拉萨火车站污水处理系统设计

薛正

(中铁第一勘察设计院集团有限公司环境设备处，陕西西安 710043)

1 工程概况

拉萨站为青藏线大型客运站，北邻拉萨河，占地面积约7 250 m2，设有机辆段等全线大部分生产单位，设计近期用水量1 476 m3/d;车站污水主要为生活污水，并含有少量生产污水，污水量600 m3/d，车站粪便污水经化粪池处理，锅炉污水经排污降温井处理，机车检查坑含油污水经隔油池处理后与其他污水经管网汇入站区污水处理站内处理，处理后水质要求达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)(一级)后排入拉萨河。拉萨站污水处理站设计规模确定为近期600 m3/d，并预留远期发展规模。

2 污水处理工艺的选择

2．1 污水处理工艺技术难点

目前，拉萨地区尚未建成运行生活污水处理厂，更无设计及运行参数可借鉴。青藏高原具有的低气压、低含氧量和低气温的三低气候特点对污水生化处理影响大，尤其是温度对生化污水处理有着非常大的影响。温度对微生物具有广泛的影响，不同的反应温度，就有不同的微生物和不同的生长规律，好氧菌能在10℃ ～40℃范围内生存，而拉萨站污水年平均气温只有7．5℃［1］，低温对微生物的培养、驯化及对污染物的处理效果均有较大的影响。污水处理技术难点综合如下:

(1)拉萨站污水处理水质要求高，应达到国家综合排放一级标准。

(2)青藏高原三低气候对污水生化处理影响大，设计难度增大。

(3)污水处理工艺设备及构筑物计算复杂，设计参数选择难度较大。

(4)污水处理工艺及构筑物保温设计难度大，热平衡计算较复杂。

(5)三低气候对污水处理设备选型影响较大，要求高。

(6)三低气候对污泥浓缩、脱水影响大，处理难度增大。

2．2 污水处理工艺选择

设计中对传统污水处理法、氧化沟处理法、SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，序列间歇式活性污泥法)处理法、膜处理法等污水处理工艺进行了综合比选，并结合当地的实际气候特点，确定采用SBR污水处理工艺［2］。SBR处理工艺与其它处理工艺相比有以下几个特点:

(1)不需设沉淀池和污泥回流设备，处理构筑物少，减少了污水温度的散失，节省了占地。

(2)通过厌氧—好氧处理后水质较好，尤其是除磷、脱氮效果较好，减少了排入水体的富营养化，这是传统处理工艺较难达到的。

(3)可获得沉淀性好的活性污泥，与普通曝气池的相比，可抑制丝状菌生长，不易发生污泥膨胀。

(4)处理工艺自动化控制程度高，从进水、曝气及出水均能实现自控，运行成本均比其它传统处理工艺低。

(5)处理工艺对自动化控制程度要求高，对处理流程设计参数准确性要求高，对处理设备性能参数要求高。

3 SBR处理工艺设计

设计SBR处理工艺处理构筑物主要由进水井、格栅间、污水泵井、沉砂池、储砂池、SBR反应池、接触消毒池、污泥泵井、污泥干化场、消毒间等组成［2］(见图1)。SBR处理工艺的核心是 SBR反应池，污水的曝气、有机污染物的降解、污泥的沉淀和排放均在该池内通过自控完成。

图1 污水处理工艺设计流程图

3．1 SBR反应池主要设计参数

混合液污泥浓度MLSS=3．0 g/L;混合液排出比为1/3;污泥负荷为0．09 kgBOD/kgSS·d;运行周期为8 h，其中进水 1 h，曝气 4．5 h，沉淀1．5 h，排水1 h。池体有效容积一格为260 m3，有效水深为4．0 m。SBR反应池共分两格，每天运行三个周期，两格交替运行。SBR反应池滗水能力为0～100 m3/h;曝气系统采用水下曝气机，水下曝气机是由潜水泵和射流器组成的设备，强制喷出的水流通过射流器的喷嘴产生压力，将水面以上的空气由射流管吸入射流器，在扩散段与水混合，混合液从射流器喷出，在池中形成强烈的涡流，使氧溶解在水中。设计每池采用2台水下曝气机，每台平均供氧量9．6 kg/h，电机功率11 kW。

由于拉萨地区海拔高，空气稀薄，含氧量低，故与内地低海拔地区相比，各种污水处理站的设计参数取值，均有相应调整，特别应注意曝气方式的选择，因为青藏高原的含氧量仅有内地正常含氧量的60% ～70%［3］，故为了取得理想的含氧量，宜采用水下强制曝气机。

3．2 SBR反应池控制方法

SBR反应池采用时间和液位控制，充水采用电动阀按时间和液位自动切换开启和关闭;水下曝气机可根据时间控制曝气机的开停，亦可根据水质情况，控制曝气机的开启台数;排水采用旋转滗水器按液位和时间进行控制;在SBR反应池内，单独设置一个污泥浓缩柜，其侧壁设进泥百叶窗与反应池相连，且不受曝气影响，使混合液在污泥浓缩柜中静止沉淀和浓缩。污泥沉淀采用时间进行控制，污泥采用重力式排泥，排泥阀门采用手动、自动进行控制。SBR反应池采用PLC可编程序控制器，按时间和液位实现全过程自动控制［4］。

