CN112624512A - 一种适用于高速公路服务区的污水水量调节系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于高速公路服务区的污水水量调节系统，包括第一污水处理单元和第二污水处理单元，二者均包括预处理池、调节池、生物处理池、沉淀池、消毒池和出水池，两污水处理单元的调节池通过联通管相联通；调节池中设有液位计、互通泵和应急泵。该系统能够有效解决因高速公路服务区污水排放量大幅波动导致的污水处理设施处理效率降低甚至失效的问题，减轻水环境污染的风险，改善城市水体环境。还公开了调节方法，其能够充分发挥两侧调节池的储蓄能力，缓解高峰工况污水产生量激增给单侧污水处理系统带来的冲击负荷，避免因交通潮汐流现象导致的单侧污水处理设施超负荷运行，而另一侧污水处理设施运行负荷较低的情况。
Description
技术领域
本发明属于水环境污染治理技术领域，具体涉及一种适用于高速公路服务区的污水水量调节系统及方法。
背景技术
高速公路服务区的污水主要来自职工宿舍、公共厕所、餐厅、超市等区域排放的餐饮废水、洗涤废水、粪便废水；加油站、维修站排放的冲洗污水、洗车场排放的洗车废水以及特殊车辆(如运输动物车辆)的冲洗废水。与一般的生活污水相比，高速公路服务区污水的特殊性在于受车流量变化的影响，污水排放量相当不均匀，变化系数较大。天气、季节、节假日和时段等因素会明显增大车辆来往随机性，从而造成服务区污水排放量波动大。例如，当发生恶劣雨雪天气时，高速公路上的车流量会相应减少，此时服务区的污水来源也会随之减少。服务区在一天内的污水变化量也较大，一般而言，午时是车流和人流的高峰期，同时也是污水排放的高峰期，而晚间至凌晨时段，污水排放量则明显减少。
此外，目前大多数服务区为双边服务区，受交通潮汐流现象的影响，服务区高峰时段污水量也随之呈现潮汐流分布特征，两侧服务区污水量不均衡，使得污水在其中一个区域集中产生，造成单侧污水处理设施超负荷运行，而另一边污水处理设施运行负荷较低的情况。例如，2019年春运期间，受返乡车流的影响，粤西某服务区南区的平均排水量为350m3/d，而北区的平均排水量为180m3/d。
目前，高速公路服务区的污水处理系统一般会设置调节池对污水水量的变化进行调节，但是调节池的设计污水停留时间一般为6～12h，仅满足工作日污水调节的需要，但无法适应周末以及节假日污水流量大幅波动的情况。当污水处理设施超负荷运行时，容易导致污水处理设施处理效率降低，出水超标排放，造成周边环境污染。但是，只通过扩大调节池有效容积的方法来提高污水处理系统调蓄能力，不仅增加建设成本和占地面积，当污水水量较少时，调节池还会出现大部分空间无用的情况，造成浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于高速公路服务区的污水水量调节系统，该污水水量调节系统调节池的设计污水停留时间长达24～72h，能够有效解决因高速公路服务区污水排放量大幅波动导致的污水处理设施处理效率降低甚至失效的问题，减轻水环境污染的风险，改善城市水体环境。
本发明的目的还在于提供利用上述系统适用于高速公路服务区的污水水量调节方法，该方法能够充分发挥两侧调节池的储蓄能力，缓解由于高峰工况污水产生量激增给单侧污水处理系统带来的冲击负荷，避免因交通潮汐流现象导致的单侧污水处理设施超负荷运行，而另一侧污水处理设施运行负荷较低的情况。
本发明的上述第一个目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于高速公路服务区的污水水量调节系统，包括：
第一污水处理单元，位于高速公路一侧的服务区；
第二污水处理单元，位于高速公路相对一侧的服务区；
联通管，位于所述第一污水处理单元和所述第二污水处理单元之间；
所述第一污水处理单元和所述第二污水处理单元均包括预处理池、调节池、生物处理池、沉淀池、消毒池和出水池；
所述第一污水处理单元的调节池和所述第二污水处理单元的调节池通过联通管相联通；
所述调节池中设有液位计、互通泵和应急泵。
在上述适用于高速公路服务区的自动调节污水处理系统中：
优选的，所述第一污水处理单元和所述第二污水处理单元均还包括应急污水处理单元，所述应急污水处理单元设于所述调节池和所述消毒池之间。
优选的，所述应急污水处理单元包括加药反应区和沉淀区。
优选的，所述调节池的最大水力停留时间为24～72h。
优选的，所述所述生物处理池包括缺氧池和好氧池，所述好氧池和所述缺氧池之间设有硝化液回流装置。
优选的，所述沉淀池底部设有与所述缺氧池相联通的用于污泥回流的管道。
本发明的上述第二个目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于高速公路服务区的污水水量调节方法，包括以下步骤：
(1)设定上述调节池的液位预设值；
