（环境工程专业论文）高速公路服务区污水处理及回用技术研究.pdf

浙江工业大学硕士学位论文 等用途。一方面，真正实现了服务区生活污水零排放，排除了因为生 活污水对周围环境的影响；另一方面，大大节约了水资源，降低了运 营成本。 关键词：高速公路服务区；雨污水；生活污水；混凝气浮；a 2 o ； 深度处理 l l 浙江工业大学硕士学位论文 t e c h n i c a lr e s e a r c ho nt h ed i s p o s a la n dr e u s e o fs e w a g ei ns e r v i c ea r e ao fs p e e d 兀斜 a bs t r a c t t h er e s e a r c he m p h a s i so nt h es e w a g et h a tm a yb ep r o d u c e d d u r i n gt h ec o n s t r u c t i o np e r i o do rt h eo p e r a t i n gp e r i o do fs p e e d w a y t h e c h a r a c t e r i s t i co fc o n t a m i n a t i o no fe a c hs e w a g ew a sa n a l y z e do n eb y o n e w a y so fs o l u t i o nw e r ep u tf o r w a r dt h a tw o u l dr e d u c et h e a f f e c t i o nd e g r e eo fs e r v i c ea r e ao fs p e e d w a yo ns u r r o u n d i n gw a t e r e n v i r o n m e n ta sm u c ha sp o s s i b l e s i n c e p e r i o d o f s p e e d w a y c o n s t r u c t i o ni s r e l a t i v e l y s h o r t ， c o n t a m i n a t i o nb e h a v i o rs h o w st e m p o r a l i t ya n dp a r t i a l t ya si t sm a i n c h a r a c t e r i s t i c s a i m i n g a tt h i sm a i n c h a r a c t e r i s t i c s ，e f f e c t i v e c o n t r o l l i n gs o l u t i o no fp o l l u t i o nc o u l db eo b t a i n e db ym e a n so f m a n a g e m e n tr e i n f o r c e m e n t ，i n t e n s i f i e dt e m p o r a r yc o l l e c t i o no f c o n t a m i n a t i o na n dc e n t r a l i z e dt r a n s p o r t i o n i nt h eo p e r a t i n gp e r i o do f s p e e d w a y , c o n t a m i n a t i o ne m i s s i o ni ss t a b l e a n do v e ral o n gp e r i o do ft i m e t h e r ea r et w oa s p e c t sw h i c hp r o d u c e p o l l u t i o no nw a t e re n v i r o n m e n td u r i n gs e r v i c ep e r i o d f i r s t l y , r a i n s t o r m p r o d u c e ss e w a g ew h e ni tw a s h e so u tr o a ds u r f a c e s e c o n d l y , l i v i n gs e w a g e c o u l db ep r o d u c e db yv a r i o u se q u i p m e n t si ns e r v i c ea r e a c o n t a m i n a t i o n p r o d u c e db yr a i n s t o r mm a i n l yc o n t a i n sp e t r o l e u ma n ds o l i ds u s p e n s i o n b y i i i 浙江工业大学硕士学位论文 m e a n so fd a fw i n l 酣l l ea n dg r a v i t yg r e a s et r a p s ，w a t e ra f t e rd i s p o s a l c a nm e e tt h ef i r