3．3 SBR反应池设计特点

3．3．1 热平衡计算

在具有低温与日温差大的青藏高原，SBR反应池的热效应主要包括微生物降解污水体里有机物时放出的热量、水体吸收的太阳辐射热量、池体传导的热量以及水面散失的热量。其中，微生物降解有机物时放出的热量最为复杂多变，影响因素众多，是设计研究计算的重点。由于微生物反应热的直接测定很复杂，存在很多困难，实际主要采用三种方法研究微生物反应热:由底物消耗与代谢产物的生成研究计算反应热、由耗氧量的反应研究计算反应热及由微生物利用不同有机物的反应研究计算反应热。结合污水处理工艺和拉萨地区的气候特点，设计中重点采用由微生物利用不同有机物的反应的方法研究计算反应热［5］。通过研究计算，SBR反应池中微生物反应放出的热量是最多的，其次是水体吸收的太阳辐射热量;而散失热量最大的是水面散失的热量，其次是池体传导散失的热量。

3．3．2 保持热平衡的措施

根据SBR反应池热平衡研究计算结果，设计中主要采取了以下保持水温措施:充分利用微生物反应放出的热量，采用性能优良的水下曝气机，既减少了水面散失的热量，又使池内水体充分混合充氧。同时，适当延长曝气时间，使水体充分曝气，让微生物充分降解有机物，释放出更多的热量。在SBR反应池池顶根据季节和气候的变化加盖阳光板，既减少了水面热量的散失，又利用了太阳辐射热量。为减少池体传导散失的热量，设计在池体四周粘贴了一层10 cm厚的聚酚醛保温板［6］，聚酚醛保温板防水、保温效能好，适用于青藏高原的三低气候。通过采用上述热平衡措施，可以提供微生物需要的温度，保证有机污染物的有效降解。

3．3．3 提高污泥浓缩的措施

设计中，在SBR反应池内，单独设置一个污泥浓缩柜，其侧壁设进泥百叶窗与反应池相连，使混合液在污泥浓缩柜中静止沉淀和浓缩。与SBR常规处理工艺相比，污泥浓缩柜受曝气影响较小，有效提高了污泥的浓缩效率，减少了污泥沉淀的时间和污泥的含水率，有利于剩余污泥的干化处理，减少了污泥处理的时间。

3．3．4 曝气设备的选择

曝气设备是SBR反应池设计的重要工作，污水中有机物的降解主要在曝气阶段完成，曝气设备效率的高低，直接影响着污水处理效果的好坏。设计中主要对水下曝气机和水下曝气头进行了综合比较:a．水下曝气机充氧效率高，保温性能好，能在池中形成强烈的涡流，有利于氧溶解在水中，同时兼有搅拌功能，使活性污泥充分混合，有利于有机物的充分降解;不足是水中充氧效果不均匀，检修麻烦。b．水下曝气头充氧效率高，水中充氧效果均匀，充气量较易控制，保温性能好;不足是需设空压机房，投资增加较大，管理检修麻烦。

4 小结

拉萨站污水处理工程，目前是拉萨市第一座生活污水生化处理设施。设计中较好地解决了青藏高原三低气候对污水生化处理的影响，尤其是温度、低含氧量对污水生化处理的影响，对高原三低气候下污水生化处理工艺进行了有益的研究和探索，为今后的设计提供了参考、利用价值。

目前，拉萨污水处理站经过多年的运行，使用效果良好，处理后水质较好，尤其是除磷、脱氮效果好，减少了排入水体的富营养化物质，这是传统处理工艺较难达到的。同时，改进后的SBR污水处理工艺也存在着对系统自动化控制要求高和依赖性大，对处理流程设计参数准确性要求高，对处理设备性能参数要求高等特点，需要加强后期的运营管理维护工作。

［1］ 吴绍洪，尹云鹤，郑度，等．青藏高原近30年气候变化趋势［J］．地理学报，2005，15(1):3-11．

［2］ TB l0079—2013，铁路污水处理工程设计规范［S］．

［3］ 马宁，丁晓钰，李海新．西藏高原地区给排水设计的难点及解决方法［J］．给水排水，2009(1):88-90．

［4］ 王三反，王挺，潘亮，等．青藏铁路多年冻土区内给排水工程试验研究［J］．中国给水排水，2010(21):43-46．

［5］ 胡清华，高孟理，王三反，等．青藏高原太阳辐射热的计算与利用［J］．兰州交通大学学报，2005，24(4):62-66．

［6］ 王传琦，牟瑞芳，王芃．多年冻土地区给排水管道保温层厚度设计的数值模拟分析［J］．铁道标准设计，2007(1):86-88．