1、引言

現(xiàn)有高速公路污水處理系統(tǒng)采用的工藝以統(tǒng)接觸式氧化工藝為主，處理效果往往不夠理想。其主要原因是處理工藝較為復雜，占地面積大，影響因素較多，不能很好地適應高速公路污水的特點。近年來，膜生物反應技術因其較好的處理效果，逐漸取代了傳統(tǒng)的污水處理工藝，成為了熱門的污水處理技術。膜生物反應器中安裝了分離膜，能更好的構成完善的組合單元。與傳統(tǒng)的污水處理技術相比，采用膜生物反應技術處理污水的操作更方便、裝置運行更平穩(wěn)，能獲得更優(yōu)質的水質，具備更加突出的技術優(yōu)勢，能夠用于不同行業(yè)、不同領域的污水處理過程中。站在促進生態(tài)和諧的角度來分析，在環(huán)境工程污水處理過程中可以適當運用膜生物反應技術提升出水質量，提高污水處理實效性，保障生態(tài)和諧。

2、高速公路污廢水及其特點

(1)高速公路服務區(qū)的污水產(chǎn)生量具有典型的潮汐式特點，具體表現(xiàn)在以下方面：

①節(jié)假日與日常污水產(chǎn)生量差異巨大。日常污水產(chǎn)生量較少，節(jié)假日時，污水產(chǎn)生量會明顯增加。如按平時交通流量設計污水處理能力，則不能滿足節(jié)假日的需求;如按節(jié)假日設計污水處理能力，則日常又會造成極大的浪費。

②季節(jié)差異性較大。夏季污水量可能是冬季的5～6倍，甚至更高，因此服務區(qū)污水排放量具有很大的波動性，增大了高速公路污水處理難度。由于服務區(qū)與收費站分布范圍廣，一般情況下，單邊服務區(qū)用水量不超過10m3/h，因此高速公路具有沿線污染點多、各污染點污水產(chǎn)生量小的特點，這也加大了污水處理的難度。

(2)污水以餐廚污水與公廁清洗污水為主，COD、BOD、SS、油類、氮、磷含量較高，受其產(chǎn)生量的影響，高速公路特征污染物濃度變化范圍較大，詳見表1。

3、膜生物反應技術概述

膜生物反應技術，特別是膜生物反應器(MBR)處理工藝日益成熟，是一種應用范圍廣泛的的新型污水處理技術。膜生物反應技術與分離膜組件相互配合組成生物單元，是一種較為新型的污水處理手段，它由二沉池技術與生物處理技術發(fā)展而來，與一般傳統(tǒng)的技術方法相比有更強的實用性和有效性。膜生物反應器是膜生物反應的基本裝置，它將生物處理與膜分離技術密切結合起來，通過技術優(yōu)化整合的方式，讓膜生物反應技術更具有實效性。膜生物反應技術依靠膜分離技術與生物處理技術，并將二者進行優(yōu)化結合，不僅能從本質上提升污水處理的效果，還能有效提升污水轉化率，形成可利用的水資源。與傳統(tǒng)的污水處理技術方法相比，膜生物反應具備更好的處理效率和性能。

膜生物處理技術主要包括膜分離裝置、曝氣裝置、萃取反應器。其中膜分離反應器因其獨特的生物特征，成為最廣泛應用的裝置。在實際污水處理運行的過程中，根據(jù)生物膜在反應器中的位置，可以將膜生物反應器分為不同的類型，包括一體式類型、分離式類型等。除此之外，厭氧反應器及好氧反應器都可以運用到污水處理程序中。膜生物反應工藝與傳統(tǒng)污水處理工藝比較如圖1~2。

膜生物反應器與傳統(tǒng)污水相比具有以下明顯優(yōu)勢：

(1)工藝更緊湊，設備占地更少。由于膜生物反應器無需二沉池，反應器內污泥濃度高，負荷能力高，占地面積大為減少。

(2)出水水質相對穩(wěn)定，水質優(yōu)異。生物膜的使用促進了污泥與水的高效分離，分離效果遠好于傳統(tǒng)沉淀池，處理后出水極其清澈。膜生物反應技術能夠對有機廢水進行有效清理，實現(xiàn)對其中的懸浮物的深度分離，改善出水水質，縮減污泥體積，確保大分子的高效降解，強化污水處理效果。

