基于地铁车辆段污水处理工艺及过程控制探究

刘井玉

（中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070）

0 引言

近年来，随着城镇化日益深入和私人机动车辆的增多，中国许多城市都存在着不同程度的交通拥堵、能源危机和污染等各种问题，特别是一二线城市。地下轨道交通作为相对单独的一个轨道交通工具，比较其他公共交通来说，因为它拥有不浪费地面使用空间、行驶速度快、乘车舒服、能耗低和绿色环保等优势，轨道交通获得许多省市的认可，得到大力发展[1]。地铁车辆段作为轨道交通最主要的一部分，担负着整个路线车辆的停靠、检测、清理，和运营人员管理、出乘等生产工作任务。因此，由于地铁车辆段在整个线路中用水量最大，其污染物的成分又比较复杂，所以选择合适的污水处理工艺对其进行处理就十分必要[2]。

1 轨道交通车辆段的污水处理的工艺技术探究

1.1 轨道交通车辆段的污泥成分与特征

轨道交通车辆段的污废水成分主要分为工业生产含油废水和生活污水，工业生产含油废水大部分来自车辆清洗和车辆养护大修作业，其成分中除了含有大量的COD、硫、磷之外，还含有浓度较高的SS 和石油类，水质非常复杂，且难以降解。另外，由于城市轨道交通线路的实际工作特点、车型数量、设备种类和车辆段所承担的任务量等因素互不一样，因而车辆段内产出的污染物的排放量和水质也存在差别[3]。

车辆段污水大多数来自城市轨道交通车辆段内乘务人员和办公人员在工作、生活过程中产生的污废水，其中生活、食堂、淋浴等产生的废水中含有的污染物成分主要为COD、BOD、SS、动植物油等。洗衣物产生的废水中含有的污染物成分主要为SS、BOD、COD、LAS。

1.2 轨道交通车辆段的污废水处理的现状

有关的化学反应处理工艺，是指通过使用化工药物剂与污泥中组分进行化学反应，并产生容易沉降、易析出的化合物或废气而获得处置污泥的效率，通常有中合法、氧化还原法和混凝法等，比物理方法的处理工艺对除去可溶性有机质效率更好，但也容易产生二重污染物。物化法的处置工艺技术融合化学法与物理学法优点，一般是通过过滤、絮凝沉淀分离等方式处置污废水内污染物，从而使排放达标，该方法占地面积较小，且易于维护，因此常见于各种优质地面排水中。生物法处理技术，是指通过运用细菌自身新陈代谢能力和内源呼吸功能，把城市污水中的有机废水通过氧化物分解成多种无机产物，从而实现生物学处置城市污水的目标，通常分为有氧生物学处理工艺科学技术和厌氧生物学处理工艺科学技术，目前常用的生态处理技术通常有生态滤池处置方法、SBR 工艺技术、接触氧化物法、氧化沟法和生物活性污泥法等处置工艺技术。

1.3 轨道交通车辆段生产的废水、生活污水的合并处理

由于工业产生的废水处理站一般要建在停车列检库等大车间附近，而生活产生的污水处理站一般又要建在生活和办公区域附近，因此建造中水系统的时候要综合考虑中水原水源和中水用水点等实际来决定建设中水处理站点的合适位置，所以，各种处理站通常都要配置大量专业的运行管理和维修技术人员，从而出现了土地资源紧张和人力耗费巨大的现象。所以我们对此提出建议，将各种城市污水与中水处理系统联合处理，以防止各种处理体系间彼此并无联系，从而造成无法实现各种水体间的水量调控与水质管理的现象产生。依据这些实际，把车辆段内的生活、工业生产污水进行综合的管理并且导入到城市的中水体系中，全方面把控，并制定了合理适宜的污水处理站工艺条件和规格，可以将各种不同水体的前期按水质特征，采取各种工艺流程处置，后期按工艺条件二次处置，比如将车辆段内生活污水经过调节池、厌氧水解池、接触氧化池、中间水池等处置后，经过管网汇集，与处置后的工业生产含油废水同时接入后续污水处理站，再实施二次处置，当污废水到达回用水标准后，部分就近进入市政雨水管网以及附近水体内，部分导入车辆段中水贮存池，用作列车检修、洗涤或道路绿化浇洒等供水。

2 轨道交通车辆段的排水管理

2.1 生活污水管理系统排放方法

当城市的市政污水管线通过车辆段的附近时，那么就可以把城市污水聚集后通过粪池预处理或直接进入城市的市政污水管线中。若城市的市政污水管线不足时，则可以运用以下两种方案。

（1）建造大型的化粪池并定期清理，以此作为过度的措施，等周围的污水管线建造完毕之后再接入其中。

（2）建造污水处理站，将生活污水进行处理后进入中水储存池。但该排水方案须事先向环保部门或者市政相关报批。

2.2 生产含油废水管理系统的排放方法

当车辆段附近有城市市政污水管线通过时，经初步处理过程后的废水水质标准到达国家污水排放标准后，便可直接排至市政污水管道系统。若市政污水管线存在不足，将生产含油废水处理并达标后排放到市政雨水管理系统或者进入中水储存池当中。但该排水方案须事先向环保部门或者市政相关报批。

