人工湿地在高速公路服务区中水回用系统的应用研究_1

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1、人工湿地在高速公路服务区中水回用系统的应用研究摘要:将人工湿地应用于高速公路服务区中水回用系统,经试验证明,对COD、TN、TP均有较好的去除率。在选用垂直流人工湿地形式、采用厚度复合填料、水力负荷为/m2/d、鸢尾作为主要净化植物条件下,出水满足《生活杂用水水质标准》要求。关键词:高速公路;中水回用;人工湿地　　　1前言　　服务区是高速公路重要的服务设施。“十一五”期间,国家对高速公路建设的投资达万亿元。XX年,为应对国际金融危机,拉动内需,刺激经济,国家再次提高了对高速公路等重大基础设施建设的投入。由于远离城区,高速公路服务区无法直接利用市政供排水设施,因而形成了独立的给排水系统。如何减少

2、地下水开采,降低外排污水对环境的污染,建设资源节约型和环境友好型的两型社会,成为高速公路服务区给排水系统亟待解决的问题。　　2高速公路服务区给排水系统现状　　就京港澳(G4)高速公路而言,一般每50-60km设置一个服务区,每一服务区占地60-80亩,建筑面积一般在6500m2左右。服务区内设置餐厅、商场、修理车库、公共厕所、加油站、综合楼等建筑设施。水源基本上为自备,大多依靠开采地下水,供水成本高;一对服务区的日用水量大约在500m3/d左右,其中2/3左右用于对水质要求不很高的公厕及场地冲洗、牲畜运输车辆冲洗、绿化景观、浇洒道路、汽车加水等;服务区污水均经地埋式污水处理设施净化处理后直接外

3、排,在不同程度上对周边水环境或农田造成污染;雨水均直接排放到服务区场地外。服务区污水、雨水系统流程如图1所示。　　3高速公路服务区中水回用流程　　笔者本着建设资源节约型和环境友好型的两型社会,节能减排的目的,积极寻找高速公路服务区给排水系统低碳运行模式,通过对京港澳(G4)高速公路湖南段服务区雨污水特点的分析,并根据服务区地理位置的特点,研究适宜于南方地区高速公路服务区的高效经济中水回用工艺,使高速公路服务区的雨污水资源化。将生成的再生水回用于服务区内公厕及场地冲洗、牲畜运输车辆冲洗、绿化景观、浇洒道路、汽车加水等,从而节约水资源,降低用水成本,同时使服务区污水达到“零排放”,彻底解决因污水排

4、放带来的一系列问题。服务区中水回用系统流程如图2所示。　　在图2所示流程中,公厕、场地和牲畜车辆等冲洗污水均由污水管道收集进入地埋式污水处理设备,净化处理后流经人工湿地(结合场地绿化景观)处理系统,出水与服务区建筑物和场地收集的雨水混和进入蓄水池(可作为服务区消防水池和景观水池),再由中水供水设备经中水管道供给公厕、场地和牲畜车辆等冲洗和绿化、消防使用。从而实现从节约水资源和用水成本,实现污水零排放,构造绿色服务区,使高速公路真正成为生态路、环保路,这是高速公路可持续发展的需求,是服务区给排水系统建设的必然发展方向。　　现场调查发现,京港澳(G4)高速公路服务区地埋式污水处理器出水水质见表1。

5、　　　4人工湿地技术应用于高速公路服务区中水处理的研究　　人工湿地技术由天然湿地发展而来,是由特定的介质(按一定比例设计的填料,如土壤、砂或砾石等),特定的植物(去污性能好、成活率高、耐水渍性强、生长期长、美观且有经济价值的生或湿生植物)所组成的复杂、独特的生态系统。它改变了湿地的传统形态,通过科学的设计和改造,用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对水体的净化。　　为将人工湿地污水处理技术应用于高速公路服务区中水系统,笔者取用与服务区地埋式污水处理器出水水质指标相近的污水,采用垂直流人工湿地方式,在水力负荷为、、、/m2/d下,分别利用风车草和鸢尾作为湿地净化主要植物,针对C

6、OD、TN、TP三个主要污染参数进行了一系列实验研究。　　进水水质如表2所示。　　COD的处理效果　　人工湿地模型进水COD浓度在~/L时,出水COD浓度平均值在~/L。COD平均去除率随着水力负荷的不同在%~%的范围内波动。人工湿地在五种进水水力负荷下,对COD单位面积的去除量在/m2/d~/m2/d范围内。　　各水力负荷下人工湿地模型对于COD的净化效果如图3所示。　　TN的处理效果　　试验期间,人工湿地模型进水TN浓度在~/L范围内时,出水TN平均浓度为/L~/L。TN平均去除率为%~%,单位面积去除量为~/m2/d。　　各水力负荷下人工湿地模型对于TN的净化效果如图4所示。　　TP的处

7、理效果　　模型进水TP的浓度为~/L时,出水TP平均浓度在~/L。TP平均去除率为%~%,单位面积去除量为~/m2/d。　　各水力负荷下人工湿地模型对于TP的净化效果如图5所示。　　实验证明,人工湿地对服务区地埋式污水处理器出水中的COD、TN具有较好的净化效果;对TP去除效果一般。但仍可满足《生活杂用水水质标准》相关要求。人工湿地可适用于高速公路服务区中水处理。　　5人工湿地设计　　设计参数