甘肃省高速公路服务区MPF污水处理工艺及中水回用技术

　　一、案例名称

　　甘肃省高速公路服务区MPF污水处理工艺及中水回用技术。

　　二、单位名称

　　甘肃通美生态环保工程有限公司

　　三、项目总体介绍

　　1.研发背景：

　　甘肃省服务区、收费站污水处理主要采用A/O、MBR膜及MBBR工艺。此类工艺依托活性污泥进行生化处理，对温度、水量、污染物含量要求高。但服务区的污水来源单一，主要为公厕、餐余废水，其中，COD(化学需氧量)指标是生活污水的2-3倍，氨氮指标是生活污水的5-6倍。在甘肃省高速公路服务区共计99对服务区(停车区)109套污水处理系统，随着服务区车流量、人流量不断增长，节点服务区污水处理系统已无法满足当前处理能力，大量污水需要从前端直接拉运至就近污水处理厂集中处理，产生高额的拉运费用，高峰期拉运不及时还会造成一定的环保风险。

　　在这样的背景下，我公司自主研发了MPF污水处理工艺及中水回用技术。该工艺通过优化氮磷去除过程，并强化反硝化过程，特别是在氨氮和总氮的去除方面，展现出了较为理想的效果。MPF污水处理工艺通过两级缺氧池增强反硝化过程，有效提升了对氮源的去除能力，并通过优化碳源投加与回流比，进一步增强了系统的稳定性与适应性，特别适应于污水水质波动大的复杂环境。

　　2.工艺简介：MPF污水处理工艺通过灵活进水配比、空间优化设计、精准碳源控制、硫自养填料应用、低温适应性保温设计以及先进填料配置等多方面的技术创新，显著提升了工艺的高效性、适应性和经济性。其针对低碳氮比污水处理的适配能力以及对复杂环境的应对能力，充分展现了该工艺的先进性和应用潜力，替代传统的A/O(缺氧-好氧)工艺以及A2/O(厌氧-缺氧-好氧)工艺、A2/O+MBR工艺。

　　MPF污水处理工艺采用多级AO、多点进水及硫自养填料投加等核心技术，在运营维护过程中无需投加碳源药剂，有效降低药剂费用;无需开展洗膜、换膜工作，有效降低运营维护费用及技术难度;节假日、暑期用水高峰期污水处理设备仍能稳定处理，降低污水拉运成本。确保污水处理系统正常运转、出水水质持续稳定达标，实现水资源的再生利用、达到节水型服务区评价标准，并嵌套智慧控制平台实现远程智能操控。

　　3.工艺原理：

　　(1)多级AO:该工艺是在传统AO工艺的基础上在后端补充第二级AO工艺。通过二级AO工艺的强化去除，能够最大限度的降低污水中的氨氮和总氮。该工艺中A为缺氧池，溶解氧控制在0.2-0.4mg/L,主要降解原理是利用生物接触氧化填料上的兼氧异氧菌对水中的硝态氮和亚硝态氮进行反硝化，从而转化为氮气，反硝化过程中需要COD作为电子供体，因此该过程可以同时去除COD。

　　O池为好氧池，需要曝气充氧，溶解氧控制在3.0-4.5mg/L。在好氧池中，有机物浓度降低，污泥经过培养后，自氧型硝化细菌和亚硝化细菌成为优势菌，可以将污水中的氨氮转化为硝氮和亚硝氮，从而使污水中氨氮浓度降低。

　　氨氮在好氧池转化形成的硝氮和亚硝氮经过混合液回流至缺氧池进行反硝化，若缺氧池碳源不足，需要补充碳源。通过第二级A的强化反硝化作用，使得污水总氮进行一步降低，从而实现去除污水COD、氨氮和总氮的目的。两级AO工艺流程图如下：

　　(2)硫自养填料的应用与能耗优化:MPF污水处理工艺首次在服务区污水处理领域引入硫自养填料，利用硫化合物作为电子供体，硝酸盐作为电子受体，有效去除氮污染物。传统异养反硝化需额外添加碳源(如甲醇、乙酸钠)，而硫自养反硝化以硫化物(硫单质、硫代硫酸盐)为电子供体，直接利用无机硫源，适用于低碳氮比(C/N<3)废水。这种自养反硝化技术能够在低溶解氧环境下运行，不仅显著降低了能耗，还提升了工艺的稳定性，为高效污水处理提供了创新解决方案。

　　四、主要做法

　　(一)技术创新与优化措施

　　1.采用硫自氧填料，自氧反硝化菌无需消耗碳源就能分解污水中的氮类污染物，设备无需投加碳源，降低40%的药剂成本，不产生污泥。

　　2.设备采用保温加热措施，解决冬季低温问题。针对冬季低温的运行需求，设备内部预留了供热管道，确保寒冷环境中的水质处理效果。该设备适合土建造价预算充足的项目，适用于室内安装，能够提供更稳定的运行性能和较高的耐久性。