s t - c l a s ss t a n d a r d so fe m i s s i o n a c c o r d i n gt on a t i o n a l c o m p r e h e n s i v ee m i s s i o ns t a n d a r d s t h el i v i n gs e w a g eo fs e r v i c ea r e ai s m a i n l yp r o d u c e db yp u b l i ct o i l e t sa n dd i n i n g t h ee m i s s i o nq u a n t i t yo f l i v i n gs e w a g e i ss t a b l ea n dc o n t e n t so fc o n t a m i n a t i o ni s r e l a t i v e l y u n c h a n g e dw h i c hc a l l b e d e c o m p o s e de a s i l y t e c h n o l o g yo fs e w a g e d i s p o s a lu s i n ga 2 oi si n t r o d u c e dw h i c hc a nm e e tt h ef i r s t - c l a s ss t a n d a r d s o f e m i s s i o n a c c o r d i n g t on a t i o n a l c o m p r e h e n s i v e e m i s s i o n s t a n d a r d s a d v a n c e dt r e a t m e n to ff i l t r a t i o na sas u b s e q u e n t t e c h n o l o g yc a n b eu t i l i z e da f t e rw h i c ht h ep u r p o s eo fr e u s eo ft h es e w a g ec a nb ea c h i e v e d t h u s ，i tc a nb eu s e da sg r e e nw a t e r , t o i l e tf l u s h i n g ，a u t o m o b i l ef l u s h i n g ， f i r ew a t e r , e t c a sar e s u l t ，e m i s s i o no fl i v i n gs e w a g ef r o ms e r v i c ea r e aw i l l s a t i s f yt h ed e m a n do fz e r oe m i s s i o nw h i c he l i m i n a t e st h ea f f e c t i o no f l i v i n gs e w a g eo ns u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t i na n o t h e rw a y , i ta l s os a v e s w a t e rr e s o u r c ea n dr e d u c e so p e r a t i n gc o s t st os o m ee x t e n t s e r v i c ea r e ao fs p e e d w a y ；r a i ns e w a g e ；l i v i n gs e w a g e ；a 2 o ； a d v a n c e dt r e a t m e n t i v 浙江工业大学硕士学位论文 符号说明 a 2 o 一厌氧( a 1 ) 缺氧( a 2 ) 好氧( o ) 法 p 卜氢离子浓度以l o 为底的对数的负数 s 卜固体悬浮物，m g l c o d c ，一采用重铬酸钾( k 2 c r 。0 7 ) 作为氧化剂测定出的化学耗氧量，m g l b o d 5 5 目生物需氧量，m g l n h 3 - n 一废水中氨氮含量指标，m g l t o c 废水中总有机碳指标，m g l a o 一厌氧好氧法 c o d 一化学需氧量，m g l v n 浙江工业大学硕士学位论文 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包 含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大 学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者签名：日期：年月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名： 导师签名： 日期：年月日 日期：年月日 浙江工业大学硕士学位论文 1 1 选题背景及意义 第一章绪论 近年来我国公路交通事业建设如火如茶，高速公路从无到有 乃至形成纵横交错的路网结构，大大方便了人们出行的需求，提 高了物流的效率，对促进国家经济发展做出了巨大贡献。 