基于地鐵車輛段污水處理工藝及過程控制探究

劉井玉

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

0 引言

近年來，隨著城鎮化日益深入和私人機動車輛的增多，中國許多城市都存在著不同程度的交通擁堵、能源危機和污染等各種問題，特別是一二線城市。地下軌道交通作為相對單獨的一個軌道交通工具，比較其他公共交通來說，因為它擁有不浪費地面使用空間、行駛速度快、乘車舒服、能耗低和綠色環保等優勢，軌道交通獲得許多省市的認可，得到大力發展[1]。地鐵車輛段作為軌道交通最主要的一部分，擔負著整個路線車輛的停靠、檢測、清理，和運營人員管理、出乘等生產工作任務。因此，由于地鐵車輛段在整個線路中用水量最大，其污染物的成分又比較復雜，所以選擇合適的污水處理工藝對其進行處理就十分必要[2]。

1 軌道交通車輛段的污水處理的工藝技術探究

1.1 軌道交通車輛段的污泥成分與特征

軌道交通車輛段的污廢水成分主要分為工業生產含油廢水和生活污水，工業生產含油廢水大部分來自車輛清洗和車輛養護大修作業，其成分中除了含有大量的COD、硫、磷之外，還含有濃度較高的SS 和石油類，水質非常復雜，且難以降解。另外，由于城市軌道交通線路的實際工作特點、車型數量、設備種類和車輛段所承擔的任務量等因素互不一樣，因而車輛段內產出的污染物的排放量和水質也存在差別[3]。

車輛段污水大多數來自城市軌道交通車輛段內乘務人員和辦公人員在工作、生活過程中產生的污廢水，其中生活、食堂、淋浴等產生的廢水中含有的污染物成分主要為COD、BOD、SS、動植物油等。洗衣物產生的廢水中含有的污染物成分主要為SS、BOD、COD、LAS。

1.2 軌道交通車輛段的污廢水處理的現狀

有關的化學反應處理工藝，是指通過使用化工藥物劑與污泥中組分進行化學反應，并產生容易沉降、易析出的化合物或廢氣而獲得處置污泥的效率，通常有中合法、氧化還原法和混凝法等，比物理方法的處理工藝對除去可溶性有機質效率更好，但也容易產生二重污染物。物化法的處置工藝技術融合化學法與物理學法優點，一般是通過過濾、絮凝沉淀分離等方式處置污廢水內污染物，從而使排放達標，該方法占地面積較小，且易于維護，因此常見于各種優質地面排水中。生物法處理技術，是指通過運用細菌自身新陳代謝能力和內源呼吸功能，把城市污水中的有機廢水通過氧化物分解成多種無機產物，從而實現生物學處置城市污水的目標，通常分為有氧生物學處理工藝科學技術和厭氧生物學處理工藝科學技術，目前常用的生態處理技術通常有生態濾池處置方法、SBR 工藝技術、接觸氧化物法、氧化溝法和生物活性污泥法等處置工藝技術。

1.3 軌道交通車輛段生產的廢水、生活污水的合并處理

由于工業產生的廢水處理站一般要建在停車列檢庫等大車間附近，而生活產生的污水處理站一般又要建在生活和辦公區域附近，因此建造中水系統的時候要綜合考慮中水原水源和中水用水點等實際來決定建設中水處理站點的合適位置，所以，各種處理站通常都要配置大量專業的運行管理和維修技術人員，從而出現了土地資源緊張和人力耗費巨大的現象。所以我們對此提出建議，將各種城市污水與中水處理系統聯合處理，以防止各種處理體系間彼此并無聯系，從而造成無法實現各種水體間的水量調控與水質管理的現象產生。依據這些實際，把車輛段內的生活、工業生產污水進行綜合的管理并且導入到城市的中水體系中，全方面把控，并制定了合理適宜的污水處理站工藝條件和規格，可以將各種不同水體的前期按水質特征，采取各種工藝流程處置，后期按工藝條件二次處置，比如將車輛段內生活污水經過調節池、厭氧水解池、接觸氧化池、中間水池等處置后，經過管網匯集，與處置后的工業生產含油廢水同時接入后續污水處理站，再實施二次處置，當污廢水到達回用水標準后，部分就近進入市政雨水管網以及附近水體內，部分導入車輛段中水貯存池，用作列車檢修、洗滌或道路綠化澆灑等供水。

