摘要：【目的】 低维护分散型水处理技术与装备是全球工程开发前沿领域,而高速公路服务区污水处理系统作为典型的低维护、分散型污水处理设施,其污水的稳定处理与达标排放一直是极具挑战的工程难题。 【方法】 文章通过长期连续的现场监测以揭示其污水处理效率低和系统稳定性差的原因,并基于人工智能算法建立的数学模型提出可行的解决方案。 【结果】 监测结果显示,服务区污水的水量和水质呈显著高波动特征,水量和水质的日波动系数分别高达5.2 倍和2.3 倍,特别是进水氨氮峰值质量浓度及其负荷日变化系数分别达到220 mg N/L 和9.9 倍。 高浓度氨氮衍生的有毒物质自由氨质量浓度可达97 mg N/L,显著抑制污水处理系统的微生物活性,导致系统的氨氮去除能力下降了94%,并对系统造成持续性的负面影响,这是导致系统稳定差和处理效率低的关键原因。 为此,解决问题的关键在于控制高浓度自由氨对生物系统的冲击。 数据分析显示,服务区污水中的氮主要源自厕所尿液污水,其中男厕尿液污水贡献可达54%,但其水量贡献率仅为17%。 基于所建立的污水水量和水质预测模型的模拟结果显示,尿液污水的分离调蓄与预处理调控方法能够有效降低自由氨的瞬时峰值浓度及波动幅度,有望减轻自由氨对微生物活性的抑制作用。 【结论】 文章为我国高速公路服务区污水处理系统的升级改造提供了切实可行的解决方案,为解决达标排放的难题提供了新的思路。

关键词：高速服务区污水，高氨氮，高波动，特征解析，优化调控

基金资助：广东省交通集团委托科研项目技术研发课题(HT-99982020-0234);广东省城市水系统管理与治理技术国际联合研究中心(2021A0505020010)

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