高速公路服务区是保证高速公路安全、畅通、方便、快捷的 重要配套设施。服务区设立的餐厅、商店、汽修、加油、住宿、 停车、卫生设施等直接服务于每个司乘人员，间接服务于整个社 会，是高速公路产业经济的重要“窗口【1 1 。随着我国国际化、市 场化、信息化进程的日益加快和高速公路网的日趋完善，服务区 在高速公路运营管理中的地位越来越重要。 但与此同时，建设本身不可避免地带来了一些环境污染问题， 涉及社会、生态、大气、噪声、水环境等多个方面，同时还会大 量消耗日趋紧张的水资源。为保证公路交通事业的可持续性发展， 合理、经济、有效地运用环境污染防治技术，以及合理回收利用 废水资源以节约水资源的开发，都成为设计工程应该重点关注的 问题。 本文将结合杭( 杭州) 一浦( 上海浦东) 高速公路上的海宁 服务区工程实例，分析高速公路服务区污水排放的特点，研究污 水处理以及回用技术在服务区水污染防治上的应用，以期达到高 速公路服务区节源减排的目的。 1 浙江工业大学硕士学位论文 1 2 本研究的主要内容 本研究基于对高速公路服务区的建设期及运营期产生的不同 水污染物的分析，研究针对上述不同污染物的处理工艺，并提出 相应的解决方法，以期达到减少高速公路服务区的建设以及运营 对周围环境的影响。 本研究的主要内容是： ( 1 ) 高速公路服务区运营期含油雨污水的处理。通过对类似 实例的场地含油雨污水的污染物成分的分析，研究比较目前高速 公路服务区含油污水的处理工艺，结合本研究中的工程实例，详 细设计及计算该工艺中各构筑物以及设备的规格及参数。 ( 2 ) 高速公路服务区营运期生活污水处理。通过对营运期生 活污水水质水量等特征的分析，研究选择生活污水处理工艺，结 合本研究中的工程实例，详细设计及计算在本工程实例中，该工 艺中各构筑物以及设备的规格及参数，并应用于工程实例中。 1 3 文献概述 在我国现阶段的高速公路建设中，服务区一般建设在远离城 市的偏远地区，其带来的环境污染问题以及对水资源的开采问题 一直没有能够引起足够的重视。 对于建设期服务区的污水排放问题，因其发生的暂时性和局 部性，在目前实际的工程实施过程中，一般都是通过加强对施工 企业的管理，对施工现场的生活污水经过简单的处理后，就近排 2 浙江工业大学硕士学位论文 放。因其污水排放量相对较小，一般都可以通过土壤自净或水体 自净。 对于服务区场地雨污水，在国内目前还没有集中收集处理的 先例，但其雨污水中污染成分受服务区功能与管理等多方面因素 的影响对周边水环境冲击程度较大。以杭金衢高速公路某服务区 为例，该服务区总用地面积超过8 万平米，停车区面积逾1 万平 米。进入营运期后，一方面由于服务区停车场场地内车辆的漏油 情况比较普遍，所以暴雨冲刷后油类在雨污水中浓度相对较高， 存在一定的污染。另一方面，部分车辆在进入服务区停车场后进 行维修作业，司机将从车辆上更换出的机油、汽油随意倒入场地 内雨水系统雨水口中( 服务区原设计雨水排水系统为排水管重力 自流系统，排入与周边水系直接连通的公路边沟) ，加之服务区内 排水管网因地基沉降等原因存在局部渗漏现象，所以就造成服务 区场地地基土中含油，暴雨后公路边沟水油类含量严重超标，导 致周边部分鱼塘的死鱼现象，引起了纠纷。 在早年的服务区建设中对于服务区生活污水的处理并没有能 引起足够的重视，往往是厨房废水先经隔油池除油处理，生活污 水经化粪池处理后，就与生活废水一起直接排入就近水体或者道 路边沟。在我国高速公路起步阶段，因为高速公路车流量不大， 产生的污水量也较少，所以这些污水排入周围环境后都能通过环 境的自净作用消耗掉。但随着我国的公路交通事业的迅猛发展， 高速公路服务区的功能也日趋完善，其生活污水排放量也水涨船 浙江工业大学硕士学位论文 高，据反馈回来的数据，到目前为止，浙江的比较繁忙的高速公 路服务区最高日用水量达到5 0 0 t d ，其污水排放量按给水8 5 计 算可达4 2 5 t d 。这么大的污水量如果直接排入周围环境，单靠周 围环境的自净作用已经无能为力，势必对周围环境产生巨大的冲 击，造成环境事故。所以在最近十年来的高速公路服务区的设计 中，均考虑了使用污水处理设备，将生活污水经过处理达到国家 一级排放标准以后排入周围环境，以减轻周围环境的污染负荷。 但由于服务区的排水量比较大，服务区生活污水虽然经过处理， 但直接排放还是对周围水体造成了较大的冲击，引起周围水体的 富营养化并发生水质恶化，而且有些服务区周围有天然水源保护 区，所以因为服务区污水排放与周围居民发生纠纷的事件呈逐渐 增多的势头。 对于服务区水资源的开发，因为服务区一般远离城镇，无法 采用城市自来水作为水源，所以大多数服务区都是采用了地下水 水源，但由于近些年地下水的开采速度过快，导致地下水水位下 降，据反馈回来的信息，有部分服务区在建成初期采用深井取水 作为服务区水源，但2 - 3 年过后，深井取水水量逐渐减少已经不 能满足服务区的水量要求，不得不花较大代价处理地表水或者从 较远的城镇取水作为水源的情况。 鉴于上述一些情况，近二年在浙江省内的高速公路建设上， 开始尝试对服务区的污水进行回收利用，一方面实现生活污水的 零排放，减少对周边环境的污染冲击，另一方面节约水资源的开 浙江工业大学硕士学位论文 发。本研究正是在此背景下，结合本人正在从事的高速公路服务 区给排水设计，对高速公路服务区生活污水的回收利用进行的一 次尝试研究。 