旅游公路驛站生態污水處理系統研究

文/姚嘉林 王冀 孔亞平

引言

隨著國民經濟發展和消費觀念升級，我國旅游業正經歷高速發展的階段。旅游業的迅猛發展與交通建設密不可分，尤其對公路運輸的通達性和便捷性提出了更高的要求。國家近年來陸續頒布的《國務院關于加快發展旅游業的意見》、《國務院關于促進旅游業改革發展的若干意見》、《國務院辦公廳關于進一步促進旅游投資和消費的若干意見》等關于旅游業的政策文件中，明確提出“完善旅游交通服務”、“加強旅游基礎設施建設”等要求。公路交通具有靈活、快速、方便、直達的特點，隨著旅游業的大力發展，旅游公路日益受到重視。近幾年，我國許多省份都將旅游公路建設作為旅游業發展的重點，并掀起了全國范圍內旅游公路規劃建設的熱潮，以貴州、浙江、四川、山西、新疆、內蒙、寧夏、吉林、湖北省為代表的10多個省份、20多個市縣地區已開展各級旅游公路項目規劃、設計、建設，規劃總里程超過7000公里，設計總里程超過3250公里。

服務區、停車區等基礎服務設施是公路運輸的重要節點，而驛站則是旅游公路最不可或缺的基礎服務設施[1-2]。隨著旅游公路規劃和建設如火如荼的開展，一大批旅游公路驛站也隨即拔地而起。旅游公路不僅連通各處景點，線路本身也經常穿越或毗鄰風景優美、環境敏感的山川、河流等旅游資源。分布于旅游公路沿線的驛站作為出行游玩人員經停、休憩和休閑的集散場所[3]，不可避免會產生大量廢水，嚴重威脅旅游公路沿線的生態環境。目前，旅游公路驛站的污水處理一般采用常規的高速公路服務區污水處理方式，缺少針對驛站的特征需求和所在區域的環保要求進行適應性改良，往往出現投資運行成本不經濟或處理能力不達標的情況。針對上述情況，筆者以赤水河谷旅游公路驛站為對象，開展關于驛站污水生態處理方面的研究。

1．旅游公路驛站的污水特點

旅游公路驛站污水與高速公路服務區污水相比，在來源、水質和水量等方面均有較大的差異。

首先，污水的來源和組成比例存在差異。高速公路服務區污水來源于沖廁、盥洗、餐飲、機修洗車、加油站清洗等多種綜合途徑[4-6]。根據調研，衛生間沖廁污水占服務區污水產生總量的40%～80%，管理人員及賓客住宿生活污水占10%～30%，廚房廢水占10%～30%，加油站清洗廢水占5%～20%，機修及洗車廢水占5%～10%。根據調研和國內相關研究[7-13]，以上各類廢水的典型水質情況見表1。

旅游公路驛站不提供機修、加油等服務，常駐工作人員也相對較少，廢水主要來源于沖廁、盥洗和餐飲活動產生的生活污水。相比于高速公路服務區，旅游公路驛站人流量相對較少，且往來人員在驛站進行餐飲、休閑活動的比例較高速公路服務區更高，產生的沖廁廢水比例也相對較少，而盥洗、廚房廢水比例更高。

其次，驛站污水的水質存在差異。驛站污水的來源組成及比例的特點，使其懸浮物和有機污染物含量相對更低、可生化性更差，而氨、磷等富營養污染物含量則相對更高。赤水河谷旅游公路淡季部分驛站污水原水測試情況見表2。

第三，驛站污水的水量存在差異。這種差異主要體現為兩方面：驛站污水量更低，且驛站污水量波動變化更大。根據調研，高速公路服務區（單側）日均污水量集中在30m3/天～100m3/天的范圍內，而節假日污水產生量超出平時的5～6倍。旅游公路驛站日均污水量通常小于20 m3/天，大部分時候低于10 m3/天，而節假日等旅游旺季的污水量可以達到平時的10倍以上。這種水量的差異與變化主要原因是旅游公路人流量平時較低而旺季暴增。

表1 服務區各類典型廢水污染物濃度 （單位：mg/L）

表2 赤水河谷旅游公路驛站污水特征污染物濃度 （單位：mg/L）

總結以上分析，旅游公路驛站污水主要來源于盥洗廢水、沖廁廢水和廚房廢水等生活污水；其有機污染物含量較低、可生化性較差，而氮磷等富營養污染物含量較高；同時存在污水水量季節性波動變化極大、旺季污水的水量負荷極高等特點。

