新型高速公路水處理系統(tǒng)的探索和應(yīng)用

蒙明俊

(安順市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站)

1 工程背景

蓉遵高速仁懷至赤水高速公路K13+450～K20+500段跨越板橋水庫和流沙巖水庫，該兩個(gè)水庫屬一級(jí)水源保護(hù)區(qū)，是仁懷市的主要飲用水源，承擔(dān)仁懷市城區(qū)近10萬人的生活供水。板橋水庫和流沙巖水庫是是仁懷市人民的生命線，關(guān)系到近10萬人的民生大計(jì)，這兩個(gè)水庫一旦被初期雨水或因交通事故所泄漏的液態(tài)污染物等污染，所造成的后果將不可想象。現(xiàn)我國高速公路對(duì)于初期雨水的收集與處理工藝尚無相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范和成熟經(jīng)驗(yàn)。因而，導(dǎo)致現(xiàn)有高速公路路(橋)面水處理系統(tǒng)還不夠完善，存在水處理效果較差的現(xiàn)象。鑒于上述情況，在蓉遵高速仁懷至赤水高速公路K13+450～K20+500段的建設(shè)中，對(duì)新型水處理系統(tǒng)進(jìn)行探索，并進(jìn)行了應(yīng)用。

2 新型高速公路水處理系統(tǒng)的特征

仁赤高速公路K13+450～K20+500段分別于公路兩側(cè)和橋下共設(shè)置18處水處理系統(tǒng)，分段進(jìn)行污水處理。該水處理系統(tǒng)由配水井、沉淀池、人工濕地、蒸發(fā)池和應(yīng)急池等五部分組成。

該水處理系統(tǒng)中的配水井、沉淀池、人工濕地、蒸發(fā)池和應(yīng)急池均采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)實(shí)際地形而定。各結(jié)構(gòu)物之間均采用φ600鋼管進(jìn)行串聯(lián)。

污水經(jīng)高速公路的排水系統(tǒng)匯流至配水井處，由配水井開閘流至沉淀池進(jìn)行沉淀。待沉淀池的水位接近池頂時(shí)可通過φ600連接管自行流至人工濕地。水流進(jìn)入人工濕地后，經(jīng)其內(nèi)部的前下開口式過水花墻進(jìn)入人工濕地內(nèi)部，在人工濕地內(nèi)部經(jīng)多次上下反復(fù)過濾后，由后下開口式過水花墻流出，再經(jīng)φ600連接管進(jìn)入蒸發(fā)池蒸發(fā)，多余水流可由外排水溝排出，做為附近農(nóng)灌用水。

水處理系統(tǒng)工藝流程:進(jìn)水→格柵(去除大顆粒固體污染物)→配水井→沉淀池(沉淀)或應(yīng)急池→人工濕地(隔油、過濾、植物吸收)→蒸發(fā)池。

3 新型高速公路水處理系統(tǒng)的應(yīng)用

(1)格柵:在配水井前設(shè)置格柵，用以去除廢紙、礦泉水瓶以及塑料袋等大顆粒固體污染物，避免其進(jìn)入配水井。格柵處定期或在大特暴雨后及時(shí)對(duì)大粒徑的固體污染物進(jìn)行清理。

(2)配水井:通過預(yù)處理之后的初期雨水進(jìn)入到配水井，配水井配置閘門。通往應(yīng)急池的閘門始終處于關(guān)閉的狀態(tài)，遇突發(fā)事件時(shí)，方打開將液態(tài)污染物截流至應(yīng)急池。而通往人工濕地的閘門始終處于開放的狀態(tài)，進(jìn)入到配水井的雨水經(jīng)φ600連接管進(jìn)入到人工濕地。

(3)人工濕地

①人工濕地為本水處理系統(tǒng)的核心部分。人工濕地采用潛流式，前后各設(shè)置一個(gè)下開口式過水花墻，內(nèi)部設(shè)置多道上下過水花墻。前后下開口式過水花墻之間由下至上分別設(shè)置大粒徑碎石層、粗砂層、粘土層、細(xì)砂層，表面種植適合當(dāng)?shù)厣L的挺水植物(蘆葦)。污水經(jīng)前下開口式過水花墻進(jìn)入人工濕地內(nèi)部后，由下至上經(jīng)大粒徑碎石層、粗砂層、粘土層、細(xì)砂層、挺水植物進(jìn)行隔油、過濾和植物吸收處理，待處理水位高過下過水花墻頂部后，水流沿人工濕地縱坡自然流淌，又由上至下經(jīng)挺水植物、細(xì)砂層、粘土層、粗砂層、大粒徑碎石層過濾后，由上過水花墻底部進(jìn)入下一段人工濕地進(jìn)行反復(fù)多次處理，直至水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