浙江工业大学硕士学位论文 第二章服务区主要水环境污染分析 2 1 杭浦高速公路海宁服务区工程概况 杭浦高速公路杭州至上海浦东高速公路是国家重点公路建设 规划黑龙江嘉荫至福建南平高速公路的重要组成部分，是全省高 速公路主骨架的重要“一连，也是杭州市实施以“六线一通道”为 主要内容的“东网加密”工程的重要项目之一，是杭州、浙江“接轨 上海 的又一便捷通道。杭浦高速起自杭州绕城高速公路北线大井 互通，经余杭、海宁、海盐、平湖至上海浦东。浙江境内全长约 1 1 0 7 7 千米，双向6 车道，设计行车时速1 2 0 千米。杭浦高速公 路的建设将进一步完善国家重点公路和浙江省、杭州市高速公路 路网规划，对于打造长三角三小时都市交通圈，加强杭州、浙江 与上海及长三角城市群的联系，促进环杭州湾产业带的形成发展， 加快城市化进程和沿线经济社会发展，都具有十分重要的作用。 1 3 】 海宁服务区为位于高速公路途经海宁境内地段，海宁服务区 建设规模概况：北区总用地4 1 7 7 6 m 2 ，总建筑面积3 2 1 9 m 2 ，其中： 综合楼2 7 9 8 m 2 ，加油站1 5 5 m 2 ，机修间1 3 5 m 2 ，泵房及变配电房 1 3 l m 2 ；南区总用地4 3 7 1 4 m 2 ，总建筑面积3 7 3 9 m 2 ，其中：综合 楼2 7 9 8 m 2 ，加油站1 5 5 m 2 ，机修问1 3 5 m 2 ，变配电房9 5 m 2 、宿舍 5 5 6 m 2 。其场地规模详见附图2 1 。 6 海宁服务区周围1 公里范围内以农田为主，其间有少量农居， 池塘等。离较大水系钱塘江约1 。5 公里。 。 n 殴莲 2 2 施工期污水排放分析 施工期主要污染问题有取土、堆土时暴雨径流污染、施工物 质的流失污染以及施工人员的生活污水污染等。对于施工人员的 生活污水污染而言，由于施工期人员集中，服务区施工人员最多 时可达到1 0 0 多人，生活污水的污染物浓度极高，如直接排入小 河，当小河为流量15 m 3 s 时，可使河水每立方米c o d c ，增加 1 1 9 m g ，当小河流量为2 3 m 3 s 时，每立方米河水c o d c ，可增加 3 4 7 m g ，所以在各该类施工点均设置化粪池处理生活污水，化粪 池可去除b o d 53 0 4 0 ，降低c o d5 0 ，然后将污水集中转运 入农田或附近城市污水处理厂。对于施工期其余污染，因其发生 的暂时性和局部性，可通过加强管理、加强施工围护等方法即可 收到良好的控制效果。 2 3 营运期水环境污染分析 服务区营运期对水环境产生的污染来自两方面：一是暴雨径 流冲刷场地路面产生的污水；二是服务区营运设施产生的生活污 水。 2 3 1 营运期场地路面雨水 对于服务区的雨污水而言，其雨污水中污染成分受服务区功 能与管理等多方面因素的影响对周边水环境冲击程度较大。本服 务区总用地面积为8 5 4 8 0 平米。进入营运期后，雨水冲刷场地路 9 浙江工业大学硕士学位论文 面产生的污染主要来自两方面：一方面由于服务区停车场场地内 车辆的漏油，造成暴雨冲刷后油类在雨污水中浓度相对较高，存 在一定的污染；另一方面可能会存在部分车辆在进入服务区停车 场后进行维修作业，司机将从车辆上更换出的机油、汽油随意倾 倒而导致雨污水中含有较高浓度的石油类污染物。 石油类【2 1 污染物的危害主要表现在对人、动物、土壤以及天 然水体的危害和影响。我国危险废物名录上的4 8 种危险废物中， 废矿物油排第8 位，其中就包括运输设备的更换油及清洗油等石 油类污染物。石油类物质排入土壤后，会影响土壤的通透性。因 为石油类物质的水溶性一般很小，土壤颗粒受石油污染后不易被 水所浸润，形不成有效的土壤内导水通路，导致渗水量下降，透 水性降低。而且如果石油烃类物质积聚在土壤中，会粘着在植物 根系上形成一层粘膜，阻碍植物根系的呼吸以及对水分的吸收， 甚至引起植物根系的腐烂。石油类物质对水的色、味和溶解氧有 较大的影响，对水生生物的危害甚大，当海水中含油量为0 0 1m g l 时，2 4 小时能使鱼体产生油臭味。石油类物质粘到鱼鳃或附在鱼 卵上，很快会使鱼窒息死亡或使孵化受到影响。水体中含有一定 量的石油类物质后，会在表面形成厚度不一的油膜，破坏水体的 复氧功能，从而影响水中动、植物的生存。另外石油类物质中的 三致物质( 致癌、致畸、致突变物质) 也会由水中鱼、贝类等生 物富集，并通过食物链传递给人体。因此，石油类因子的治理势 在必行。 浙江工业大学硕士学位论文 2 3 2 服务区营运期污水 对于服务区营运期产生的污水，其主要污染物为各建筑单体 产生的生活污水。由于服务区沿公路零散分布，且处在城镇边缘， 无法将其纳入市镇污水系统。根据服务区客流量的大小，服务区 生活污水的排放量有很大差别。海宁服务区位于杭州至上海浦东 高速公路路段，其客流量相对比较大。根据本省高速公路服务区 的运营情况，估算本服务区每日产生的污水量约为2 4 0 t d 。其主 要组成部分有：高速公路司乘人员如厕产生的粪便污水，服务区 工作人员用水产生的生活污废水，以及服务区餐厅产生的厨房含 油废水等。 浙江工业大学硕士学位论文 第三章营运期场地路面雨水处理 根据上一章的介绍，高速公路服务区建设期对周围水环境的 影响，由于建设期的临时性，可以通过设置化粪池和污水外运的 方法，以及加强建设期的施工管理等措施加以控制。