2．旅游公路驛站污水處理思路

基于對旅游公路驛站的污水水質水量特點分析和水環境保護需求，驛站的污水處理應遵循以下幾方面思路和原則。

第一，提高出水水質，保證排放達標

驛站污水經處理后能夠滿足當地環境保護相關達標排放要求，并在條件允許的情況下，盡可能地提高出水水質，降低環境沖擊負荷。污水處理達標排放是最基本的環境保護剛性約束，也是堅持可持續發展戰略的必要條件。旅游公路驛站污水處理系統的工藝設計、設備選取、施工監督和運營管理的最終目的都是控制水源污染、滿足達標排放。在此基礎上，由于旅游公路驛站通常位于風景優美、環境敏感的區域，從更好地保護旅游資源和生態環境的角度出發，應該對污水處理工藝、運行參數和維護管理作進一步優化，以期達到更優的出水水質。針對這方面考慮，旅游公路驛站污水處理系統需要重點解決兩個問題：一個是需要提高對氨氮和總磷的去除，同時能夠提升排放出水的色度、氣味等感官性指標；另一個是需要具備良好的抗沖擊負荷能力，能夠應對水量季節性變化波動較大的情況。前者需要針對污水處理工藝和流程進行適應性調整，增加能夠提高氮、磷等污染物去除效果并具有更好的沉淀、吸附、吸收機制的污水深度處理環節。后者需要對污水處理設施和結構進行具有大容量調節和放空排淤的優化設計，使系統既能在淡季人流稀少時低水量的條件下穩定運行，又能應對旅游旺季的高負荷處理需求。

第二，降低建設成本，簡化維護管養

高速公路服務區最常用的地埋式一體化污水處理裝置，其建設費用一般在30～180萬元。旅游公路通常由低等級公路升級改造，建設投資規模和運營管理養護水平與高速公路無法比擬，且驛站設置比高速公路服務區更加密集，需要分散建設的驛站污水處理設施數量比高速公路更多。此外，驛站污水波動變化遠大于服務區，而平時的污水處理需求遠小于服務區。因此旅游公路驛站在參考借鑒高速公路服務區污水處理的基礎上，應特別注意從控制處理規模和采用小型、分散的工藝流程兩方面來降低建設和運營成本，同時污水處理系統的設計要遵循簡易管養的原則，在符合驛站管理養護水平的條件下使系統能夠長期穩定運行。

第三，融合驛站綠化，提升景觀效果

旅游公路沿線的自然景觀和人文資源非常豐富，其線形設計和服務設施設置都要充分考慮與周邊環境和景色的協調搭配，使旅游公路本身成為一道亮麗的風景線。驛站作為旅游公路最重要的基礎服務設施，其綠化和景觀的整體效果需要重點注意。建于室外的污水處理設施不僅要減少結構設施對驛站景觀的破壞，避免臭氣、廢水對驛站往來人員的感官影響，甚至還要盡可能地融入驛站的場地布局中，起到提升景觀效果的作用。此外，應將機電設備置于驛站綜合樓內，通過消聲設計降低水泵等機械設備的噪聲，設置隱蔽的排水口等，有條件的情況下可以考慮在遠離人員活動范圍的地方設置觀景池。

3．旅游公路驛站生態污水處理案例

赤水河谷旅游公路全長154公里，沿線修建了茅臺驛站、九龍屯驛站等12處極具地方特色和民俗文化、擁有先進服務水平和基礎設施的驛站。這些驛站為往來游客提供住宿、餐飲、旅游咨詢、衛生應急等便捷服務，為運營人員提供管理辦公場所，也為附近鄉民提供就業和旅游產業創收機會。旅游公路驛站在發揮其功能作用的同時，也面臨著嚴峻的排污問題。針對這一情況，結合上述處理思路，開展了旅游公路驛站生態污水處理系統研究，下面以九龍屯驛站為例進行詳細介紹。

3．1 設計參數與處理工藝

在進行參數設計時，驛站尚處于建設期，沒有掌握實測數據的情況下，參照其他類似小型、分散的污水處理情況進行水量和水質指標設計。設計水量為1 m3/h和20 m3/天，設計進出水質見表3。

根據建成后的實際監測情況，設計的水量超出了驛站淡季時的污水處理量，在調試運行期采用了延長曝氣泵啟停間隔的方式進行調整。旺季時污水處理量超過設計水量，一方面生化處理模塊的調節池容積在設計時已作擴大處理，能夠很好地調節瞬時大量污水的進入，另一方面對深度處理模塊的配水渠和景觀池進行了加深，增大了系統應對大水量沖擊的能力。

九龍屯驛站生態污水處理系統由微動力生化處理模塊和人工濕地深度處理模塊兩個子系統組成。生化處理模塊主要包括化糞池、調節池和接觸氧化池三個功能池體及其他附屬結構；深度處理模塊包含三級潛流人工濕地和一個表面流人工濕地以及相應的配水渠、排水渠和放空渠。生化處理模塊對驛站生活污水的水質、水量進行初步調節，同時對有機污染物、懸浮顆粒物和其他固態雜質起到主要去除作用，使來水經過生化處理后滿足進入人工濕地系統的水質水量要求。人工濕地主要利用植物和濕地基質對氨氮、磷等富營養污染物進行吸附和去除，并對其他污染物進行進一步凈化和降解，使出水能夠滿足排放要求。九龍屯驛站生態污水處理系統的工藝流程見圖1，主要處理單元見表4。

