高速公路服务区水资源循环利用经济性运营方案探索_李宏

0引言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[1]。高速公路服务区不同于传统的住宅小区、学校、公共建筑，在中水回用的利用率上较难有大的提升，服务区一般的主要污水来源和去向均为过往人员的冲厕，并且在中水资源过剩的情况下，服务区还有大面积的绿化需要浇灌，所以服务区能达到更高的中水回用率和更好的经济效益。高速公路服务区地处偏远，产生的废水难以并入城市管网进行处理，并且我国多个省市区均严重缺水。虽然目前服务区在一定程度上都配置了污水处理装置，但运行维护的能力不足，即使处理出水达到地方有关部门的标准可以外排，也造成了一定量水资源的浪费，所以中水回用的意义就尤为巨大。本文就高速公路中水回用的价值和其经济性进行研究并从控制、效益、策略3个方面探索运营方案的优化。1水处理工艺平遥服务区中水回用系统是平遥服务区水资源循环利用试点工程项目中的一个子系统，该项目为交通运输部首批水资源循环利用试点工程。包括150m3/d雨水收集再利用系统、220m3/d中水回用系统、绿化喷淋系统等。本文将以220m3/d中水回用系统进行经济化运营的方案探索。平遥服务区采用的中水处理工艺为AO+MBR工艺，具备占地小、效率高、易控制、出水保障好的特点，是目前大中小型中水回用工艺采用的主流方案，工艺流程图见图1[2]。图1AO+MBR中水处理工艺流程图MBR（MembraneBio-Reactor，膜生物反应器）系统地加入替代了传统工艺中效率底下的二次沉淀池，通过孔径在0.03μm左右的中空纤维膜过滤掉污水中的杂质，并且对微生物、细菌、大分子有机物都有一定的去除作用，出水浊度极低，对回用管道的负荷小。深度处理采用氯消毒加紫外线消毒，其中紫外线消毒具有效率高、能耗低、无副产品的优点，匹配氯消毒可进一步保障消毒效果，比单纯氯消毒的消耗量也大幅减少。系统出水达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB18920—2002）中对冲厕、绿化以及消防的相关标准，可直接用于服务区的冲厕和场区绿化，代替自来水的使用，为服务区节约用水资本。2中水回用经济性优化方案高速公路服务区水资源循环利用经济性运营方案探索摘要：我国的高速公路服务区普遍存在着用水困难、排水不便的问题，中水回用虽然可以有效地缓解用水短缺及大幅减少甚至杜绝外排的情况，但是其又存在能耗大、水价高、投资回笼慢的缺点。从控制、效益、策略3个方面分析和优化了中水回用的运行方案，为服务区构建更经济更完善的水资源循环系统提供了有效参考。关键词：高速公路服务区；中水回用；智能控制；经济运行中图分类号：U491.8：X734文献标识码：A文章编号：1006-3528（2018）06-0094-04李宏（山西交通控股集团有限公司晋中高速公路分公司，山西晋中030600）山西交通科技山。交通科技收稿日期：2018－09－04；修回日期：2018－10－15作者简介：李宏（1975—），男，山西高平人，高级工程师，大学本科，1999年毕业于太原理工大学矿井建设专业。交通工程第6期(总第255期)山西交通科技No．62018年12月SHANXISCIENCE＆TECHNOLOGYofCOMMUNICATIONSDec.2018年第6期传统的中水回用方案存在利用率不高、能耗大、水价高、投资回收周期长、维护保养困难等不足，如加强服务区的中水回用，能将中水回用率提高到70%以上，远高于传统行业不足60%的情况；同时对于设备的运行维护，采用了目前先进的MBR工艺后，现场对污水处理的控制能力大幅提高，维护保养也更容易做到位。对于能耗大、水价高、投资回收周期的问题将从控制、效益、策略3个方面进行优化和分析。2.1控制———智能化系统运行传统的污水处理工艺一般采用机械化控制和逻辑化控制的模式，即固定的时间运行模式和采用PLC进行逻辑编程的控制模式。但是对于水质水量均随人流量、季节、节假日变化量明显的服务区而言，其运行模式单一，对能耗基本不作考虑。智能化的系统运行模式依然基于PLC系统，但通过PLC系统的强大拓展能力，通过增加更多的输入、输出以及记忆设备，完善了系统感知能力和反馈能力。简而言之，就是系统可通过更多的传感器获得当前水质、水量及供水需求信息，然后通过预先在记忆体中录入的应对方案对污水处理系统进行调控，达到更好的效能，工作模式见图2。图2智能化水处理控制系统结构通过对污水处理系统的优化，在平遥服务区的中水处理中，针对不同水量时，系统呈现出了平滑的功率过度曲线，见图3。图3智能化水处理和传统水处理能耗变化