②人工濕地過濾層:大粒徑碎石層由天然巖石經(jīng)破碎、篩分而得，要求碎石多棱角、表面粗糙，碎石粒徑為5～40 mm，厚度為過濾層總厚的0.6倍;粗砂層要求粗砂細(xì)度模數(shù)為3.7～3.1，平均粒徑為0.5 mm以上，厚度為過濾層總厚的0.25倍;粘土層要求為沙粒很少、有黏性的土壤，厚度為過濾層總厚的0.1倍;細(xì)砂層要求細(xì)砂細(xì)度模數(shù)為2.2～1.6，平均粒徑為0.25～0.35 mm，厚度為過濾層總厚的0.05倍。過濾層主要過濾初期雨水中的懸浮物以及油類物質(zhì)，按照國外環(huán)保部門的信息分析，當(dāng)濾速達(dá)到5 m/h時(shí)，過濾一般可以除去50%～90%的懸浮物和90%的油脂。過濾層每年需更換2～3次，也可以在大暴雨之后完成清理，并且把截流在表層的油性物質(zhì)進(jìn)行清理，防止濾層堵塞而影響到實(shí)際處理效果。

③挺水植物:人工濕地的表層種植適合當(dāng)?shù)厣L的挺水植物(蘆葦)，蘆葦能夠吸收雨水當(dāng)中所包含的氮、磷等元素，促使其從水體內(nèi)部轉(zhuǎn)移到植物當(dāng)中，進(jìn)而減少雨水中氮、磷的含量。

(4)蒸發(fā)池:收集人工濕地出水并且蒸發(fā)掉其中一部分出水。經(jīng)過處理以后的水質(zhì)能夠充分達(dá)到灌溉和生活雜用的水質(zhì)要求，并可用于當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的日常生產(chǎn)生活和就近路段的綠化澆灌，同時(shí)還有一部分水可經(jīng)蒸發(fā)排進(jìn)大氣當(dāng)中。

(5)應(yīng)急池:為避免在水源保護(hù)區(qū)路段內(nèi)由于交通事故產(chǎn)生大量有毒化學(xué)品和油品泄漏流入水庫當(dāng)中，進(jìn)而威脅居民正常的飲用水和生產(chǎn)用水，設(shè)置應(yīng)急池可以截?cái)嗤话l(fā)事件中所泄漏的有害物質(zhì)。在發(fā)生事故時(shí)，可及時(shí)開啟應(yīng)急池的閥門，將各類液態(tài)污染物全部截流至應(yīng)急池當(dāng)中，防止進(jìn)入到人工濕地和下游水體當(dāng)中。

4 新型高速公路水處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

(1)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且施工簡便，投入成本較低。(2)后期維修簡便且維修成本較低。

(3)使用操作簡便且水處理效果好，能對(duì)高速公路路面排水進(jìn)行有效再利用。配水井的進(jìn)水口上設(shè)置有進(jìn)水格柵，能有效去除塑料袋、礦泉水瓶、廢紙等大粒徑的固體污染物，由配水井通往人工濕地的閘門處于常開狀態(tài)，通往突發(fā)事故應(yīng)急池的閘門處于常閉狀態(tài)。

(4)所采用的潛流式人工濕地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理且使用效果好，能簡便、快速且有效完成污水處理過程。人工濕地表面種植蘆，可吸收雨水中所含的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，使其從水中轉(zhuǎn)移至植物體內(nèi)，從而降低雨水中的氮、磷含量。過濾層按照不同的粒徑由下至上分四層進(jìn)行鋪設(shè)，對(duì)雨水中的懸浮物和油類物質(zhì)等進(jìn)行四級(jí)過濾，水處理效果非常好，能去除80%以上的懸浮物及90%以上的油質(zhì)。

綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、施工方便且使用及維護(hù)簡便、路面排水及時(shí)、使用效果好，能有效解決高速公路路(橋)面的污水徑流問題，能對(duì)路(橋)面排水進(jìn)行有效處理，并能對(duì)水資源進(jìn)行有效再利用。

5 結(jié)束語

總而言之，伴隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的逐漸重視，高速公路水處理系統(tǒng)也應(yīng)該得到進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。在水處理系統(tǒng)當(dāng)中，其工藝要求簡潔實(shí)用，處理程度良好。在選擇水處理系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該保證因地制宜謹(jǐn)慎選擇，通過有限的投資達(dá)到最良好的生態(tài)效果，以達(dá)到建設(shè)環(huán)保生態(tài)高速公路的理念以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和社會(huì)效益雙重目標(biāo)。