新型高速公路水处理系统的探索和应用

蒙明俊

(安顺市交通建设工程质量监督站)

1 工程背景

蓉遵高速仁怀至赤水高速公路K13+450～K20+500段跨越板桥水库和流沙岩水库，该两个水库属一级水源保护区，是仁怀市的主要饮用水源，承担仁怀市城区近10万人的生活供水。板桥水库和流沙岩水库是是仁怀市人民的生命线，关系到近10万人的民生大计，这两个水库一旦被初期雨水或因交通事故所泄漏的液态污染物等污染，所造成的后果将不可想象。现我国高速公路对于初期雨水的收集与处理工艺尚无相应设计规范和成熟经验。因而，导致现有高速公路路(桥)面水处理系统还不够完善，存在水处理效果较差的现象。鉴于上述情况，在蓉遵高速仁怀至赤水高速公路K13+450～K20+500段的建设中，对新型水处理系统进行探索，并进行了应用。

2 新型高速公路水处理系统的特征

仁赤高速公路K13+450～K20+500段分别于公路两侧和桥下共设置18处水处理系统，分段进行污水处理。该水处理系统由配水井、沉淀池、人工湿地、蒸发池和应急池等五部分组成。

该水处理系统中的配水井、沉淀池、人工湿地、蒸发池和应急池均采用钢筋砼结构，结构尺寸可根据实际地形而定。各结构物之间均采用φ600钢管进行串联。

污水经高速公路的排水系统汇流至配水井处，由配水井开闸流至沉淀池进行沉淀。待沉淀池的水位接近池顶时可通过φ600连接管自行流至人工湿地。水流进入人工湿地后，经其内部的前下开口式过水花墙进入人工湿地内部，在人工湿地内部经多次上下反复过滤后，由后下开口式过水花墙流出，再经φ600连接管进入蒸发池蒸发，多余水流可由外排水沟排出，做为附近农灌用水。

水处理系统工艺流程:进水→格栅(去除大颗粒固体污染物)→配水井→沉淀池(沉淀)或应急池→人工湿地(隔油、过滤、植物吸收)→蒸发池。

3 新型高速公路水处理系统的应用

(1)格栅:在配水井前设置格栅，用以去除废纸、矿泉水瓶以及塑料袋等大颗粒固体污染物，避免其进入配水井。格栅处定期或在大特暴雨后及时对大粒径的固体污染物进行清理。

(2)配水井:通过预处理之后的初期雨水进入到配水井，配水井配置闸门。通往应急池的闸门始终处于关闭的状态，遇突发事件时，方打开将液态污染物截流至应急池。而通往人工湿地的闸门始终处于开放的状态，进入到配水井的雨水经φ600连接管进入到人工湿地。

(3)人工湿地

①人工湿地为本水处理系统的核心部分。人工湿地采用潜流式，前后各设置一个下开口式过水花墙，内部设置多道上下过水花墙。前后下开口式过水花墙之间由下至上分别设置大粒径碎石层、粗砂层、粘土层、细砂层，表面种植适合当地生长的挺水植物(芦苇)。污水经前下开口式过水花墙进入人工湿地内部后，由下至上经大粒径碎石层、粗砂层、粘土层、细砂层、挺水植物进行隔油、过滤和植物吸收处理，待处理水位高过下过水花墙顶部后，水流沿人工湿地纵坡自然流淌，又由上至下经挺水植物、细砂层、粘土层、粗砂层、大粒径碎石层过滤后，由上过水花墙底部进入下一段人工湿地进行反复多次处理，直至水质达标。

②人工湿地过滤层:大粒径碎石层由天然岩石经破碎、筛分而得，要求碎石多棱角、表面粗糙，碎石粒径为5～40 mm，厚度为过滤层总厚的0.6倍;粗砂层要求粗砂细度模数为3.7～3.1，平均粒径为0.5 mm以上，厚度为过滤层总厚的0.25倍;粘土层要求为沙粒很少、有黏性的土壤，厚度为过滤层总厚的0.1倍;细砂层要求细砂细度模数为2.2～1.6，平均粒径为0.25～0.35 mm，厚度为过滤层总厚的0.05倍。过滤层主要过滤初期雨水中的悬浮物以及油类物质，按照国外环保部门的信息分析，当滤速达到5 m/h时，过滤一般可以除去50%～90%的悬浮物和90%的油脂。过滤层每年需更换2～3次，也可以在大暴雨之后完成清理，并且把截流在表层的油性物质进行清理，防止滤层堵塞而影响到实际处理效果。

③挺水植物:人工湿地的表层种植适合当地生长的挺水植物(芦苇)，芦苇能够吸收雨水当中所包含的氮、磷等元素，促使其从水体内部转移到植物当中，进而减少雨水中氮、磷的含量。

(4)蒸发池:收集人工湿地出水并且蒸发掉其中一部分出水。经过处理以后的水质能够充分达到灌溉和生活杂用的水质要求，并可用于当地农户的日常生产生活和就近路段的绿化浇灌，同时还有一部分水可经蒸发排进大气当中。

(5)应急池:为避免在水源保护区路段内由于交通事故产生大量有毒化学品和油品泄漏流入水库当中，进而威胁居民正常的饮用水和生产用水，设置应急池可以截断突发事件中所泄漏的有害物质。在发生事故时，可及时开启应急池的阀门，将各类液态污染物全部截流至应急池当中，防止进入到人工湿地和下游水体当中。

4 新型高速公路水处理系统的优点

(1)结构简单、设计合理且施工简便，投入成本较低。(2)后期维修简便且维修成本较低。

(3)使用操作简便且水处理效果好，能对高速公路路面排水进行有效再利用。配水井的进水口上设置有进水格栅，能有效去除塑料袋、矿泉水瓶、废纸等大粒径的固体污染物，由配水井通往人工湿地的闸门处于常开状态，通往突发事故应急池的闸门处于常闭状态。

(4)所采用的潜流式人工湿地结构设计合理且使用效果好，能简便、快速且有效完成污水处理过程。人工湿地表面种植芦，可吸收雨水中所含的氮、磷等营养物质，使其从水中转移至植物体内，从而降低雨水中的氮、磷含量。过滤层按照不同的粒径由下至上分四层进行铺设，对雨水中的悬浮物和油类物质等进行四级过滤，水处理效果非常好，能去除80%以上的悬浮物及90%以上的油质。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、施工方便且使用及维护简便、路面排水及时、使用效果好，能有效解决高速公路路(桥)面的污水径流问题，能对路(桥)面排水进行有效处理，并能对水资源进行有效再利用。

5 结束语

总而言之，伴随着国家对环境保护工作的逐渐重视，高速公路水处理系统也应该得到进一步的改进和完善。在水处理系统当中，其工艺要求简洁实用，处理程度良好。在选择水处理系统时，应该保证因地制宜谨慎选择，通过有限的投资达到最良好的生态效果，以达到建设环保生态高速公路的理念以及可持续发展战略的要求，最终实现生态效益和社会效益双重目标。