(2)当调节池的液位达到液位预设值时，开启互通泵，其中高峰一侧高速公路服务区的调节池向相对一侧非高峰高速公路服务区的调节池输送污水。
进一步的，步骤(2)中当相对一侧非高峰高速公路服务区的调节池也达到液位预设值时，互通泵的功率不再增大，开启应急泵，向应急污水处理单元输送污水以处理高峰时期超出两个污水处理单元处理能力的污水。
在该适用于高速公路服务区的污水水量调节方法中：
优选的，步骤(1)中所述液位预设值为调节池的进水水量等于调节池有效容积时的液位。
优选的，所述调节池有效容积通过设定调节池的最大水力停留时间为24～72h而定。
优选的，另一侧或两侧污水处理单元的使用优先于应急污水处理单元的使用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明创新地利用联通管将双边服务区的污水处理单元联通起来，并耦合调节池扩容和应急处理单元，协同处理波动性大的高速公路服务区污水，成功开发出适用于高速公路服务区的污水水量调节技术；
(2)本发明与现行的调节池设计标准相比，本发明将调节池的水力调蓄能力提高至24h以上，增加了高速公路服务区调节池的有效容积，能够完全满足周末水量水质波动的调蓄要求，部分满足节假日水量水质大幅波动的调蓄要求，对缓解高峰期高浓度和高流量的污水处理负荷具有重要意义；
(3)本发明在双侧调节池之间设置联通管道，实现双侧服务区污水处理设施的互联互通，调动污水，实现双侧设备协同处理高峰污水，解决双边服务区由于污水潮汐分布导致单侧污水处理设施超负荷运行的问题，在最大限度利用已建设施的同时进一步缓解高峰工况污水处理设备的负荷；
(4)本发明设置应急处理单元作为水量调节的最后一道防线，防止特大高峰污水水量超出两侧服务区污水处理设施处理能力导致污水溢流、污染周边环境。
附图说明
图1为本发明实施例1中的适用于高速公路服务区的污水水量调节系统的示意图；
图2为本发明实施例1中的适用于高速公路服务区的污水水量调节系统的流程图；
图3为本发明实施例1中的调节池的平面图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1-2所示，本实施例提供的适用于高速公路服务区的污水水量调节系统包括：
第一污水处理单元，位于高速公路一侧的服务区；
第二污水处理单元，位于高速公路相对一侧的服务区；
联通管，位于所述第一污水处理单元和所述第二污水处理单元之间；
所述第一污水处理单元和所述第二污水处理单元均包括预处理池、调节池、生物处理池、沉淀池、消毒池和出水池；
所述第一污水处理单元的调节池和所述第二污水处理单元的调节池通过联通管相联通；
所述调节池中设有液位计、互通泵和应急泵。
其中预处理池包括格栅和隔油池(内设有隔油机)，用于去除大颗粒无机物和含油物质。
调节池用于调蓄污水。
生物处理池用于分解有机物和去除氮磷。
沉淀池用于泥水分离。
消毒池用于杀灭病原体等。
高速公路其中一侧服务区产生的污水在第一污水处理单元内先后经过机械格栅、隔油池、调节池、生物处理池、沉淀池、消毒池和出水池后，最后可达标排放到周边水体或市政污水管网。
同样的，高速公路相对一侧服务区产生的污水在第二污水处理单元内先后经过格栅、隔油池、调节池、生物处理池、沉淀池、消毒池和出水池后，最后可达标排放到周边水体或市政污水管网。
所述第一污水处理单元和所述第二污水处理单元均还包括应急污水处理单元，所述应急污水处理单元设于所述调节池和所述消毒池之间。
所述应急污水处理单元包括加药反应区和沉淀区。
应急污水处理单元采用物化处理工艺，包括加药反应区和沉淀区，高峰时期超出两个污水处理单元处理能力的污水通过调节池进入应急污水处理单元的污水，并先后经过加药反应区和沉淀区，最后进入污水处理单元的消毒池。
加药反应区可以采用常规的MAP沉淀法、沸石脱氮法、PAC/PAM混凝沉淀法、吹脱法和高级氧化法中的一种或几种的联合工艺，本实施例采用MAP沉淀法和PAC/PAM混凝沉淀法的联合工艺。
所述调节池的最大水力停留时间设为24～72h。
通过统计服务区用水量数据，获得所述污水处理单元的污水处理量，结合最大水力停留时间，即可获得调节池的有效容积。
所述生物处理池包括缺氧池和好氧池，所述好氧池和所述缺氧池之间设有硝化液回流装置。
进一步的，所述沉淀池底部设有与所述缺氧池相联通的用于污泥回流的管道。
系统的运行即适用于高速公路服务区的污水水量调节方法如下：
以本实施例为例，通过统计服务区用水量数据，获得单侧服务区的设计污水处理量为10m3/h，设定调节池的最大水力停留时间为25.2h，则调节池的有效容积为252m3，可设计尺寸为12.6m×5.0m×4.0m的调节池。
即单侧服务区的设计污水处理量为10m3/h，调节池的有效容积为252m3(12.6m×5.0m×4.0m)，则调节池的最大水力停留时间为25.2h。
