公路服務區污水處理膜生物技術分析

　1、引言

　　現有高速公路污水處理系統采用的工藝以統接觸式氧化工藝為主，處理效果往往不夠理想。其主要原因是處理工藝較為復雜，占地面積大，影響因素較多，不能很好地適應高速公路污水的特點。近年來，膜生物反應技術因其較好的處理效果，逐漸取代了傳統的污水處理工藝，成為了熱門的污水處理技術。膜生物反應器中安裝了分離膜，能更好的構成完善的組合單元。與傳統的污水處理技術相比，采用膜生物反應技術處理污水的操作更方便、裝置運行更平穩，能獲得更優質的水質，具備更加突出的技術優勢，能夠用于不同行業、不同領域的污水處理過程中。站在促進生態和諧的角度來分析，在環境工程污水處理過程中可以適當運用膜生物反應技術提升出水質量，提高污水處理實效性，保障生態和諧。

　　2、高速公路污廢水及其特點

　　(1)高速公路服務區的污水產生量具有典型的潮汐式特點，具體表現在以下方面：

　　①節假日與日常污水產生量差異巨大。日常污水產生量較少，節假日時，污水產生量會明顯增加。如按平時交通流量設計污水處理能力，則不能滿足節假日的需求;如按節假日設計污水處理能力，則日常又會造成極大的浪費。

　　②季節差異性較大。夏季污水量可能是冬季的5～6倍，甚至更高，因此服務區污水排放量具有很大的波動性，增大了高速公路污水處理難度。由于服務區與收費站分布范圍廣，一般情況下，單邊服務區用水量不超過10m3/h，因此高速公路具有沿線污染點多、各污染點污水產生量小的特點，這也加大了污水處理的難度。

　　(2)污水以餐廚污水與公廁清洗污水為主，COD、BOD、SS、油類、氮、磷含量較高，受其產生量的影響，高速公路特征污染物濃度變化范圍較大，詳見表1。

　　3、膜生物反應技術概述

　　膜生物反應技術，特別是膜生物反應器(MBR)處理工藝日益成熟，是一種應用范圍廣泛的的新型污水處理技術。膜生物反應技術與分離膜組件相互配合組成生物單元，是一種較為新型的污水處理手段，它由二沉池技術與生物處理技術發展而來，與一般傳統的技術方法相比有更強的實用性和有效性。膜生物反應器是膜生物反應的基本裝置，它將生物處理與膜分離技術密切結合起來，通過技術優化整合的方式，讓膜生物反應技術更具有實效性。膜生物反應技術依靠膜分離技術與生物處理技術，并將二者進行優化結合，不僅能從本質上提升污水處理的效果，還能有效提升污水轉化率，形成可利用的水資源。與傳統的污水處理技術方法相比，膜生物反應具備更好的處理效率和性能。

　　膜生物處理技術主要包括膜分離裝置、曝氣裝置、萃取反應器。其中膜分離反應器因其獨特的生物特征，成為最廣泛應用的裝置。在實際污水處理運行的過程中，根據生物膜在反應器中的位置，可以將膜生物反應器分為不同的類型，包括一體式類型、分離式類型等。除此之外，厭氧反應器及好氧反應器都可以運用到污水處理程序中。膜生物反應工藝與傳統污水處理工藝比較如圖1~2。

　　膜生物反應器與傳統污水相比具有以下明顯優勢：

　　(1)工藝更緊湊，設備占地更少。由于膜生物反應器無需二沉池，反應器內污泥濃度高，負荷能力高，占地面積大為減少。

　　(2)出水水質相對穩定，水質優異。生物膜的使用促進了污泥與水的高效分離，分離效果遠好于傳統沉淀池，處理后出水極其清澈。膜生物反應技術能夠對有機廢水進行有效清理，實現對其中的懸浮物的深度分離，改善出水水質，縮減污泥體積，確保大分子的高效降解，強化污水處理效果。

　　(3)無需專門配置污泥處理系統。膜生物反應處理技術的污泥產量極低，無需專門的污泥處理系統，與傳統工藝相比，既可以減少污泥的處理費用，又可以減少因污泥處理導致的占地問題。

　　(4)膜生物反應技術系統性能優良，有良好的負荷承受能力，隨著外界環境條件的改善，其生物機能也會得到提高，在高速公路污水處理方面有明顯優勢。

　　(5)生物膜的特殊性質使得其腔體內部可以對廢水的流速進行把控，將流速控制在合理范圍內，實現進水、出水槽的緊密連接。

　　(6)生物膜能夠維持其中硝化細菌的濃度，防止硝化細菌的流失，從而確保硝化效率。

　　(7)膜生物反應器能夠提高傳氧效率，在系統內的合理位置設置生物膜并確保其通透性，能夠對高壓污水進行有效處理。

　　雖然膜生物反應技術具有明顯的優勢，但目前其利用率還不夠高，并且處理環節仍存在諸多缺陷，在某企業采用生物膜進行污水處理后，對采集到的數據進行分析，發現了其中的不足之處，具體表現在以下幾點：

　　(1)生物膜對顆粒物或者是有害元素有著較強吸附作用，若在使用過程中忽視清潔工作，會對生物膜的污水處理效率產生影響。

　　(2)生物膜會因較多的處理階段而受到污染，使其透水量逐步降低。

　　(3)投資成本高，運行費用高，能耗較高。特別是生物膜的使用成本高，使用周期不夠長，一般為3~5年，限制了生物膜技術的使用與發展。

　　針對以上問題，相關技術人員在對生物膜技術加以改進時，應對其可用期限進行深入研究。若生物膜遭受污染，其通水量等特性也會因此改變，對這種變化也應予以重視。當生物膜存在堵塞問題時，需要專業人員對生物膜反應器進行監測、維修等工作。但對生物膜上的附著物進行清除的工作通常十分繁瑣復雜，需要消耗大量的人力物力，在此過程中產生的各種成本問題也不容忽視。

　　4、膜生物反應器在高速公路項目中的實際運用

　　針對膜生物反應器的實際效果進行驗證，在婁衡高速項目中對膜生物反應器的實際效果進行了實測。處理效果如表2所示。

　　從實際處理效果來看，膜生物反應器對服務區污水的處理效果較好，特別是對SS、COD、BOD5、NH3-N的去除率在在90%左右。對處理過的污水進行現場觀察，發現其水質較為清澈，無明顯懸浮物。但膜生物反應器對TN與TP的處理效果一般，如需進一步降低TN與TP的濃度，需對污水處理系統進行改進，例如采取增加化學除磷、增設反硝化單元等措施。處理后的污水適合運用于濕地或綠化灌溉，若要運用于其它生活回用水，則需進一步消毒處理。