　　3.服务区污水处理设备采用并联方式安装，日常情况仅需开启一套设备，从而降低运行成本。节假日期间，提前调节并联设备，更好的解决高峰期大量污水情况。

　　4.工艺成熟，运维管理便捷。该工艺原型为多级A/O，广泛应用于大型污水处理厂，工艺稳定，有效解决碳氮比失衡问题，系统集成智慧控制平台与中水回用模块，可实现全流程远程智能化操控及水资源循环利用。处理后中水可广泛应用于场区绿化灌溉、道路降尘、卫生冲厕、车辆冲洗等多场景，水资源利用率大幅提升。每套污水处理系统年节水可达1万立方米，节水效益显著，为污水资源化利用提供高效解决方案。

　　(二)现场安装措施

　　1.玻璃钢地下一体化污水处理设备：设备一体化设计，安装便捷，施工周期短，减少现场工作量。应用场景适用于建筑面积有限的高速公路服务区地埋式安装场景，不影响地面建筑容积率，设备上方地面可绿化，自动化程度高，运行稳定可靠，出水水质有保障，可实现100%中水回用，符合服务区等场所的处理需求与美观要求。

　　2.碳钢地上一体污水处理设备：设备箱体采用碳钢材质，双层填充保温材料，考虑设备放置室外，冬天温度低的因素，制作时在设备内部预留供热管道，保证设备冬季处理水质。该设备适用于基坑开挖难度大，且土建造价预算少的项目

　　五、取得经验和成效

　　1.接驾嘴服务区已成功投用

　　在接驾嘴服务区开展高速公路附属设施高寒高氨氮污水处理工艺研究及成套设备中试设备安装，开始运行数据采集及多次实验验证工作。实验表明，MPF 污水处理工艺出水水质稳定达标，有效解决了碳氮比失衡和低温条件下污泥活性低的问题，实现水资源循环利用，中水可用于场区绿化，降尘，冲厕，车辆冲洗等场景。

　　2、成果的实际效果

　　(1)经济效益：相对而言前期投资费用较低;MPF污水处理工艺无需额外投加碳源，降低成本约30%，运营更稳定，节能高效。MPF污水处理工艺无需污水拉运，预计每年减少污水拉运7000m³，节省拉运成本42万元，整体节约成本可在三年内收回投资，具备显著经济效益和推广价值。从市场应用角度看，以甘肃省高速公路服务区为代表的偏远地区，服务区污水水质波动大、污染物浓度高、气温低，急需一种高效、稳定的处理技术。MPF污水处理工艺凭借其在复杂水质和低温条件下的卓越适应性和稳定性，为这些地区提供了理想的解决方案。通过在接驾嘴服务区等示范点的成功应用，MPF污水处理工艺已展现出显著的经济性与推广价值，可进一步推广至更多服务区乃至其他分散式污水处理场景。

　　(2)社会效益：随着MPF污水处理工艺的持续优化与推广，其在污水处理设备小型化、运行成本低廉化和资源化回用技术上的优势将推动市场快速发展。这不仅能够满足服务区污水处理的达标排放需求，还将进一步促进污水资源化利用，降低环境负荷。MPF污水处理工艺的广泛应用必将成为推动高速公路服务区乃至分散式污水处理行业绿色转型的重要驱动力，为我国生态文明建设和环境保护事业做出积极贡献。

　　(3)成果的示范性推广：2025年4月1日，省公交建集团印发了《关于发布〈甘肃省公路交通建设集团有限公司第三批科技成果推广目录〉的通知》(甘公交建技〔2025〕2号)。MPF污水处理工艺纳入了集团第三批成果推广目录。文件要求“集团总部相关部门要充分发挥统筹协调作用，协同组织所属各企业、各项目管理机构结合实际需求进行转化推广应用。各研发团队要以市场需求为牵引，持续创新，不断提升技术先进性和成熟度，提高产品的核心竞争力。

　　目前，甘肃省正全力推进“三大高速新通道”项目，涉及新建和改扩建收费公路总规模约4550公里，估算总投资约5460亿元。我公司已对接各建设单位、设计单位开展污水处理专项设计，目前S20嘉峪关至若羌高速公路项目、S10张掖至马鬃山高速公路项目及G571肃北至若羌公路项目施工图设计中服务区、收费站、养护工区等已采用MPF污水处理工艺，涉及设备预算超1亿元，为MPF污水处理工艺及中水回用计划在全国推广使用奠定坚实基础。