高速公路服务区污水处理中的MBR技术应用

罗 凯

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030000)

高速公路服务区污水处理中的MBR技术应用

罗 凯

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030000)

本文分析了高速公路服务区污水的特点，选用了MBR技术来处理该类区域污水。研究对该系统的工艺流程和自动化控制作出了探索，对相关区域的污水处理有借鉴意义。

高速公路服务区；MBR反应器；PLC控制

高速公路区远离城市中心，产生的生活垃圾难以并入城市垃圾处理系统，尤其是产生的各类污水，不能并入城市污水处理管网。因此，需要对服务区的污水设置专门的独立的处理系统。高速公路服务区的污水日均总量较少，可根据特点设计合适的污水处理工艺流程，MBR技术具有工序流程少，自动化程度高等优点，对于小型污水区的处理具有较大优势。

1 高速公路服务区的污水特点

近年来随着我国经济水平的迅速发展，我国高速公路建设的发展非常迅猛，高速公路从原来的几条发展到如今纵横交错的全国交通网，大大便利了货运交流和人员往来。高速公路上每隔60～80km设有一个服务区，其设施包括餐饮，厕所，商场、加油站和休息区等，以便于司机及乘客休息补充精力，保证货运和旅客出行安全。由于高速公路服务区一般远离城市，没有配套的污水处理系统，污水若不经处理排放或者处理不达标，会对周边环境造成严重污染。因此，高速公路服务区污水处理问题日益受到重视。高速公路服务区污水一般由生活污水，餐厅污水和洗车加油站污水等组成，而生活污水和洗车污水所占比例较大。服务区污水氨氮含量高，泥沙量大，化学需氧量大，磷重金属、油污等污染物含量高。由于高速公路服务区来往人流不固定和受季节影响降水的随机性，服务区水量波动大，具有水质复杂，水量波动大等特点。

2 高速公路服务区MBR污水处理方案设计

MBR系统具有占地面积小，产泥量少和清洗方便等特点，而且对于小型污水处理系统来讲，虽然需要额外的系统，但其强大的污水处理能力，可以缩减沉淀池、吸附过滤池等环节，实际上整体降低了运营成本，而且MBR系统出水稳定性高，一般优于传统工艺，这种特质，使其在高速公路服务区的应用有良好前景。

2.1 净化工艺设计

传统的生活污水处理方案环节多，而且活性污泥易发生膨胀，水质控制较为困难，且工序多，运营成本高。MBR生物反应器占比面积小，可压缩处理工艺，对于高速公路服务区来说，采用MBR技术优点众多。在工艺上，由于大的悬浮颗粒对后续的水流的管道运输等产生较大障碍，因此需要采用格栅池去掉大的悬浮物。其次，高速公路服务区的生活污水毛发较多，油污较多，因此，应在格栅池后设置可收集和阻挡毛发油污的悬浮细孔挡板，以阻截小的漂浮的不溶性杂质。此后，污水即进入生物反应器池，由于负压浸入式MBR生物反应器池可以将曝氧和过滤等环节集于一体，因此，生物反应池可以起到一步去除主要污染的作用。在生物反应器池后，污水中的不可溶杂质基本去除，但可能会有可溶性的有度化合物，所以可以在生物反应池后设计一个氯气消毒池，此后，污水的水质基本上达到中水等级，可以直接排入湖泊等水体。

服务区的污水处理系统因为远离市区，维修不方便，因此稳定性和自动化程度越高越好。采用PLC工控机，可实现工艺流程的自动化控制。高速公路服务区的污水一般经下水道系统进入初级沉淀蓄水池，这个池的高程较低，为了方便后续工序的实现，应用提升泵将污水高程升高。因此。整个工艺应包括蓄水池、格栅池、调节池、膜生物反应器池、消毒池和出水池。相应的配套设施包括污水提升泵房、真空泵房、加压泵房、风机房和加氯消毒控制房等。

2.2 MBR的方案选择

根据高速公路服务区的污水水质特点，可采用浸入式膜生物反应器。膜反应器池底设计曝气管，在曝气的同时开始负压抽水。膜的材料以PVDF为主。PVDF具有抗压和抗酸碱腐蚀，耐高温等特点。根据现有的反应器工艺，反应器组件一般采用帘式组件架构，组件为单根的中空纤维膜丝线组成，外径在1mm左右。膜外壳采用ABS材料，采用环氧树脂封装，以保证抗压性和密闭性。MBR膜反应器的大小和数量可根据反应池的污水处理区的每日污水总量来设计。一般单个反应器组件的大小为0.5宽、1.2米长和1.5米高的外形。鉴于PVDF中空纤维材料的抗压性，负压差应控制在0.03MPa左右。

