新型高速公路水處理系統的探索和應用

蒙明俊

(安順市交通建設工程質量監督站)

1 工程背景

蓉遵高速仁懷至赤水高速公路K13+450～K20+500段跨越板橋水庫和流沙巖水庫，該兩個水庫屬一級水源保護區，是仁懷市的主要飲用水源，承擔仁懷市城區近10萬人的生活供水。板橋水庫和流沙巖水庫是是仁懷市人民的生命線，關系到近10萬人的民生大計，這兩個水庫一旦被初期雨水或因交通事故所泄漏的液態污染物等污染，所造成的后果將不可想象。現我國高速公路對于初期雨水的收集與處理工藝尚無相應設計規范和成熟經驗。因而，導致現有高速公路路(橋)面水處理系統還不夠完善，存在水處理效果較差的現象。鑒于上述情況，在蓉遵高速仁懷至赤水高速公路K13+450～K20+500段的建設中，對新型水處理系統進行探索，并進行了應用。

2 新型高速公路水處理系統的特征

仁赤高速公路K13+450～K20+500段分別于公路兩側和橋下共設置18處水處理系統，分段進行污水處理。該水處理系統由配水井、沉淀池、人工濕地、蒸發池和應急池等五部分組成。

該水處理系統中的配水井、沉淀池、人工濕地、蒸發池和應急池均采用鋼筋砼結構，結構尺寸可根據實際地形而定。各結構物之間均采用φ600鋼管進行串聯。

污水經高速公路的排水系統匯流至配水井處，由配水井開閘流至沉淀池進行沉淀。待沉淀池的水位接近池頂時可通過φ600連接管自行流至人工濕地。水流進入人工濕地后，經其內部的前下開口式過水花墻進入人工濕地內部，在人工濕地內部經多次上下反復過濾后，由后下開口式過水花墻流出，再經φ600連接管進入蒸發池蒸發，多余水流可由外排水溝排出，做為附近農灌用水。

水處理系統工藝流程:進水→格柵(去除大顆粒固體污染物)→配水井→沉淀池(沉淀)或應急池→人工濕地(隔油、過濾、植物吸收)→蒸發池。

3 新型高速公路水處理系統的應用

(1)格柵:在配水井前設置格柵，用以去除廢紙、礦泉水瓶以及塑料袋等大顆粒固體污染物，避免其進入配水井。格柵處定期或在大特暴雨后及時對大粒徑的固體污染物進行清理。

(2)配水井:通過預處理之后的初期雨水進入到配水井，配水井配置閘門。通往應急池的閘門始終處于關閉的狀態，遇突發事件時，方打開將液態污染物截流至應急池。而通往人工濕地的閘門始終處于開放的狀態，進入到配水井的雨水經φ600連接管進入到人工濕地。

(3)人工濕地

①人工濕地為本水處理系統的核心部分。人工濕地采用潛流式，前后各設置一個下開口式過水花墻，內部設置多道上下過水花墻。前后下開口式過水花墻之間由下至上分別設置大粒徑碎石層、粗砂層、粘土層、細砂層，表面種植適合當地生長的挺水植物(蘆葦)。污水經前下開口式過水花墻進入人工濕地內部后，由下至上經大粒徑碎石層、粗砂層、粘土層、細砂層、挺水植物進行隔油、過濾和植物吸收處理，待處理水位高過下過水花墻頂部后，水流沿人工濕地縱坡自然流淌，又由上至下經挺水植物、細砂層、粘土層、粗砂層、大粒徑碎石層過濾后，由上過水花墻底部進入下一段人工濕地進行反復多次處理，直至水質達標。

②人工濕地過濾層:大粒徑碎石層由天然巖石經破碎、篩分而得，要求碎石多棱角、表面粗糙，碎石粒徑為5～40 mm，厚度為過濾層總厚的0.6倍;粗砂層要求粗砂細度模數為3.7～3.1，平均粒徑為0.5 mm以上，厚度為過濾層總厚的0.25倍;粘土層要求為沙粒很少、有黏性的土壤，厚度為過濾層總厚的0.1倍;細砂層要求細砂細度模數為2.2～1.6，平均粒徑為0.25～0.35 mm，厚度為過濾層總厚的0.05倍。過濾層主要過濾初期雨水中的懸浮物以及油類物質，按照國外環保部門的信息分析，當濾速達到5 m/h時，過濾一般可以除去50%～90%的懸浮物和90%的油脂。過濾層每年需更換2～3次，也可以在大暴雨之后完成清理，并且把截流在表層的油性物質進行清理，防止濾層堵塞而影響到實際處理效果。

③挺水植物:人工濕地的表層種植適合當地生長的挺水植物(蘆葦)，蘆葦能夠吸收雨水當中所包含的氮、磷等元素，促使其從水體內部轉移到植物當中，進而減少雨水中氮、磷的含量。

(4)蒸發池:收集人工濕地出水并且蒸發掉其中一部分出水。經過處理以后的水質能夠充分達到灌溉和生活雜用的水質要求，并可用于當地農戶的日常生產生活和就近路段的綠化澆灌，同時還有一部分水可經蒸發排進大氣當中。

(5)應急池:為避免在水源保護區路段內由于交通事故產生大量有毒化學品和油品泄漏流入水庫當中，進而威脅居民正常的飲用水和生產用水，設置應急池可以截斷突發事件中所泄漏的有害物質。在發生事故時，可及時開啟應急池的閥門，將各類液態污染物全部截流至應急池當中，防止進入到人工濕地和下游水體當中。

4 新型高速公路水處理系統的優點

(1)結構簡單、設計合理且施工簡便，投入成本較低。(2)后期維修簡便且維修成本較低。

(3)使用操作簡便且水處理效果好，能對高速公路路面排水進行有效再利用。配水井的進水口上設置有進水格柵，能有效去除塑料袋、礦泉水瓶、廢紙等大粒徑的固體污染物，由配水井通往人工濕地的閘門處于常開狀態，通往突發事故應急池的閘門處于常閉狀態。

(4)所采用的潛流式人工濕地結構設計合理且使用效果好，能簡便、快速且有效完成污水處理過程。人工濕地表面種植蘆，可吸收雨水中所含的氮、磷等營養物質，使其從水中轉移至植物體內，從而降低雨水中的氮、磷含量。過濾層按照不同的粒徑由下至上分四層進行鋪設，對雨水中的懸浮物和油類物質等進行四級過濾，水處理效果非常好，能去除80%以上的懸浮物及90%以上的油質。

綜上所述，本實用新型結構簡單、設計合理、施工方便且使用及維護簡便、路面排水及時、使用效果好，能有效解決高速公路路(橋)面的污水徑流問題，能對路(橋)面排水進行有效處理，并能對水資源進行有效再利用。

5 結束語

總而言之，伴隨著國家對環境保護工作的逐漸重視，高速公路水處理系統也應該得到進一步的改進和完善。在水處理系統當中，其工藝要求簡潔實用，處理程度良好。在選擇水處理系統時，應該保證因地制宜謹慎選擇，通過有限的投資達到最良好的生態效果，以達到建設環保生態高速公路的理念以及可持續發展戰略的要求，最終實現生態效益和社會效益雙重目標。