本章主要介 绍运营期场地路面雨水水环境污染的控制方法。 3 1 营运期场地路面雨水污染因子分析 营运期场地路面雨水，其主要污染物以及各项指标，可以参 照现有的公路暴雨冲刷雨污水的相关资料。 公路路面暴雨冲刷物浓度随时间变化表( 表1 4 ) 【4 】： 表1 公路降水径流污染物随降水时间的变化情况表( m g l ) 采样时间p h c o d 。，n h 4 _ n s s o i l 1 5 m i n 8 o o4 8 1 2 2 5 23 6 3 5 2 5 5 l 雨 3 0 m i n8 1 02 7 0 6 8o 8 01 5 1 01 8 4 3 后 6 0 m i n8 1 02 7 8 2o 9 51 6 2 81 9 2 0 浙江工业大学硕士学位论文 表2 公路降水径流污染物类比调查表( m g l ) 降水后 采样地 采样时p hd o c o d c ，b o d 5 s so i l 点j 、 间( 分) 镇海一 o7 7 34 9 6 5 9 1 0 2 4 5 7 2 3 6 蟹浦线 1 2 07 9 96 8 32 5 2 81 1 5 51 4 9 杭州艮 3 08 8 26 3 52 8 24 0 2 04 4 71 2 7 山门立 2 4 07 9 58 1 71 6 21 9 3 018 55 o 交桥 表3 公路降水径流污染物静止降解状况表( m g l ) 采样静止时间 p hd 0 c o d c ，b o d 5 s so i l 地点( 分) 降水后 8 8 26 3 52 8 24 0 24 4 71 2 7 3 0 m i n 杭州静止 2 2 92 9 2 艮山1 8 0 m i n 门立降水后 7 9 58 1 71 6 21 9 718 55 0 交桥2 4 0 m i n 静止 9 5 21 0 2 2 1 6 0 m i n 1 3 浙江工业大学硕士学位论文 表4 公路距受水体不同距离暴雨径流的污染物类比调查结果一览 表( m g l ) 采样距 采样地点p hd oc o d 盯b o d 5s s o i l 离( m ) 1 0 4 国道 1 57 7 47 6 1 6 5 6 4 4 32 5 6o 1 1 4 ( 杭州一 1 0 0 8 3 0 8 2 6 7 1 4 3 2 22 2 2 0 0 9 6 萧山段)8 0 08 2 27 6 16 2 23 2 22 0 30 0 8 2 1 0 4 国道 58 3 51 0 66 3 32 2 63 0 1 o 1 5 0 ( 萧山一 2 08 2 0 9 4 47 1 9 2 3 02 6 6 0 0 7 3 绍兴段)1 5 08 1 69 6 l7 3 63 5 22 0 70 0 4 5 3 2 9 国道路边 7 5 88 8 21 1 8 11 1 3 415 80 7 0 0 ( 宁波 2 0 0 7 6 9l o 1 31 0 7 28 9 1 1 9 4 o 1 0 0 段)2 0 0 07 7 11 0 2 71 1 3 01 3 0 49 4o 0 6 通过对上述资料的分析可知：营运期雨污水中主要污染因子 为石油类及s s ( 固体悬浮物) ，场地路面雨水污染具有对周边环 境发生冲击的重点时段为降雨初期3 0 分钟内，随后冲击逐渐减小 的特点。 3 2 营运期场地路面雨水处理工艺选择 通过上述对营运期雨污水成分及特点的分析，考虑服务区场 地面积较大，从地面径流经管道系统收集大概需要15 m i n 左右的 浙江工业大学硕士学位论文 时间，为保证场地最不利点半小时内的雨水都能被收集处理，故 在本工程中选定主要处理暴雨初期1 小时内雨污水的设计方案， 这样就可以在最小的投资情况下最大限度地降低对周边水环境的 冲击，收到最好的效果。 3 2 1 处理工艺流程的选择 针对雨污水中主要污染因子石油类及s s ( 固体悬浮物) 设置， 因为本工程设置处理设施的目的是将此类污染物从雨污水中分离 出来，而目前针对从雨污水中分离石油类因子的方法，有吸附混 凝沉淀以及混凝气浮这两种办法，吸附混凝沉淀适用于规模较 大、含油较高的污水处理。本工程的雨污水含油量相对较少，故 选择混凝气浮用于本工程处理工艺中。而针对s s ( 固体悬浮物) 的处理，最简单易行并且效果较好的方法，则是采用隔栅拦截， 混凝沉淀的处理工艺。所以，在本工程选用混凝气浮结合隔栅、 重力隔油池工艺( 工艺流程图见图1 ) 。 混凝剂 r i 服务区管网h 边沟系统 多道隔栅 卜伊池h 锵h 撇 溢流。l 重力隔油池l r lf 图1 含油雨污水处理工艺流程 具体实施过程为：服务区雨污水经排水管网、边沟系统收集 浙江工业大学硕士学位论文 后自流进入调节池( 调节池容积按收集暴雨初期l 小时雨量计算 求得) ，该部分雨水经混凝气浮处理后达标排放，l 小时后或特大 暴雨时超出调节池容积部分雨污水因其含油量的减少则溢流进入 重力隔油池，经隔油处理后排放，其中雨污水的分流、投药、处 理均采用自动控制实现。同时，为减少处理设备投资，气浮设备 处理能力可按调节池内雨污水2 天处理完毕来计算求得。混凝剂 选用无机高分子化合物：聚合氯化铝( p a c ) ，一次调配，可适用 多次处理，处理排出的高浓度含油水可通过外运综合利用或做焚 烧处理。 