中水回用技術在高速公路涉及飲用水源保護地中的應用

曾誠

摘要：文章結合賀州至巴馬高速公路（蒙山至象州段）二期工程修仁站案例，分析了中水回用技術在涉及劃定飲用水源二級保護區的高速公路項目建設中的應用工藝，為今后用同類型項目提供參考。

關鍵詞：高速公路;飲用水源保護區;中水回用

0 引言

近十年來，我國高速公路服務區從功能提升時代向品質服務時代邁進，數量規模逐年遞增，服務功能日臻完善，服務水平持續提升。在國務院于2015年發布的水污染防治行動專項計劃相關文件中就提出了明確的要求，要通過再生水利用設施的完善、水循環新技術的開發、尤其是推進公路服務區污廢水處置及回用等技術舉措，促進再生水利用，以解決我國目前水生態環境保護的問題，實現綠色可持續發展的根本大計。未來服務區污廢水處理技術在水質處理達標的基礎上，要以更智能、更高效、更環保為導向，加以回收利用。研究數據表明，高速公路服務區污水主要成分CODcr、BOD5、氨氮濃度高于常規生活污水。因此，在確定進水水質基礎參數，采用合理工藝搭配的基礎上，可以使出水達到中水回用標準，實現環保效益、經濟效益和社會效益的協同。文章以賀州至巴馬公路（蒙山至象州段）二期工程修仁站為案例，分析中水回用技術在線路涉及劃定飲用水源二級保護區的高速公路及其配套設施建設中的重要性和必要性。

1 項目概況

本項目為賀州至巴馬公路（蒙山至象州段）二期工程，路線全長61.286km，包括主線及龍懷連接線、羅秀連接線。主線由兩段組成，第一段位于梧州市蒙山縣、桂林市荔浦縣境內，建設起點位于蒙山縣新圩鎮盆村附近，設置新圩北樞紐與荔浦至玉林高速公路相接;路線往西經荔浦縣龍懷鄉、修仁鎮至荔浦與金秀縣交界處龍圍屯附近，接上賀州至巴馬公路（蒙山至象州段）一期工程。

1.1 與飲用水源保護區的關系

路線穿過飲用水源4處，其中縣城飲用水源1處（荔浦縣城）、鄉鎮飲用水源2處（荔浦縣修仁鎮、象州縣羅秀鎮）、集中式農村飲用水源保護區1處（象州縣羅秀鎮潘村），均位于飲用水源二級保護區范圍內。其中，修仁站位于已批復的荔浦縣城飲用水源二級保護區、修仁鎮飲用水源二級保護區，距離修仁鎮取水口約7km（長灘河道長度），靠近飲用水源二級保護區上邊界（二級保護上邊界為取水口上游7.5km）。

1.2 對荔浦縣修仁鎮飲用水源保護區的影響

1.2.1 與水源保護區及取水口的位置關系

K125+860～K127+900路段長2.04km，穿過修仁鎮飲用水源二級保護區水域及陸域范圍（距取水口6.31km），該水源保護區同時位于已批復的荔浦縣城飲用水源二級保護區內。

1.2.2 路線無法避讓的原因

若路線朝北側完全避讓修仁鎮飲用水源二級保護區，則路線將穿過荔浦縣城飲用水源二級保護區且距離縣城取水口更近，路線將穿過荔浦荔江國家濕地公園濕地保育區;若路線從南側完全避讓飲用水源保護區，則需分別修建長4km的特長隧道、長700m的隧道及長灘河大橋，長灘河兩岸山勢陡峭、山高谷深，無法選擇合適的橋位，布線困難。且大開大挖會導致地質災害風險增大，給公路運營造成極大的安全隱患。因此，互通及收費站無法避開飲用水源二級保護區。

1.2.3 水環境影響

根據《中華人民共和國水污染防治法》第66條規定，“禁止在飲用水水源二級保護區內新建、改建、擴建排放污染物的建設項目”。因此，修仁站的生活污廢水禁止外排，需采用中水回用技術，自行處理至滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級回用標準后回用，對水源保護區影響不大。

2 中水回用技術及主要設計參數

中水處理工藝應根據中水原水的水量、水質和要求的中水水量、水質以及工程的具體情況，經過技術經濟比較確定，確保處理后的出水達到相應中水用途的水質標準。[1]

2.1 修仁站主要污水來源

根據修仁站功能設施的劃分，主要有兩類污染區：

（1）辦公樓、食堂、公共廁所等區域;

（2）汽車修理處、停車場。

按污水來源和選擇分類，可分為2種類型：

（1）辦公樓、食堂、公共廁所的糞便污水和食堂的廚余油廢水，污染物主要成分為CODcr、BOD5、pH、SS、NH3-N、TP等;

（2）汽車修理處、停車場初期地表徑流形成的雨污混流水等，污染物主要成分為CODcr、NH3-N、SS、TP、石油類等。[2]

