中水回用技术在高速公路涉及饮用水源保护地中的应用

曾诚

摘要：文章结合贺州至巴马高速公路（蒙山至象州段）二期工程修仁站案例，分析了中水回用技术在涉及划定饮用水源二级保护区的高速公路项目建设中的应用工艺，为今后用同类型项目提供参考。

关键词：高速公路;饮用水源保护区;中水回用

0 引言

近十年来，我国高速公路服务区从功能提升时代向品质服务时代迈进，数量规模逐年递增，服务功能日臻完善，服务水平持续提升。在国务院于2015年发布的水污染防治行动专项计划相关文件中就提出了明确的要求，要通过再生水利用设施的完善、水循环新技术的开发、尤其是推进公路服务区污废水处置及回用等技术举措，促进再生水利用，以解决我国目前水生态环境保护的问题，实现绿色可持续发展的根本大计。未来服务区污废水处理技术在水质处理达标的基础上，要以更智能、更高效、更环保为导向，加以回收利用。研究数据表明，高速公路服务区污水主要成分CODcr、BOD5、氨氮浓度高于常规生活污水。因此，在确定进水水质基础参数，采用合理工艺搭配的基础上，可以使出水达到中水回用标准，实现环保效益、经济效益和社会效益的协同。文章以贺州至巴马公路（蒙山至象州段）二期工程修仁站为案例，分析中水回用技术在线路涉及划定饮用水源二级保护区的高速公路及其配套设施建设中的重要性和必要性。

1 项目概况

本项目为贺州至巴马公路（蒙山至象州段）二期工程，路线全长61.286km，包括主线及龙怀连接线、罗秀连接线。主线由两段组成，第一段位于梧州市蒙山县、桂林市荔浦县境内，建设起点位于蒙山县新圩镇盆村附近，设置新圩北枢纽与荔浦至玉林高速公路相接;路线往西经荔浦县龙怀乡、修仁镇至荔浦与金秀县交界处龙围屯附近，接上贺州至巴马公路（蒙山至象州段）一期工程。

1.1 与饮用水源保护区的关系

路线穿过饮用水源4处，其中县城饮用水源1处（荔浦县城）、乡镇饮用水源2处（荔浦县修仁镇、象州县罗秀镇）、集中式农村饮用水源保护区1处（象州县罗秀镇潘村），均位于饮用水源二级保护区范围内。其中，修仁站位于已批复的荔浦县城饮用水源二级保护区、修仁镇饮用水源二级保护区，距离修仁镇取水口约7km（长滩河道长度），靠近饮用水源二级保护区上边界（二级保护上边界为取水口上游7.5km）。

1.2 对荔浦县修仁镇饮用水源保护区的影响

1.2.1 与水源保护区及取水口的位置关系

K125+860～K127+900路段长2.04km，穿过修仁镇饮用水源二级保护区水域及陆域范围（距取水口6.31km），该水源保护区同时位于已批复的荔浦县城饮用水源二级保护区内。

1.2.2 路线无法避让的原因

若路线朝北侧完全避让修仁镇饮用水源二级保护区，则路线将穿过荔浦县城饮用水源二级保护区且距离县城取水口更近，路线将穿过荔浦荔江国家湿地公园湿地保育区;若路线从南侧完全避让饮用水源保护区，则需分别修建长4km的特长隧道、长700m的隧道及长滩河大桥，长滩河两岸山势陡峭、山高谷深，无法选择合适的桥位，布线困难。且大开大挖会导致地质灾害风险增大，给公路运营造成极大的安全隐患。因此，互通及收费站无法避开饮用水源二级保护区。

1.2.3 水环境影响

根据《中华人民共和国水污染防治法》第66条规定，“禁止在饮用水水源二级保护区内新建、改建、扩建排放污染物的建设项目”。因此，修仁站的生活污废水禁止外排，需采用中水回用技术，自行处理至满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级回用标准后回用，对水源保护区影响不大。

2 中水回用技术及主要设计参数

中水处理工艺应根据中水原水的水量、水质和要求的中水水量、水质以及工程的具体情况，经过技术经济比较确定，确保处理后的出水达到相应中水用途的水质标准。[1]

2.1 修仁站主要污水来源

根据修仁站功能设施的划分，主要有两类污染区：

（1）办公楼、食堂、公共厕所等区域;

（2）汽车修理处、停车场。

按污水来源和选择分类，可分为2种类型：

（1）办公楼、食堂、公共厕所的粪便污水和食堂的厨余油废水，污染物主要成分为CODcr、BOD5、pH、SS、NH3-N、TP等;

（2）汽车修理处、停车场初期地表径流形成的雨污混流水等，污染物主要成分为CODcr、NH3-N、SS、TP、石油类等。[2]