如图3所示，调节池1内设有液位计2、互通泵3(常规泵，分别设在两个调节池中，根据需要开启)和应急泵4(常规应急泵，分别设在两个调节池中，根据需要开启)。
当调节池的液位等于4.0m时，此时调节池储蓄污水的水量等于调节池有效容积，互通泵开启，高峰一侧高速公路服务区的调节池向另一侧非高峰高速公路服务区的调节池输送污水。
当另一侧非高峰高速公路服务区的调节池的液位也达到4.0m时，互通泵的功率不再增大，应急泵开启，向应急污水处理单元输送污水以处理高峰时期超出两个污水处理单元处理能力的污水。应急污水处理单元的有效容积为60m3(5.0m×3.0m×4.0m)。
受交通潮汐流的影响，高峰工况时会出现一侧服务区污水处理设施超负荷运行，而另一侧污水处理设施运行负荷较低的情况。由于高峰时段污水的污染物浓度也会较平常有明显的升高，污水处理系统满负荷运行容易导致生化系统的崩溃，因此高峰侧污水处理设施按照设计负荷的70％(即7m3/h)运行。高峰侧来不及处理的污水将通过联通管抽调至非高峰侧进行调蓄，污水混合后非高峰侧污水设施可按设计负荷的80％(即8m3/h)运行。因此，高峰工况下两侧服务区污水设施的总处理能力为15m3/h。高峰期间两侧服务区的污水总量约为20m3/h，来不及处理的污水将储蓄在调节池中，待高峰后再进行有效的处理。两侧服务区联通后，调节池的总有效容积为504m3，能够储蓄4.2天[504÷(20-15)＝100.8h]高峰时段来不及处理的污水量。特大高峰期，应急处理单元启动，可进一步增强服务区的污水调蓄能力。
由此可见，该污水水量调节系统的运行将使高速公路服务区的污水水量调蓄能力得到极大的提升，充分发挥服务区处理设施的污水储蓄能力，缓解高峰工况由于污水水量激增带来的冲击负荷。
上面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，有必要在此指出的是以上具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种适用于高速公路服务区的污水水量调节系统，其特征在于包括：
第一污水处理单元，位于高速公路一侧的服务区；
第二污水处理单元，位于高速公路相对一侧的服务区；
联通管，位于所述第一污水处理单元和所述第二污水处理单元之间；
所述第一污水处理单元和所述第二污水处理单元均包括预处理池、调节池、生物处理池、沉淀池、消毒池和出水池；
所述第一污水处理单元的调节池和所述第二污水处理单元的调节池通过联通管相联通；
所述调节池中设有液位计、互通泵和应急泵。
2.根据权利要求1所述的适用于高速公路服务区的污水水量调节系统，其特征在于：所述第一污水处理单元和所述第二污水处理单元均还包括应急污水处理单元，所述应急污水处理单元设于所述调节池和所述消毒池之间。
3.根据权利要求2所述的适用于高速公路服务区的污水水量调节系统，其特征在于：所述应急污水处理单元包括加药反应区和沉淀区。
4.根据权利要求1所述的适用于高速公路服务区的污水水量调节系统，其特征在于：所述调节池的最大水力停留时间为24～72h。
5.根据权利要求1所述的适用于高速公路服务区的污水水量调节系统，其特征在于：所述生物处理池包括缺氧池和好氧池，所述好氧池和所述缺氧池之间设有硝化液回流装置。
6.根据权利要求5所述的适用于高速公路服务区的污水水量调节系统，其特征在于：所述沉淀池底部设有与所述缺氧池相联通的用于污泥回流的管道。
7.一种适用于高速公路服务区的污水水量调节方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)设定权利要求1-6中任一项所述调节池的液位预设值；
(2)当调节池的液位达到液位预设值时，开启互通泵，其中高峰一侧高速公路服务区的调节池向相对一侧非高峰高速公路服务区的调节池输送污水。
8.根据权利要求7所述的适用于高速公路服务区的污水水量调节方法，其特征在于：步骤(2)中当相对一侧非高峰高速公路服务区的调节池也达到液位预设值时，互通泵的功率不再增大，开启应急泵，向应急污水处理单元输送污水以处理高峰时期超出两个污水处理单元处理能力的污水。
9.根据权利要求7或8所述的适用于高速公路服务区的污水水量调节方法，其特征在于：步骤(1)中所述液位预设值为调节池的进水水量等于调节池有效容积时的液位。
10.根据权利要求9所述的适用于高速公路服务区的污水水量调节方法，其特征在于：所述调节池有效容积通过设定调节池的最大水力停留时间为24～72h而定。
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- 2020-12-24 CN CN202011552627.XA patent/CN112624512B/zh active Active
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