2.2 中水處理主要工藝及流程說明

2.2.1 中水處理工藝流程

（1）污水由原水提升泵提升至機械格柵，薄膜袋、雜草及糞便塊等渣質經由機械格柵得到有效清除。

（2）污水進入調節池，在池內污水的pH值、水質及水量得到穩定和控制，借助葉輪、鼓風機等預曝氣攪拌設備對水質進行強制調節。

（3）污水被提升泵提升至溶解氧<0.5的缺氧池，與回流混合液中的亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮在反硝化菌的作用下生成氮氣釋放，達到脫氮的目的，為進入MBR反應池做進一步準備。

（4）MBR反應池內采用沉浸式平片膜，當污水進入到MBR反應器內時，膜組件外的活性污泥能將大部分污染物降解。之后通過在膜組件中創造的負壓環境，使得處理后的混合液通過膜組件進行分離，由膜組件直接出水。MBR池中的污泥分為污泥回流和剩余污泥兩部分，進行回用至前期工藝或再生利用。

（5）根據回用水的要求，出水經過自動投加藥劑的消毒裝置使各項水質指標達標后，停留或直接進入中水管網進行回用。

工藝流程如圖1所示。

2.2.2 中水處理主要工藝說明

（1）脫氮工藝。結合修仁站中水回用原水特質，本工程在傳統A/O工藝上加以合理調整，利用膜生物反應器可實現原O段工藝，并結合生物膜法脫氮的優點，使得脫氮效果更為良好。膜生物反應器內同步硝化與反硝化的作用同時存在，在一定空間內，數量多、體積大的污泥顆粒富集在一起，限制了氧氣的流動，為污泥營造了一個優良的缺氧空間，這個空間為微生物一定程度的反硝化脫氮反應提供了可行條件。定期間隔排泥時間較長，也使得膜生物反應器內聚集了高濃度的NH3-N。在缺氧池內，污水中NH3-N的濃度由于厭氧、兼氧菌聯合進行反硝化作用從而大大降低;污水中的COD和BOD5也在反硝化過程中利用了有機物獲得碳源，使其濃度有不同程度下降。因此膜生物反應器脫氮工藝的高效性，是傳統工藝無法比擬的。

（2）膜生物反應器（MBR）工藝。MBR是一種將高效膜分離技術與傳統活性污泥法相結合的新型高效污水處理工藝。[3]MBR工藝在提高出水水質和減輕構筑物處理負荷等方面具有顯著優勢。浸沒式膜組件具有特殊的固液分離能力，能有效攔截微生物于反應器內，通過改變曝氣池中生態環境，使之有利于菌膠團微生物生長，抑制絲狀菌過量繁殖，從而解決了污泥中因絲狀菌膨脹而造成的不良反應。經過膜生物處理后的水再通過濾膜過濾后由泵抽出，出水可達到雜用水標準，經后續處理后可達到景觀用水標準。

（3）除臭工藝。為消除工藝設備運行中產生的異味，保護大氣環境，本工程考慮加入除臭工藝。綜合考慮運行成本、運行效果及操作難度等方面因素，采用生物除臭法。此法主要依靠微生物、薄膜水層等載體對不良氣味的吸附作用，在工藝臭氣通過由黃沙和粒徑不同的石子組成的土壤擴散層底部均勻向上擴散的過程中，與載體接觸后發生代謝轉化，成為二氧化碳和水等無色無味的物質，實現消除異味的目的。

2.2.3 中水處理工藝主要處理單元及其設備材料

中水處理工藝處理單元及設備見表1。

2.3 出水水質標準

由于修仁站位于已批復的荔浦縣城飲用水源二級保護區、修仁鎮飲用水源二級保護區，處理后回用水所有監測因子的監測值必須滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A標準，即COD≤50mg/L、BOD5≤10mg、SS≤10mg/L、石油類、動植物油≤1mg/L、6≤pH≤9、總氮≤15mg/L、氨氮≤5mg/L、總磷≤0.5mg/L、陰離子表面活性劑≤0.5mg/、色度（稀釋倍數）≤30mg/L、糞大腸桿菌≤103個/L[4]，方可回用。

3 結語

飲用水安全是保障人們生命安全的基礎。通常，城鎮人口密集地區的集中式水源地水質總體良好。但在一些偏遠農村和非集中式群眾取水點，水源保護要求落實不到位，加之偏遠地區環境監管力量薄弱，絕大部分監測站不具備水質全指標檢測能力，城鎮污水處理廠及配套管網嚴重滯后，中水回用設備形同虛設，使得大部分中水又混入水源地造成二次污染。在我國高速公路服務區建設中，合理運用“埋地式污水處理+中水回用”、MBR膜接觸法、“曝氣生物濾池+中水處理”和土壤毛細管滲濾工藝等滿足回用水質標準的處理工藝，既能基本實現廢水資源化，也可以減輕建筑物對環境的排污影響，達到節約水資源和節約成本的雙重目的，實現環境效益和社會效益雙豐收。

參考文獻：

[1]GB03SS703-1，建筑中水處理工程（一）[S].

[2]林 奇.高速公路服務區污水特性研究[J].能源與環境，2013（1）：12-17.

[3]楊 勇，方玉峰.油田生活廢水處理集成技術研究應用[J].石油化工應用，2015，34（12）：113-121.

[4]GB18918-2002，城鎮污水處理廠污染物排放標準[S].