3 3 营运期场地路面雨水处理工艺中主要构筑物的计算 3 3 1 调节池容积计算：根据当地暴雨强度公式， ： 1o 101 + 1o 6 75 l gpz = ( f + 11 30 0 ) 吣2 其中：i 为暴雨强度( m m m i n ) ： p 为设计降雨重现期( a ) ； t 为降雨历时( m i n ) 。 假定前2 0 分钟( 地面径流l0 分钟，管道内流时l0 分钟) 汇 水面积按线性递增，径流系数取0 3 ，暴雨重现期取1 年，对时间 积分，求取前一小时的雨水量： v 。而1 ，若篙秽 其中：f 为汇水面积( m 2 ) ： 浙江工业大学硕士学位论文 计算得出： v = 6 5 8 9 立方米( 单边服务区) 故在每侧服务区设置长木宽木高= 1 3 mx1 l m x5 m 的调节池( 超 高按o 4 米计) 。 3 3 2 重力隔油池 按最大设计雨水流量考虑，其通过能力为：8 8 0 l s 设计停留时间3 0 0 s ，故其有效容积为： v = 2 6 4 m 3 ( 单边服务区) 要求断面：8 8 0 l s o o l m s = 8 8 m 2 故设置三组隔油池，断面分别为：宽木高= 8 m * 4 m 矩形隔油池， 并列设置。 3 3 3 混凝气浮设备 混凝气浮设备处理能力按2 天处理一调节池容积污水计算 故其污水处理能力为：6 5 0 t 4 8 h = 1 3 5 t h ，本工程取1 5 t h ( 单边 服务区) 。 气浮池与气浮设备均按此标准确定。 气浮池设计参数： 表面负荷：2 1 0m 3 ( m 2 x h ) ，取5 o m 3 ( m 2 x h ) 上升流速：0 5 3m m s ，取1 5 m m s 停留时间：1 5 - 3 0 m i n ，取2 0 m i n 计算得出气浮池：长x 宽x 深= 4 m x0 8 m xl m ，设置两组， 互为备用。 浙江工业大学硕士学位论文 3 4 营运期场地路面雨水回收利用价值分析 因雨水水量及水质都极不稳定，雨水的水量具有突发性以及 不稳定性特点，造成收集储存设施巨大，造价极高，且建造完成 后空置率较高；雨污水的水质不稳定，根据雨量的大小不一样， 雨污水中污染物质的浓度也变化极大，故其处理工艺势必将相对 较为复杂，且利用率较低。考虑到本工程所处地理位置，其地下 水量相对较为丰富，也不属于严重干旱缺水的地方，故雨污水的 回收利用，无论经济效益以及社会效益都不高，故本工程设计中 不考虑对雨污水的回收利用。 浙江工业大学硕士学位论文 营运期生活污水处理及中水回用 4 1 营运期生活污水组成及特征分析 高速公路服务区为服务业场所，其生活污水水质为一般生活 污水水质，生活污水排水时有较大的不均匀性，时变化系数较大， 但日变化系数较小。其主要组成部分有：高速公路司乘人员如厕 产生的粪便污水，服务区工作人员用水产生的生活污废水，以及 服务区餐厅产生的厨房含油废水等。其水质相对较为稳定，通过 类比目前已建成的高速公路服务区可知，其主要水质指标为： ( 1 ) p h ： 6 0 - 9 0 ( 2 ) s s 4 0 0 m g l ( 3 ) c o d c ， 4 0 0 m g l ( 4 ) b o d 。 2 5 0 m g l ( 5 ) n h 。一n 4 5 m g l 由此可知，营运期生活污水可生化性较好，浓度较低，属低浓 度有机污水。 与营运期雨污水不同，营运期生活污水每日水量变化系数较 小，污染物浓度相对稳定，考虑到服务区一般远离城市，其水源 无论是采用城市自来水还是打井取水，减少服务区的水量消耗都 是降低服务区运行成本的较为可行的途径。因此，在营运期生活 污水中，拟考虑采用污水处理中水回用系统，即将生活污废水经 过一系列处理后达到国家城市杂用水水质标准( g b t i8 9 2 0 2 0 0 2 ) ，进入杂用水管网，用作绿化浇水、卫生间冲洗、汽 车冲洗、消防用水等用途。 1 9 浙江工业大学硕士学位论文 4 2 营运期生活污水处理及回用的工艺流程选择 根据资料，目前几种常用的中水回用工艺有以下几种【5 】： 1 )工艺流程l ： j 混凝剂l 消毒剂 格栅一调节池一絮凝沉淀( 或气浮) 一过滤一消毒一中水 l 污泥 2 )工艺流程2 ： l 混凝剂l 消毒剂 格栅一调节池一一级生化处理一沉淀一过滤一消毒一中水 i 污泥 3 )工艺流程3 ： i 混凝剂i 消毒剂 格栅一调节池一一级生化处理一沉淀一二级生化处理一沉淀一过滤一消毒一 l 污泥l 污泥 中水 4 )工艺流程4 ： 消毒剂 格栅一调节池一厌氧处理一好氧处理一沉淀一过滤一消毒一中水 回流1 】l 回流i 5 )工艺流程5 ： l 混凝剂 l 消毒剂 格栅一调节池一絮凝沉淀( 或气浮) 一过滤一活性炭吸附一消毒一中水 l 污泥 6 )工艺流程6 ： 2 0 浙江工业大学硕士学位论文 j 混凝剂i 消毒剂 格栅一调节池一一级生化处理一沉淀一过滤一活性炭吸附一消毒一中水 i 污泥 7 )工艺流程7 ： l 消毒剂 格栅一调节池一膜处理一活性炭吸附一消毒一中水 8 )工艺流程8 ： l 混凝剂l 消毒剂 格栅一调节池一絮凝沉淀一膜处理一消毒一中水 l 污泥 9 )工艺流程9 ： i 混凝剂j 消毒剂 格栅一调节池一生化处理一沉淀一膜处理一消毒一中水 i 污泥 上述工艺的流程的选择，主要根据原水水质及中水用途决定。 