃钢材质，尺寸为φ3.6 m×2.5 m。底部设有污泥泵2台，1用1备，污泥泵功率为1.5 kW，扬程10 m，流量20 m3/h。通过污泥泵使污泥回流至调节池。
2.6 提升泵房
污水经沉淀池沉淀后经提升泵房提升后流入后续工艺处理，设置2台提升泵，1用1备，功率为1.2 kW，回流泵流量10 m3/h。
2.7 高效沉淀池
设计为1座平流沉淀池，砖混结构，尺寸为4.0 m×4.0 m×3.5 m。采用混合/絮凝/沉淀方式进一步去除有机物，其主要接收来自沉淀池的出水和超滤车间的反冲洗排水和溢流水。絮凝剂PAC投加量20 mg/L，助凝剂PAM能提高混凝沉淀效果，但作为高分子聚合物容易对后续的超滤膜造成堵塞，因此，其投加量为0.1 mg/L。
2.8 PVDF超滤膜车间
放置于4.0 m×4.0 m×2.5 m砖混结构小房内。利用滤膜两侧的压力差，使水透过超滤膜，而截留悬浮物、油类、高分子物质、胶体等。超滤膜平均孔径约为0.01 um～0.02 um，对SS、油类的去除率达到99.9%以上。超滤车间包括PVDF超滤膜组件、产水泵、反冲洗水池、化学清洗池、清水清洗池等。单个PVDF超滤膜组件尺寸6寸，共放置一套膜组件，含有四根组件，单个膜组件排水面积27 m2，设计通量60 L/（m2×h）。超滤车间采取周期运行方式，工艺过程设计见表2。 （2）按照n×A+B进行循环，即A段执行n次，然后进入B段，如此循环，直到需要进行化学清洗。
进水设计流量为5 m3/h，反洗设计流量为7.5 m3/h，快洗设计流量为6 m3/h。当膜组件运行到一定程度后，污染物会吸附在膜表面，堵塞膜孔，并形成浓差极化层和凝胶层。此时，需采用化学清洗方式恢复膜的通透性。在化学清洗池中配置500 ppm的NaClO溶液，然后通过清洗泵将药液经过膜壁进入膜丝内部，而后排回化学清洗池，通过这种药液透过膜循环达到彻底清洗的目的。超滤膜车间的运行由PLC自动控制。
2.9 臭氧催化氧化池
砖混结构，尺寸为3.0 m×3.5 m×2.5 m。超滤膜车间过滤后的出水至臭氧催化氧化池底部，与臭氧充分接触，在滤料层中的催化剂作用下发生氧化反应。通过臭氧的强氧化性，可去除污水中的难降解物质，进一步降低CODcr的浓度。设置2套氧气源臭氧发生器，臭氧投加量为30 mg/L。
2.10 出水池
砖混结构，尺寸为4.0 m×5.5 m×4.0 m。经臭氧催化氧化池处理后的出水集中在出水池中，作为该服务区自动喷淋系统的水源，用于场区内绿化、冲厕。
3 工艺处理效果
该工程调试完成后运行稳定，实际进水量为70 m3/d～100 m3/d，对项目竖流式沉淀池和出水池水样进行连续3天监测，其监测结果见表3。
水质监测结果表明，污水处理设备对各污染因子的处理效果比较理想，处理后的出水水质各项指标均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级A标准，可作为中水回用于服务区绿化、冲厕等。
4 经济技术分析
该污水处理工程总投资约120万元，其中构筑物投资73万元，主要设备投资约47万元。建成后运行费用主要包含动力费和药剂费，其中动力费约1.144元/m3，药剂费为运行过程中投加的絮凝剂PAC和助凝剂PAM和NaClO溶液，其费用分别为0.15元/m3、0.01元/m3和0.21元/m3。故其运行成本费用约1.514元/m3。
5 结论
（1）本项目采用生物接触氧化+混凝沉淀+超滤+高级氧化工艺来去除污水中的有机物、油类和悬浮物等，处理后的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放標准》（GB 18918-2002）的一级A标准，满足中水回用要求。
（2）污水处理工艺占地面积小，投资低，运行费用低，每吨水处理费用约1.514元，对同类高速公路服务区污水处理工艺具有一定的参考和借鉴意义。
参考文献：
[1]李颖，陈迎.城市生活污水地埋式一体化处理工艺现状[J].宁波工程学院学报，2005，17（2）：14-18.
[2]杨涛.高速公路服务区污水处理工艺的选择与污水处理设备的管理[J].北方交通，2010：172-175.
[3]HJ552-2010，建设项目竣工环保验收技术规范公路[S].[4]GB18918-2002，城镇污水处理厂污染物排放标准[S].
[5]高成杰，陈鸿汉.人工快速渗滤系统处理高速公路服务区污水[J].给水排水，2007（S1）：151-154.
[6]张孝中.高速公路服务区污水生物生态处理研究[D].南京：南京林业大学，2012.
[7]赵琴.我国高速公路附属设施污水处理方法研究[D].西安：长安大学，2003.