表3 九龍屯驛站生態污水處理系統設計進出水質

表4 主要處理單元一覽表

圖1 九龍屯驛站生態污水處理系統工藝流程

3．2 生態污水處理流程

驛站產生的各類生活污水（其中廚房污水先經過隔油處理）經室內排水管匯集進入化糞池。化糞池是濕熱缺氧的環境，通過沉淀和厭氧微生物發酵的作用對糞便等懸浮物固體進行污泥化降解。污水在化糞池停留12h到24h，可去除50%～60%左右的懸浮物，當水量較小時，污水在化糞池的停留時間更久，懸浮物去除效率也相應地更高。化糞池會不斷積累底部污泥，需要定期清掏外運并做填埋或消毒肥料化處理。在化糞池末端設置格柵，去除未能分解的較大固體懸浮物和漂浮物。格柵累積過濾雜質的清除頻率要高于化糞池污泥清掏。

污水經過化糞池和格柵后，進入調節池。調節池設計的有效容積為平均處理量的10倍，起到調節水量和均化水質的作用，減少瞬時污水沖擊對后續生化處理單元的影響。調節池內設置潛污泵，其提升啟停由安裝在室內的PLC電氣控制柜控制，保證額定流量提升至后續生化處理單元，避免來水減少引起接觸氧化池缺水干化。

污水由調節池泵入接觸氧化池，主要進行可生化有機污染物的降解。接觸氧化池內設有固定式生物填料和潛水曝氣泵。各種好氧微生物附著在填料上形成生物膜，同時在水中形成少量活性污泥。微生物利用污水中的可生化有機污染物作為碳源（電子供體）和氮源，利用曝氣泵帶來的溶解氧作為電子受體，進行其代謝活動。在這過程中，以BOD為主的可生化有機污染物大量降解，去除率可達90%。接觸氧化池之后的毛發過濾裝置對水中纖維物質進行過濾，水體經集水池調節后，依靠重力順地形進入人工濕地深度處理模塊。

九龍屯生態污水處理系統的一、二、三級人工濕地均為垂直潛流人工濕地，上一級濕地的排水渠即為下一級濕地的配水渠。從配水渠進入濕地的水通過布水管從上往下滲入各層濕地土壤基質中，通過吸附、滯留、過濾、沉淀、植物吸收、微生物降解、氧化還原等作用去除微小懸浮顆粒、氨氮、總磷、難溶有機物等各類污染物質，然后由池底集水管收集進入下一級濕地配水渠。為了提高對氨氮和總磷的去除效果，選用了多孔隙材料作為濕地底層基質。

污水經過生化處理和三級人工濕地后，基本完成了主要污染物的去除，進入表面流人工濕地，并作為生態污水處理系統的處理出水景觀展示，最終從景觀池高液位溢流口對外排放。

3．3 系統運行效果

九龍屯生態污水處理系統于2016年3月建成，經過短暫調試后開始投入使用，至今已持續運行兩年。從運行情況來看，生化處理設施運轉良好，未出現堵塞或設備損壞現象；人工濕地經過幾次收割，植物生長茂盛，濕地中可見蟲鳥活動，形成了穩定的微生態系統。同時，人工濕地和景觀池與河谷周邊環境充分融合，為驛站和慢性通道的往來人員提供了一處秀美的綠化景觀。整個系統采用了微動力設計，僅用兩臺泵和一套電控柜，大量借助地形重力進行水流引導，節省了運營成本。系統平時自動運行，只需要定期清運化糞池、清理格柵渣和收割濕地植物，易于維護管理。

圖2 九龍屯驛站生態污水處理系統實景

圖3 生態污水處理系統COD、氨氮和總磷的檢測結果

為了測試生態污水處理系統的污染物去除效果，于2017年9月對系統各環節取水樣并進行了COD、氨氮和總磷三項主要污染物指標的現場快速測定，結果見圖3。對比污水原水和生化處理出水可知，生化處理對COD等有機污染物有明顯的去除效果，去除率約為68%；對氨氮去除效果較差，去除率僅有18%；對總磷幾乎沒有去除效果。結合人工濕地出水對比可知，人工濕地深度處理對氨氮和總磷的去除率分別為86%和90%，證明了人工濕地對這類富營養污染物的良好去除效果[14]。最終出水的COD和氨氮含量滿足《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的一級標準，總磷含量滿足二級標準。

4．結束語

隨著旅游公路更大規模的建設發展，大量旅游公路驛站也開始投入建設使用，在這過程中其水環境保護問題日益凸顯，需要從驛站的污水特點和處理需求等方面對傳統的高速公路服務區污水處理工藝進行適應性改良。

旅游公路驛站的污水與高速公路服務區存在相當大的差異。驛站主要由盥洗、沖廁和餐飲等活動產生生活污水組成，其有機污染物含量比服務區污水更低、可生化性較差，而氨氮、總磷等富營養污染物比服務區污水更高。驛站污水的水量遠低于服務區，但其季節性波動更大。

因此，旅游公路驛站的污水處理應遵循以下三條原則：一、提高出水水質，保證達標排放；二、降低建設成本，簡化維護管養；三、融合驛站綠化，提升景觀效果。

赤水河谷旅游公路驛站采用的“微動力生化處理+人工濕地深度處理”組合生態污水處理工藝能夠使出水達標排放，也符合驛站運營的低維護、易管養的要求，還能夠很好地提升驛站的景觀效果。