并且每一种流程的处理步骤也非一成不变，可以根据使用要求进 行取舍。 流程l 仅适用于原水为优质杂排水；流程2 适用于优质杂排 水或杂排水；流程3 ，4 适用于生活污水。以上四种流程为基本流 程，适用范围较广，国内应用较多。流程5 ，6 主要增加了活性炭 吸附，其作用在于去除难于降解的有机物( 如蛋白质、单宁、木 质素、醚、杀虫剂、洗涤剂等) 、色素和某些有毒的微量金属元素 ( 如汞、铬、铅、银等) 以及回用水质要求较高的场合。流程7 、 8 、9 增加了膜处理法，该流程的处理结果是进一步提高中水水质， 浙江工业大学硕士学位论文 不仅s s 去除率较高，而且排水中的细菌数和病毒均得到很好的分 离。但设备投资和处理成本均较高。 上述流程中格栅和调节池称为预处理；沉淀、气浮、生化处 理、膜处理等称为主要处理工艺；而过滤( 砂滤、碳滤等) 、消毒 等称为后处理。其中预处理和后处理在各种流程中都基本相同， 一般均需要设置，而主要的工艺则须根据不同的要求进行选择。 结合本文对运营期污水性质的分析可以知道，营运期生活污 水处理及回用工艺流程应该选择第3 或第4 种，考虑到本工程污 水量不大，且场地有限的特点，在工程实例中，拟采用第四种工 艺流程。 4 3 营运期生活污水处理及回用工艺深化 4 3 1 污水处理主体工艺选择 污水处理主体工艺目前常用的有活性污泥法和生物膜法【6 l 。 活性污泥法是水体自净的人工强化方法，是一种依靠在曝气池内 呈悬浮、流动状态的微生物群体的凝聚、吸附、氧化分解等作用 来去除污水中有机物的方法1 7 】；生物膜法则是土壤自净( 如灌溉 田) 的人工强化方法，是一种使微生物群体附着于某些载体的表 面上呈膜状，通过与污水接触，生物膜上的微生物摄取污水中的 有机物作为营养并加以代谢，从而使污水得到净化的方法。 生物膜法一般用于水量较小( 一般在5 0 0 0 m 3 d 以下) ，水质 较为稳定，浓度不是很高的低浓度污水，同时由于生物膜培养较 浙江工业大学硕士学位论文 快( 一般夏天为3 7 天，冬天为1 0 15 天) ，系统调试好后运行稳 定，可操作性较强，对操作人员的要求较低；活性污泥法一般用 于水量较大，水质有一定的波动，中等浓度或高浓度水质，同时 由于活性污泥培养时间较长( 一般需要3 0 天左右) ，系统运行中 操作管理较繁，对操作人员有一定的要求，适用于大中型污水处 理项目，如城市污水处理厂。由于本工程污水水量为2 4 0 m 3 d ，水 量较小，故本设计采用生物膜法处理工艺。 生物膜法常用形式有生物转盘、生物接触氧化法。 生物转盘( 又名转盘式生物滤池) 是一种生物膜法处理设备。 它具有很多优点，在印染、造纸、皮革和石油化工等行业的工业 废水处理中得到应用，效果较好。 生物转盘去除废水中有机污染物的机理，与生物滤池基本相 同。 生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种，是污水 灌溉和土地处理的人工强化，这种处理法使细菌和菌类的微生物、 原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成 膜状生物性污泥一一生物膜。污水经沉淀池初级处现后与生物膜 接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养，使 污水得到净化。在气动生物转盘中，微生物代谢所需的溶解氧通 过设在生物转盘下侧的曝气管供给。转金表面覆有空气罩，从曝 气管中释放出的压缩空气驱动空气罩使转金转动，当转金离开污 水时，转金表面上形成一层薄薄的水层，水层也从空气中吸收溶 2 3 解氧。 由于生物转盘占地较大，且一般为敞口设置，在运行过程中 有一定量的臭气、异味产生，易造成二次污染，故在近几年中已 不再新建。 生物接触氧化工艺( b i o l o g i c a lc o n t a c to x i d a t i o n ) 又称“淹没 式生物滤池 、“接触曝气法 、“固着式活性污泥法 ，是一种于2 0 世纪7 0 年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物反应池 内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流 经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物 膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除， 污水得到净化。 生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特点，池内的 生物固体浓度( 5 - 1 0 9 1 ) 高于活性污泥法和生物滤池，具有较高 的容积负荷( 可达2 0 3 0 k g b o d 5 m 3 d ) ，另外接触氧化工艺不需 要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理较活性污泥法简单，对 水量水质的波动有较强的适应能力。 生物接触氧化法主要有以下工艺特点：l 、容积负荷高， 占地相对较小；2 、抗冲击负荷，可间歇运行；3 、生物种类多， 活性生物量大；4 、无污泥膨胀问题。