2 軌道交通車輛段的排水管理

2.1 生活污水管理系統排放方法

當城市的市政污水管線通過車輛段的附近時，那么就可以把城市污水聚集后通過糞池預處理或直接進入城市的市政污水管線中。若城市的市政污水管線不足時，則可以運用以下兩種方案。

（1）建造大型的化糞池并定期清理，以此作為過度的措施，等周圍的污水管線建造完畢之后再接入其中。

（2）建造污水處理站，將生活污水進行處理后進入中水儲存池。但該排水方案須事先向環保部門或者市政相關報批。

2.2 生產含油廢水管理系統的排放方法

當車輛段附近有城市市政污水管線通過時，經初步處理過程后的廢水水質標準到達國家污水排放標準后，便可直接排至市政污水管道系統。若市政污水管線存在不足，將生產含油廢水處理并達標后排放到市政雨水管理系統或者進入中水儲存池當中。但該排水方案須事先向環保部門或者市政相關報批。

3 污廢水處理的工藝流程中存在的主要問題

工序操作中存在了如下主要問題：由于隔油沉降處理工藝方法將隔油與沉降的功用集在一建筑物中進行，且出入水量均通過潛水排污泵，出入水量之間的不同造成了隔油沉降液位的不穩定，即便部分項目中配有浮油吸附機等設備，仍產生了浮油結塊阻塞濾網的現狀；或因為浮油吸附機的阻擋，使得機械刮泥機沒有辦法正常通行；油泥的粘性較大，無法自然的流至污泥斗中且因重力流排泥管經常阻塞，因此需要定時進行人工清掏，如果清掏不及時則會導致池中沉泥液位偏高，過水高度的下降，受水力時間段的影響降低了隔油沉淀的效率。因浮油和油泥的黏度通常較高，造成了了斜板粘掛的油泥現象，沉降效果顯著降低，因而定期清除浮油是保持其正常運行的關鍵所在。

4 軌道交通車輛段含油生產廢水和生活污水合并處理的控制探究

對車輛段污廢水處理站進行全流程的管理，在一定程度上不單單能消除因經營管理部門自身水平的不足造成的消極影響，還有著以下的優勢。

（1）城市軌道鐵路車輛段污廢水處理中的相關生產和運營成本都可以得到有效的節約。

（2）降低車輛段污廢水處理站改造工程的設計和建設費用的支出成本。

（3）高效地改進污廢水處理系統運行的最基礎技術指標——污水處理站運營特性。

（4）進行質量管理中有效優化監控，大大提高了車輛段污廢水處理站已有的綜合處理負載。

（5）嚴密地保證了污泥水質的出水要求。所以，增添過程控制的系統，能夠有效降低外界不同因素對污水處理的系統工作特性的影響，降低成本、提高工作性能、確保水質合格，從而保證了污水處理站的平穩安全運營。

5 軌道交通車輛段污廢水處理的流程

MBR 污廢水處理的工藝流程如圖1 所示，含油的生產廢水流過≤10mm 細格柵之后，大塊雜質已經被去除，然后再流入到調節池之中。含油生產廢水由潛水排污泵升進隔油池，除去浮油，而后經自流進氣浮裝置對油脂含量污水中的油性物及其余污染物進行處置。而氣浮池通常由接觸室、刮渣機構等多種部分組成；污水最先流入接觸室并與從釋放器產生的溶氣液充分相接觸后混合，由于溶氣水內存在著大量細小泡沫，因此污水中的細微顆粒物、溶膠和分散油在混凝劑PAC 和絮凝劑PAM 的共同作用下，形成更大的粒子，而這種顆粒又可以附著于細小泡沫上，從而產生了比例遠低于水的氣固漿液，在分離室中這種氣固混合液在浮力作用下迅速上升，并經過刮泥機的幫助回收于集油槽，隨后再經過重力作用進入生活污泥濃縮池中；而氣浮池的出水管道位于氣浮池中央，出流后流入MBR 膜生物池與生活污水混合做為進一步處置。

