高速公路服務區污水處理中的MBR技術應用

羅 凱

(山西省交通科學研究院，山西 太原 030000)

高速公路服務區污水處理中的MBR技術應用

羅 凱

(山西省交通科學研究院，山西 太原 030000)

本文分析了高速公路服務區污水的特點，選用了MBR技術來處理該類區域污水。研究對該系統的工藝流程和自動化控制作出了探索，對相關區域的污水處理有借鑒意義。

高速公路服務區；MBR反應器；PLC控制

高速公路區遠離城市中心，產生的生活垃圾難以并入城市垃圾處理系統，尤其是產生的各類污水，不能并入城市污水處理管網。因此，需要對服務區的污水設置專門的獨立的處理系統。高速公路服務區的污水日均總量較少，可根據特點設計合適的污水處理工藝流程，MBR技術具有工序流程少，自動化程度高等優點，對于小型污水區的處理具有較大優勢。

1 高速公路服務區的污水特點

近年來隨著我國經濟水平的迅速發展，我國高速公路建設的發展非常迅猛，高速公路從原來的幾條發展到如今縱橫交錯的全國交通網，大大便利了貨運交流和人員往來。高速公路上每隔60～80km設有一個服務區，其設施包括餐飲，廁所，商場、加油站和休息區等，以便于司機及乘客休息補充精力，保證貨運和旅客出行安全。由于高速公路服務區一般遠離城市，沒有配套的污水處理系統，污水若不經處理排放或者處理不達標，會對周邊環境造成嚴重污染。因此，高速公路服務區污水處理問題日益受到重視。高速公路服務區污水一般由生活污水，餐廳污水和洗車加油站污水等組成，而生活污水和洗車污水所占比例較大。服務區污水氨氮含量高，泥沙量大，化學需氧量大，磷重金屬、油污等污染物含量高。由于高速公路服務區來往人流不固定和受季節影響降水的隨機性，服務區水量波動大，具有水質復雜，水量波動大等特點。

2 高速公路服務區MBR污水處理方案設計

MBR系統具有占地面積小，產泥量少和清洗方便等特點，而且對于小型污水處理系統來講，雖然需要額外的系統，但其強大的污水處理能力，可以縮減沉淀池、吸附過濾池等環節，實際上整體降低了運營成本，而且MBR系統出水穩定性高，一般優于傳統工藝，這種特質，使其在高速公路服務區的應用有良好前景。

2.1 凈化工藝設計

傳統的生活污水處理方案環節多，而且活性污泥易發生膨脹，水質控制較為困難，且工序多，運營成本高。MBR生物反應器占比面積小，可壓縮處理工藝，對于高速公路服務區來說，采用MBR技術優點眾多。在工藝上，由于大的懸浮顆粒對后續的水流的管道運輸等產生較大障礙，因此需要采用格柵池去掉大的懸浮物。其次，高速公路服務區的生活污水毛發較多，油污較多，因此，應在格柵池后設置可收集和阻擋毛發油污的懸浮細孔擋板，以阻截小的漂浮的不溶性雜質。此后，污水即進入生物反應器池，由于負壓浸入式MBR生物反應器池可以將曝氧和過濾等環節集于一體，因此，生物反應池可以起到一步去除主要污染的作用。在生物反應器池后，污水中的不可溶雜質基本去除，但可能會有可溶性的有度化合物，所以可以在生物反應池后設計一個氯氣消毒池，此后，污水的水質基本上達到中水等級，可以直接排入湖泊等水體。

服務區的污水處理系統因為遠離市區，維修不方便，因此穩定性和自動化程度越高越好。采用PLC工控機，可實現工藝流程的自動化控制。高速公路服務區的污水一般經下水道系統進入初級沉淀蓄水池，這個池的高程較低，為了方便后續工序的實現，應用提升泵將污水高程升高。因此。整個工藝應包括蓄水池、格柵池、調節池、膜生物反應器池、消毒池和出水池。相應的配套設施包括污水提升泵房、真空泵房、加壓泵房、風機房和加氯消毒控制房等。

2.2 MBR的方案選擇

根據高速公路服務區的污水水質特點，可采用浸入式膜生物反應器。膜反應器池底設計曝氣管，在曝氣的同時開始負壓抽水。膜的材料以PVDF為主。PVDF具有抗壓和抗酸堿腐蝕，耐高溫等特點。根據現有的反應器工藝，反應器組件一般采用簾式組件架構，組件為單根的中空纖維膜絲線組成，外徑在1mm左右。膜外殼采用ABS材料，采用環氧樹脂封裝，以保證抗壓性和密閉性。MBR膜反應器的大小和數量可根據反應池的污水處理區的每日污水總量來設計。一般單個反應器組件的大小為0.5寬、1.2米長和1.5米高的外形。鑒于PVDF中空纖維材料的抗壓性，負壓差應控制在0.03MPa左右。