2.2 中水处理主要工艺及流程说明

2.2.1 中水处理工艺流程

（1）污水由原水提升泵提升至机械格栅，薄膜袋、杂草及粪便块等渣质经由机械格栅得到有效清除。

（2）污水进入调节池，在池内污水的pH值、水质及水量得到稳定和控制，借助叶轮、鼓风机等预曝气搅拌设备对水质进行强制调节。

（3）污水被提升泵提升至溶解氧<0.5的缺氧池，与回流混合液中的亚硝酸盐氮及硝酸盐氮在反硝化菌的作用下生成氮气释放，达到脱氮的目的，为进入MBR反应池做进一步准备。

（4）MBR反应池内采用沉浸式平片膜，当污水进入到MBR反应器内时，膜组件外的活性污泥能将大部分污染物降解。之后通过在膜组件中创造的负压环境，使得处理后的混合液通过膜组件进行分离，由膜组件直接出水。MBR池中的污泥分为污泥回流和剩余污泥两部分，进行回用至前期工艺或再生利用。

（5）根據回用水的要求，出水经过自动投加药剂的消毒装置使各项水质指标达标后，停留或直接进入中水管网进行回用。

工艺流程如图1所示。

2.2.2 中水处理主要工艺说明

（1）脱氮工艺。结合修仁站中水回用原水特质，本工程在传统A/O工艺上加以合理调整，利用膜生物反应器可实现原O段工艺，并结合生物膜法脱氮的优点，使得脱氮效果更为良好。膜生物反应器内同步硝化与反硝化的作用同时存在，在一定空间内，数量多、体积大的污泥颗粒富集在一起，限制了氧气的流动，为污泥营造了一个优良的缺氧空间，这个空间为微生物一定程度的反硝化脱氮反应提供了可行条件。定期间隔排泥时间较长，也使得膜生物反应器内聚集了高浓度的NH3-N。在缺氧池内，污水中NH3-N的浓度由于厌氧、兼氧菌联合进行反硝化作用从而大大降低;污水中的COD和BOD5也在反硝化过程中利用了有机物获得碳源，使其浓度有不同程度下降。因此膜生物反应器脱氮工艺的高效性，是传统工艺无法比拟的。

（2）膜生物反应器（MBR）工艺。MBR是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺。[3]MBR工艺在提高出水水质和减轻构筑物处理负荷等方面具有顯著优势。浸没式膜组件具有特殊的固液分离能力，能有效拦截微生物于反应器内，通过改变曝气池中生态环境，使之有利于菌胶团微生物生长，抑制丝状菌过量繁殖，从而解决了污泥中因丝状菌膨胀而造成的不良反应。经过膜生物处理后的水再通过滤膜过滤后由泵抽出，出水可达到杂用水标准，经后续处理后可达到景观用水标准。

（3）除臭工艺。为消除工艺设备运行中产生的异味，保护大气环境，本工程考虑加入除臭工艺。综合考虑运行成本、运行效果及操作难度等方面因素，采用生物除臭法。此法主要依靠微生物、薄膜水层等载体对不良气味的吸附作用，在工艺臭气通过由黄沙和粒径不同的石子组成的土壤扩散层底部均匀向上扩散的过程中，与载体接触后发生代谢转化，成为二氧化碳和水等无色无味的物质，实现消除异味的目的。

2.2.3 中水处理工艺主要处理单元及其设备材料

中水处理工艺处理单元及设备见表1。

2.3 出水水质标准

由于修仁站位于已批复的荔浦县城饮用水源二级保护区、修仁镇饮用水源二级保护区，处理后回用水所有监测因子的监测值必须满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准，即COD≤50mg/L、BOD5≤10mg、SS≤10mg/L、石油类、动植物油≤1mg/L、6≤pH≤9、总氮≤15mg/L、氨氮≤5mg/L、总磷≤0.5mg/L、阴离子表面活性剂≤0.5mg/、色度（稀释倍数）≤30mg/L、粪大肠杆菌≤103个/L[4]，方可回用。

3 结语

饮用水安全是保障人们生命安全的基础。通常，城镇人口密集地区的集中式水源地水质总体良好。但在一些偏远农村和非集中式群众取水点，水源保护要求落实不到位，加之偏远地区环境监管力量薄弱，绝大部分监测站不具备水质全指标检测能力，城镇污水处理厂及配套管网严重滞后，中水回用设备形同虚设，使得大部分中水又混入水源地造成二次污染。在我国高速公路服务区建设中，合理运用“埋地式污水处理+中水回用”、MBR膜接触法、“曝气生物滤池+中水处理”和土壤毛细管渗滤工艺等满足回用水质标准的处理工艺，既能基本实现废水资源化，也可以减轻建筑物对环境的排污影响，达到节约水资源和节约成本的双重目的，实现环境效益和社会效益双丰收。

参考文献：

[1]GB03SS703-1，建筑中水处理工程（一）[S].

[2]林 奇.高速公路服务区污水特性研究[J].能源与环境，2013（1）：12-17.

[3]杨 勇，方玉峰.油田生活废水处理集成技术研究应用[J].石油化工应用，2015，34（12）：113-121.

[4]GB18918-2002，城镇污水处理厂污染物排放标准[S].