圖1 MBR 污廢水處理的工藝流程

生活污水在處理前設置有一套不銹鋼細格柵，可以用來過濾大顆粒的機械雜物，大顆粒的機械雜物被去除后的污水才能進入集水調節池。調節池用于調節水量及水質。調節池內的污水由潛污泵提升進入一級A/O 生化系統，A 段為厭氧工段，O 段為好氧工段。水力停留時間按1:3 進行設計（具體見設計計算）。然后借助于A/O 厭氧、好氧工藝聯合處理的工藝，把好氧生化池末端的一定量的混合液再回流到厭氧池當中，以達到硝化脫氮的目的。回流后的污泥中含有的反硝化菌借助于原先污水中含有的有機物作為碳源，可以把回流的混合液中存在的硝態氮（NOX-N）處理成氣態氮（N2），從而達到脫出大量的氨氮的效果。厭氧池中溶解氧的含量不高于0.5mg/L，兼性反硝化菌則借助于污水中的有機碳源，把來自于好氧池混合液中的硝酸鹽與亞硝酸鹽等物質轉換為氮氣，同時達到降解有機物的目的。

經過預處理后的低油脂含量生產廢水、生活污泥也在調控池混合，但因為生活污泥的水質和水量都存在著不均勻特性，因此調控池主要發揮了均勻水質、水量的功能；在調控池中配備了預曝氣穿孔管，對調控池內的污水進行了充氧和混合，使部分易溶解的有機質進行了降解利用，減少了后期處置單位的處置負擔，預曝氣管同時還能夠阻止了污水中的細顆粒物在池底沉淀。污水在調節池內攪拌平衡后由提升水泵輸送到MBR 膜生態反應器，再經過生物曝氣池處理過程后，在抽吸泵的作用下，通過膜過濾進行污泥分離。MBR 處理之后出水經過次氯酸鈉殺菌后流入到生物回收用的清水池當中。通過回用裝置供水回用。MBR 設備的工作流程包括由正常過濾、空氣擦洗、化學洗滌等多個工作步聚構成的，MBR 設備實行全智能化操作，并配備了流速感應器等設施設備，實現對運行狀況的隨時監測。系統出水管道上設有在線濁度檢測儀，監控系統中出水水質的變化趨勢，并實行自動預警。生化曝氣池中由于土壤有機質的降解和活性污泥的生長與增殖，淤泥數量進一步的增加，產生了部分的殘余淤泥，殘留淤泥先進入生活污泥濃縮池，與氣浮浮渣混勻后，再通過處理達到完成淤泥洗滌干花的效果。

6 軌道交通車輛段的污泥處理工藝的說明

本工藝所形成的廢水要處置的有：低油脂含量生產廢水氣浮處理后形成的浮渣、MBR 膜生物處理器排放的殘余活性淤泥，由于殘余淤泥水分率較高，首先流入污泥濃縮池，污水再在這里進行重力濃縮，污水在重力作用下沉降于池底，剩余的淤泥中水分率含量可由之前的99%下降到95%甚至更低，把其中淤泥的含量降低到之間的20%，從而降低了污水處理量。經過處理之后的污水再通過脫水干化，干化之后的淤泥中含水率將達到75%以下，就可以直接地運送出去進行處理。

7 結語

總體而言，本文對該車輛段的污水處理站全流程管理可行性的進行了深度的分析，因而能對該車輛段污水處理站工作人員認識了解系統運行中存在的問題進行一定的指導，并且能夠幫助其得到相關的解決辦法，不單單是對實現污水量達標排放的效果，還是對實現節約該車輛段污水處理站運營能耗的效果都有著重要意義。借助MBR 工藝進行處理之后，基本上都可以滿足回用甚至是達到排放水體的相關標準要求。對地鐵車輛段污水而言，MBR 工藝是一種有效的污水處理措施，可以在其他地鐵場段設計中推廣應用。