(3)無需專門配置污泥處理系統(tǒng)。膜生物反應處理技術的污泥產(chǎn)量極低，無需專門的污泥處理系統(tǒng)，與傳統(tǒng)工藝相比，既可以減少污泥的處理費用，又可以減少因污泥處理導致的占地問題。

(4)膜生物反應技術系統(tǒng)性能優(yōu)良，有良好的負荷承受能力，隨著外界環(huán)境條件的改善，其生物機能也會得到提高，在高速公路污水處理方面有明顯優(yōu)勢。

(5)生物膜的特殊性質使得其腔體內部可以對廢水的流速進行把控，將流速控制在合理范圍內，實現(xiàn)進水、出水槽的緊密連接。

(6)生物膜能夠維持其中硝化細菌的濃度，防止硝化細菌的流失，從而確保硝化效率。

(7)膜生物反應器能夠提高傳氧效率，在系統(tǒng)內的合理位置設置生物膜并確保其通透性，能夠對高壓污水進行有效處理。

雖然膜生物反應技術具有明顯的優(yōu)勢，但目前其利用率還不夠高，并且處理環(huán)節(jié)仍存在諸多缺陷，在某企業(yè)采用生物膜進行污水處理后，對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)了其中的不足之處，具體表現(xiàn)在以下幾點：

(1)生物膜對顆粒物或者是有害元素有著較強吸附作用，若在使用過程中忽視清潔工作，會對生物膜的污水處理效率產(chǎn)生影響。

(2)生物膜會因較多的處理階段而受到污染，使其透水量逐步降低。

(3)投資成本高，運行費用高，能耗較高。特別是生物膜的使用成本高，使用周期不夠長，一般為3~5年，限制了生物膜技術的使用與發(fā)展。

針對以上問題，相關技術人員在對生物膜技術加以改進時，應對其可用期限進行深入研究。若生物膜遭受污染，其通水量等特性也會因此改變，對這種變化也應予以重視。當生物膜存在堵塞問題時，需要專業(yè)人員對生物膜反應器進行監(jiān)測、維修等工作。但對生物膜上的附著物進行清除的工作通常十分繁瑣復雜，需要消耗大量的人力物力，在此過程中產(chǎn)生的各種成本問題也不容忽視。

4、膜生物反應器在高速公路項目中的實際運用

針對膜生物反應器的實際效果進行驗證，在婁衡高速項目中對膜生物反應器的實際效果進行了實測。處理效果如表2所示。

從實際處理效果來看，膜生物反應器對服務區(qū)污水的處理效果較好，特別是對SS、COD、BOD5、NH3-N的去除率在在90%左右。對處理過的污水進行現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)其水質較為清澈，無明顯懸浮物。但膜生物反應器對TN與TP的處理效果一般，如需進一步降低TN與TP的濃度，需對污水處理系統(tǒng)進行改進，例如采取增加化學除磷、增設反硝化單元等措施。處理后的污水適合運用于濕地或綠化灌溉，若要運用于其它生活回用水，則需進一步消毒處理。

5、結束語

綜上所述，膜生物反應技術在環(huán)境工程的污水處理工作中發(fā)揮著十分重要的作用，其相應理論也在逐漸完善中。膜生物反應技術的發(fā)展方向是高效、徹底地處理污染。在高速公路污水處理項目中，很多服務區(qū)采用該工藝取得了良好的環(huán)保效果，貫徹落實了綠色交通的理念，做到了人與環(huán)境的和諧發(fā)展。

但由于該工藝存在一定的不足之處，在實際的運用中暴露出了一些問題。例如，高成本與高能耗限制了其進一步的發(fā)展與使用;部分高速項目甚至為了節(jié)省電能關閉污水處理設備;部分污水處理設施中的生物膜達到更換年限后也不進行更換，極大地影響了該工藝的處理效果。在對該工藝進行研究時，應著重提高對TP與TN的處理效果，同時降低能耗與生物膜的安裝、更換成本，確保該技術的優(yōu)勢得到高效發(fā)揮，為污水處理夯實技術基礎，保障污水處理效果。