在反應器池外，設計曝氣系統，在運行中，同時開啟曝氣系統。曝氣方式可以采用連續或者間歇式。具體以水質條件為準。反應器池內還應首先接入活性污泥，以通過曝氣方式在好氧條件下凈化污水。曝氣池的氣體流量可根據池子的大小設計，其產生的剪切力不應太大，防止沖斷中空纖維絲，但也不應太小，避免池內的水流流動過緩，不能起到清洗膜組件表面的作用，而且不能有效低進行好氧反應。

2.3 自動控制方案

系統的自動控制可采用分布式PLC控制系統。PLC控制器具有編程簡單，穩定性強的特點，在監控設備的輔助下，可利用上位機對相關設備自動化控制。根據上文設計的工藝流程，刻在人工處理效果差的環節設計分散的自動化控制節點。包括調節池的污水提升泵房、MBR反應池的負壓抽吸和反沖洗控制、曝氣系統控制、氯氣消毒自動控制等環節。污水提升泵房的自動化控制主要是在格柵池水位計和調節池的水位計信號反饋下，來控制變頻水泵的運行。當調節池水位計達到設定的最高水位值時，水泵停止運轉；當格柵池水位降低到最低水位以下時，水泵也停止運轉。當格柵池水位超過最高警戒水位而調節池水位還未達到最高水位時，變頻水泵加壓運轉。

MBR的反應池的自動化控制主要是當反應池的水位達到設定值A，即完全浸沒了反應器時，負壓抽吸設備開始運行，同時，曝氣裝置開始曝氣。當水位降低到B，即即將低于反應器的上表面時，抽吸設備停止運轉。如果服務區水量變化大，可設計多組膜反應器組件，當毛發收集池水位過高而消毒池水位過低時，可同時啟動多臺膜組件，以加快污水處理速度。膜反應器的負壓抽吸一般需要維持恒壓，其壓力在0.03MPa左右，可通過真空泵的壓力計顯示壓力狀況，當上升到0.04MPa時，證明反應器的中空纖維膜發生堵塞，需要開始清洗。這時應停止抽吸，啟動備用的反應池，并且啟動反清洗程序。反清洗程序啟動前，要放空反應池的污水，將之回流到調節池。放空后，開啟正壓沖水設備，從組件的出水通道反沖洗組件。如果膜組件堵塞頻率增加，還應在沖洗水中通入氯氣，采用加藥沖洗的方式，徹底清洗組件。

氯氣消毒池的自動化控制主要是根據中水池的余氯的含量來自動通入氯氣。一般應根據消毒池的進水量Q來計算氯氣的通入量L，氯氣通過接入水槍的負壓真空室，溶入到水槍中，然后隨水槍的水流射入到消毒池中，水槍的流速一般是固定的，因此，只要通過控制液氯瓶的閥門就可控制氯氣的輸入量。根據國家規定，按照每L水中 氯氣含量不得超過4 mg的標準，根據公式：Q=K×L，得出消毒池進水量Q與氯氣L的比值，根據中水池的余氯含量來控制氯氣的量。一般國家對自來水中余氯的含量是不得低于每L水中0.3mg/L，當中水池的余氯含量低于這一值時，可以增加調高閥門進氣量，相反，當高于這一值的上限10%時，降低氯氣輸入量。從而將中水池出水的余氯含量控制在一定區間。

3 總 結

MBR污水處理技術具有設施維修成本小，占地面積少，污水處理效率高，系統抗沖擊力強等優點，對于高速公路服務區的污水處理十分合適。隨著制膜工藝的成熟和膜成本的降低，MBR在污水處理中將得到越來越廣泛的應用。

[1]姚東升.城鎮污水處理MBR工藝膜系統設計的關鍵技術[J].門窗，2014(12).

[2]楊巍，李彥龍.城鎮污水處理廠MBR工藝設計探討[J].中國高新技術企業，2016.

Application on MBR reactor in Sewage Treatment of Expressway Service Area

LUO Kai

(Shanxi Transportation Research Institute，Shanxi Taiyuan 030000)

This paper analyzes the characteristics of sewage in expressway service area，and selects MBR technology to deal with the sewage. The research on the process flow and automatic control of the system has been carried out. It can be used as a reference for wastewater treatment in the relevant areas.

expressway service area；MBR reactor；PLC control

羅凱，碩士，助理工程師，研究方向為污水處理工藝與設備節能

X21

A

1673-288X(2017)02-0110-02

引用文獻格式：羅 凱.高速公路服務區污水處理中的MBR技術應用[J].環境與可持續發展，2017，42(2)：110-111.