地鐵車輛段生產含油污水處理研究進展

肖萍

（陜西城際鐵路有限公司，陜西 西安 710016）

截至2021 年底，中國大陸開通軌道交通運營線路283 條，運營線路總長度9 206.8 km，其中地鐵運營線路7 209.7 km，占比78.3%，中國軌道交通正在迅速發展。隨著地鐵線路會越來越多，地鐵車輛段產生的生產污水也越來越多。地鐵車輛段是地鐵車輛的運營管理、停放、維修和清洗的地方。

地鐵車輛段的排水主要包含生活污水、生產污水、雨水，雨水儲存可以作為良好的中水水源，生活污水直接排放至市政管網。中國早期車輛段排水只設計了生活污水處理系統，采用中和—絮凝—隔油—沉淀—氣浮—過濾等處理工藝，達到污水排放標準后就近排入市政管網。中期車輛段排水設計生活污水處理系統和生產污水處理系統，污水經過處理后排放。目前大多數車輛段設置生活污水處理系統、生產污水處理系統和中水系統。

1 地鐵車輛段污水特點

生產污水主要包括：①洗車廢水。主要為車輛的清洗廢水，廢水中主要包含塵土和洗滌劑。②檢修廢水。地鐵車輛在日常檢修作業中對轉向器、列車空調濾網等進行清洗和更換，廢水中主要包含潤滑劑、有機油等。

由于地鐵車輛段的作業檢修具有周期性，因此生產廢水為間斷性排放。車輛段生產污水具有較高的SS和石油類物質，具有油類、酚、有機酸、脂類等230多種的有機物[1]。含油廢水的油類一般可分為分散油、漂浮油、乳化油、溶解油[2]。分散油油滴較小，一般可以通過油水分離法除油；漂浮油油滴較大，通過重力分離的處理方法可以實現除油；乳化油和溶解油較難去除，乳化油中含油的表面活性劑具有兩親結構，在水中可以形成穩定的微粒；有很小一部分油溶于水中形成溶解油，由于濃度小且無法浮出水面，很難分離。

車輛段生產污水屬于含油廢水，含油廢水的危害包括[3]：①含油廢水滲入土壤中會形成油膜，堵塞空氣以及水分進入土壤中，危害農作物的生長；②含油廢水進入水體后會在水面上形成油膜，空氣中的氧氣難溶解于水中，水生動植物缺氧會導致死亡；③含油廢水進入污水管網會對管道及附屬設備以及污水處理廠都會造成影響。按照環保以及污水排放要求，車輛段產生的污水要達到排放標準后才能排放，根據污水的特點，選擇合適的處理工藝，保障車輛段污水排水符合要求與標準，同時降低對環境的影響。

2 生產污水的處理方法

2.1 目前車輛段常用處理工藝

通過文獻及調研[4]，了解目前地鐵車輛段污水處理工藝，結果如表1 所示。

表1 軌道交通車輛段及維修基地污水處理工藝

從表1 可以看出，大部分車輛段洗車廢水的工藝選擇沉淀—過濾或者絮凝—沉淀—過濾工藝，洗車廢水主要包含洗滌劑、塵土等。生產檢修廢水主要使用調節—隔油—沉淀—氣浮處理工藝，隔油—沉淀—氣浮具有經濟、工藝簡單、維護便利、去油顯著的優點，采用調節—隔油—沉淀—氣浮工藝處理地鐵車輛段生產廢水，一般出水能夠達到三級排放標準。如果不采用過濾措施的話，不能保障出水水質穩定性，如果采用活性炭作為吸附材料，則能保障出水水質，但當水質較差時，活性炭吸附很快會達到飽和，對吸附材料進行更換或者再生的頻率就會增加，相應成本就會增加。部分車輛段選擇絮凝—沉淀—氣浮處理方法，地鐵車輛段選址一般比較偏遠，建設初期許多車輛段附近還未建設市政官網，對于不能接入市政污水官網的廢水，采用調節—隔油沉淀—氣浮—過濾—消毒這種處理方法具有藥劑消耗量大、運行成本高、處理效果差、且會產生大量污泥的缺點。

2.2 生物法

采用生物法處理地鐵車輛段生產污水，就是利用微生物自身的代謝能力降解廢水中的有機物，從而降低廢水中的有機物。生物法效率高，成本低，能夠大面積應用且無二次污染。

地鐵車輛段含油廢水間斷性排放，不能連續作為生物處理的穩定水源，生活污水水量較大、排放持續、可生化性好，可以將生產廢水和生活污水結合起來進行生物處理[5]。楊知勛等[6]采用馴化后的好氧污泥處理含油廢水，運行穩定后COD 和油脂也能有效去除，去除率分別為80.4%～84.3%和79.5%～82.3%。李恩超[7]采用生化工藝處理冷軋含油廢水，連續1 年監測生化池中的各項水質指標，研究生化池中污染物去除規律。水質數據結果表明，總油、TCOD 的平均去除效率分別為94.8%、83.1%。研究發現降解含油廢水中的微生物核心菌門為變形菌門、擬桿菌門、芽單胞菌門和酸桿菌門。