在反应器池外，设计曝气系统，在运行中，同时开启曝气系统。曝气方式可以采用连续或者间歇式。具体以水质条件为准。反应器池内还应首先接入活性污泥，以通过曝气方式在好氧条件下净化污水。曝气池的气体流量可根据池子的大小设计，其产生的剪切力不应太大，防止冲断中空纤维丝，但也不应太小，避免池内的水流流动过缓，不能起到清洗膜组件表面的作用，而且不能有效低进行好氧反应。

2.3 自动控制方案

系统的自动控制可采用分布式PLC控制系统。PLC控制器具有编程简单，稳定性强的特点，在监控设备的辅助下，可利用上位机对相关设备自动化控制。根据上文设计的工艺流程，刻在人工处理效果差的环节设计分散的自动化控制节点。包括调节池的污水提升泵房、MBR反应池的负压抽吸和反冲洗控制、曝气系统控制、氯气消毒自动控制等环节。污水提升泵房的自动化控制主要是在格栅池水位计和调节池的水位计信号反馈下，来控制变频水泵的运行。当调节池水位计达到设定的最高水位值时，水泵停止运转；当格栅池水位降低到最低水位以下时，水泵也停止运转。当格栅池水位超过最高警戒水位而调节池水位还未达到最高水位时，变频水泵加压运转。

MBR的反应池的自动化控制主要是当反应池的水位达到设定值A，即完全浸没了反应器时，负压抽吸设备开始运行，同时，曝气装置开始曝气。当水位降低到B，即即将低于反应器的上表面时，抽吸设备停止运转。如果服务区水量变化大，可设计多组膜反应器组件，当毛发收集池水位过高而消毒池水位过低时，可同时启动多台膜组件，以加快污水处理速度。膜反应器的负压抽吸一般需要维持恒压，其压力在0.03MPa左右，可通过真空泵的压力计显示压力状况，当上升到0.04MPa时，证明反应器的中空纤维膜发生堵塞，需要开始清洗。这时应停止抽吸，启动备用的反应池，并且启动反清洗程序。反清洗程序启动前，要放空反应池的污水，将之回流到调节池。放空后，开启正压冲水设备，从组件的出水通道反冲洗组件。如果膜组件堵塞频率增加，还应在冲洗水中通入氯气，采用加药冲洗的方式，彻底清洗组件。

氯气消毒池的自动化控制主要是根据中水池的余氯的含量来自动通入氯气。一般应根据消毒池的进水量Q来计算氯气的通入量L，氯气通过接入水枪的负压真空室，溶入到水枪中，然后随水枪的水流射入到消毒池中，水枪的流速一般是固定的，因此，只要通过控制液氯瓶的阀门就可控制氯气的输入量。根据国家规定，按照每L水中 氯气含量不得超过4 mg的标准，根据公式：Q=K×L，得出消毒池进水量Q与氯气L的比值，根据中水池的余氯含量来控制氯气的量。一般国家对自来水中余氯的含量是不得低于每L水中0.3mg/L，当中水池的余氯含量低于这一值时，可以增加调高阀门进气量，相反，当高于这一值的上限10%时，降低氯气输入量。从而将中水池出水的余氯含量控制在一定区间。

3 总 结

MBR污水处理技术具有设施维修成本小，占地面积少，污水处理效率高，系统抗冲击力强等优点，对于高速公路服务区的污水处理十分合适。随着制膜工艺的成熟和膜成本的降低，MBR在污水处理中将得到越来越广泛的应用。

[1]姚东升.城镇污水处理MBR工艺膜系统设计的关键技术[J].门窗，2014(12).

[2]杨巍，李彦龙.城镇污水处理厂MBR工艺设计探讨[J].中国高新技术企业，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

罗凯，硕士，助理工程师，研究方向为污水处理工艺与设备节能

X21

A

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

引用文献格式：罗 凯.高速公路服务区污水处理中的MBR技术应用[J].环境与可持续发展，2017，42(2)：110-111.