5 、流程较为复杂；6 布 水、曝气不易均匀，易出现死区；7 、需定期反洗，产水率低。 生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生 物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充 2 4 浙江工业大学硕士学位论文 氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水同浸没在污水中 的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不 均的缺陷。 生物接触氧化法中微生物所需的氧常通过鼓风曝气供给，生 物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物由于缺氧而进行厌氧 代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落， 并促进新生物膜的生长，形成生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜 将随出水流出池外。 生物接触氧化法具有以下特点： ( 1 ) 、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积 的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷； ( 2 ) 、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故 对水质水量的骤变有较强的适应能力； ( 3 ) 、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题。 ( 4 ) 、出水水质好且稳定，动力消耗相对较低。 ( 5 ) 、操作简单、运行方便、易于维护管理。 因此，根据本工程的特点，结合以往工程实例，设计采用较为成 熟的生物接触氧化法处理工艺。 4 3 2 脱氮除磷工艺流程 目前常规的生物同步脱氮除磷工艺主要有以下一些【8 】： 4 3 2 1a 2 o 工艺 浙江工业大学硕士学位论文 在原来a o 工艺基础上1 9 1 ，嵌入一个缺氧池，并将好氧池中的 混合液回流到缺氧池中，达到反硝化脱氮的目的，这样在厌氧缺氧 好氧相串联的系统环境下达到能同时除磷脱氮的目的。后来又陆 续出现了一批诸如m a 2 o 倒置a 2 o 等改进工艺。我国先后 建立多座采用a 2 0 工艺的城市污水处理厂。如天津纪庄子污水 处理厂、深圳罗芳污水处理厂和桂林第四污水处理厂等。该工艺 1 0 l 在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于 同类其它工艺。在厌氧、缺氧和好氧交替运行的条件下可抑制丝 状菌繁殖，克服污泥膨胀。但从运行的实际情况看，由于回流污泥中 将一部分硝酸盐带入厌氧区，抑制聚磷菌释磷，使得除磷效果不稳 定，耐冲击负荷能力差。 4 3 2 2u c t 工艺 u c t 工艺【l l l 实际上是通过改变a 2 0 工艺的回流机制，以达 到增强除磷效果。它将二沉池的回流污泥回流到缺氧池，污泥中携 带的硝酸盐在缺氧池中反硝化脱氮。同时为弥补厌氧池中污泥的 流失，增设缺氧池至厌氧池的污泥回流，这样厌氧池可避免受硝酸 盐的干扰。该工艺虽脱氮除磷效果较好，但工艺流程较为复杂，回流 次数和回流量大，增加了能耗和运行费用。 4 3 2 3s b r 工艺 s b r 工艺是将除磷脱氮的各种反应，通过时间上的灵活控制， 在同一反应器为实现脱氮除磷提供极有利的条件。同时1 1 2 l ，由于该 工艺泥龄短，微生物比增长速率大，其内源呼吸作用较弱，微生物细 浙江工业大学硕士学位论文 胞的合成代谢相对于其分解代谢占主导地位，因此用于合成细胞 所需要的氮磷量也较多，为此b o d ：n ：p = 10 0 ：6 2 ：1 1 ， 高于传统理论值1 0 0 ：5 ：1 。近年来，人们对能高效生物脱氮除 磷的改进型s b r 进行了大量的研究、开发和实际应用，如：德国波 茨坦市城市污水处理厂采用的c a s t 工艺，加拿大e s t e w a n 市污 水处理厂的m s b r 工艺，我国昆明市第三污水处理厂采用的 i c e a s 工艺等。但该工艺对自动化控制要求较高，且工艺的缺氧、 厌氧环境是在一定时间内，而且是从好氧逐渐转变过去的，水力停 留时间较长，反硝化和磷的释放不充分，脱氮除磷效果不够理想。 除了上述介绍的常规工艺，还有些新型的生物同步脱氮除磷 新工艺一反硝化除磷工艺，如a 2n 工艺、d e p h a n o x 工艺、b c f s 工艺等。但纵观目前各种脱氮除磷工艺，虽其形式多样，但从运行的 实际效果来看，要么脱氮除磷效果不稳定，要么由于工艺结构复杂， 能耗高。 4 3 2 4 生物膜法同步脱氮除磷 生物膜法【1 3 】作为与活性污泥法平行发展起来的生物处理工艺， 由于它所具有生物相多样化、运行稳定、抗冲击负荷、更为经济 节能、无污泥膨胀、具有同步脱氮除磷功能及由于生物膜法中微 生物呈附着状态，泥龄与水力停留时间无