2.3 膜技術

膜分離技術是指在壓力作用下根據生產污水中物質的大小通過半透膜，從而實現廢水處理。常見的膜種類主要有微濾、超濾、納濾、反滲透等，這些膜的分離特點如表2 所示。一般根據膜孔徑、分離組分的不同，膜的分離性能和適用范圍也存在較大差異[8]。膜技術處理過程無需添加藥劑，占用空間小，二次污染小，處理費用低，自動化程度高，膜能夠抑制進料中存在的其他污染物，使膜技術與傳統的技術相比更有競爭力[9]。其中，陶瓷膜的工藝簡便，水油分離效率高，出水水質穩定[10]。有機膜親水性好，成本低。

表2 不同膜分離特點

宋紀委等[11]利用超濾處理含油廢水，處理之后廢水中油的質量濃度為0.13 mg/L，懸浮物平均質量濃度為0.67 mg/L，出水水質較好。但膜容易污染，不耐腐蝕，單一的膜技術不能解決廢水的處理問題。對此，可將膜技術與其他技術結合起來，如超濾和反滲透聯合、鹽析法和反滲透聯合、超濾和微濾聯合等多種方法。

2.4 MBR

MBR 為膜生物反應器，是將膜分離技術與活性污泥結合起來的水處理技術。與傳統生物技術相比，MBR具有占地面積小、出水穩定、剩余污泥量少、易于實現自動化控制等優勢。王寶蓮等[12]采用MBR 技術處理含油廢水，廢水中難降解的大分子物質得到有效去除，出水水質穩定并達到排放標準。王澤正等[13]采用MBR 技術處理含油廢水，以COD 和氨氮作為主要研究的污染指標，發現MBR 分離效果顯著，出水水質好，膜的截留使活性污泥攔截在反應器中，增加了污泥的質量濃度，且還具有工藝流程簡單、占地面積小、處理效率高、出水穩定、抗沖擊負荷能力強等優點。

采用該工藝處理后出水水質能達標排放，但生化處理和MBR 處理造價高，占地面積大，膜材料造價較高，由于膜污染會造成出水量下降，需要定期清洗，會造成能耗和膜損耗，這些因素都會造成費用升高，而且車輛段生產廢水量少、間斷排放的特點致使生物處理不能連續運行。

2.5 高級氧化組合技術

對于車輛段生產污水，也可以利用高級氧化技術進行處理，高級氧化技術對于高COD 含油廢水處理效果最明顯，常見的高級氧化主要有電化學法、光催化氧化法、臭氧法。

高級氧化技術一般與混凝組合處理含油廢水。混凝是一種常見的去除難降解有機物的技術，對COD 和氨氮的去除效果顯著。混凝的機理有壓縮雙電層作用、吸附電中和作用、吸附架橋作用、網捕卷掃作用，混凝過程一般由幾種機理綜合完成，可以去除含油廢水中的乳化油和溶解油。原理是利用化學劑使穩定分散在水中的污染物轉化為不穩定狀態，并將它們聚集成便于分離的混合物。混凝法具有經濟、處理效率高的特點，而深度處理芬頓氧化、臭氧催化氧化、光催化氧化都能夠產生·OH，具有很強的氧化性，王小平等[14]采用催化臭氧-混凝處理含油廢水，在最優條件下，COD 的去除率能夠達到92.9%。張沖等[15]采用混凝-Fenton 法處理含油廢水，含油廢水的COD 去除率最高。采用高級氧化技術處理組合生產廢水優點為：①操作簡單，運行穩定；②出水水質穩定效果好；③節水率高；④高效、無二次污染。缺點為：①投資及運行成本用高；②對工藝條件要求嚴格；③臭氧是不穩定的氧化劑，需要現場制造；④產生污泥多。

3 展望

對于地鐵車輛段所產生的生活污水可以直接排放至市政管網，含油廢水和生活污水分流，含油廢水間斷排放，且排放量小的地鐵車輛段進行集中處理后排放或回用。地鐵車輛段的含油廢水已經有很多研究成果和應用實例，調節—隔油—沉淀—氣浮—過濾是車輛段廢水較常用的處理工藝，高級氧化技術、膜技術、生物技術、MBR 技術、氣浮組合技術對含油廢水也具有很好的處理效果，但是成本更低、效果更好、易于生產、方便回收、便于維護的技術與方法仍然是地鐵生產廢水處理的主要研究內容。