3 污废水处理的工艺流程中存在的主要问题

工序操作中存在了如下主要问题：由于隔油沉降处理工艺方法将隔油与沉降的功用集在一建筑物中进行，且出入水量均通过潜水排污泵，出入水量之间的不同造成了隔油沉降液位的不稳定，即便部分项目中配有浮油吸附机等设备，仍产生了浮油结块阻塞滤网的现状；或因为浮油吸附机的阻挡，使得机械刮泥机没有办法正常通行；油泥的粘性较大，无法自然的流至污泥斗中且因重力流排泥管经常阻塞，因此需要定时进行人工清掏，如果清掏不及时则会导致池中沉泥液位偏高，过水高度的下降，受水力时间段的影响降低了隔油沉淀的效率。因浮油和油泥的黏度通常较高，造成了了斜板粘挂的油泥现象，沉降效果显著降低，因而定期清除浮油是保持其正常运行的关键所在。

4 轨道交通车辆段含油生产废水和生活污水合并处理的控制探究

对车辆段污废水处理站进行全流程的管理，在一定程度上不单单能消除因经营管理部门自身水平的不足造成的消极影响，还有着以下的优势。

（1）城市轨道铁路车辆段污废水处理中的相关生产和运营成本都可以得到有效的节约。

（2）降低车辆段污废水处理站改造工程的设计和建设费用的支出成本。

（3）高效地改进污废水处理系统运行的最基础技术指标——污水处理站运营特性。

（4）进行质量管理中有效优化监控，大大提高了车辆段污废水处理站已有的综合处理负载。

（5）严密地保证了污泥水质的出水要求。所以，增添过程控制的系统，能够有效降低外界不同因素对污水处理的系统工作特性的影响，降低成本、提高工作性能、确保水质合格，从而保证了污水处理站的平稳安全运营。

5 轨道交通车辆段污废水处理的流程

MBR 污废水处理的工艺流程如图1 所示，含油的生产废水流过≤10mm 细格栅之后，大块杂质已经被去除，然后再流入到调节池之中。含油生产废水由潜水排污泵升进隔油池，除去浮油，而后经自流进气浮装置对油脂含量污水中的油性物及其余污染物进行处置。而气浮池通常由接触室、刮渣机构等多种部分组成；污水最先流入接触室并与从释放器产生的溶气液充分相接触后混合，由于溶气水内存在着大量细小泡沫，因此污水中的细微颗粒物、溶胶和分散油在混凝剂PAC 和絮凝剂PAM 的共同作用下，形成更大的粒子，而这种颗粒又可以附着于细小泡沫上，从而产生了比例远低于水的气固浆液，在分离室中这种气固混合液在浮力作用下迅速上升，并经过刮泥机的帮助回收于集油槽，随后再经过重力作用进入生活污泥浓缩池中；而气浮池的出水管道位于气浮池中央，出流后流入MBR 膜生物池与生活污水混合做为进一步处置。

图1 MBR 污废水处理的工艺流程

生活污水在处理前设置有一套不锈钢细格栅，可以用来过滤大颗粒的机械杂物，大颗粒的机械杂物被去除后的污水才能进入集水调节池。调节池用于调节水量及水质。调节池内的污水由潜污泵提升进入一级A/O 生化系统，A 段为厌氧工段，O 段为好氧工段。水力停留时间按1:3 进行设计（具体见设计计算）。然后借助于A/O 厌氧、好氧工艺联合处理的工艺，把好氧生化池末端的一定量的混合液再回流到厌氧池当中，以达到硝化脱氮的目的。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机物作为碳源，可以把回流的混合液中存在的硝态氮（NOX-N）处理成气态氮（N2），从而达到脱出大量的氨氮的效果。厌氧池中溶解氧的含量不高于0.5mg/L，兼性反硝化菌则借助于污水中的有机碳源，把来自于好氧池混合液中的硝酸盐与亚硝酸盐等物质转换为氮气，同时达到降解有机物的目的。

经过预处理后的低油脂含量生产废水、生活污泥也在调控池混合，但因为生活污泥的水质和水量都存在着不均匀特性，因此调控池主要发挥了均匀水质、水量的功能；在调控池中配备了预曝气穿孔管，对调控池内的污水进行了充氧和混合，使部分易溶解的有机质进行了降解利用，减少了后期处置单位的处置负担，预曝气管同时还能够阻止了污水中的细颗粒物在池底沉淀。污水在调节池内搅拌平衡后由提升水泵输送到MBR 膜生态反应器，再经过生物曝气池处理过程后，在抽吸泵的作用下，通过膜过滤进行污泥分离。MBR 处理之后出水经过次氯酸钠杀菌后流入到生物回收用的清水池当中。通过回用装置供水回用。MBR 设备的工作流程包括由正常过滤、空气擦洗、化学洗涤等多个工作步聚构成的，MBR 设备实行全智能化操作，并配备了流速感应器等设施设备，实现对运行状况的随时监测。系统出水管道上设有在线浊度检测仪，监控系统中出水水质的变化趋势，并实行自动预警。生化曝气池中由于土壤有机质的降解和活性污泥的生长与增殖，淤泥数量进一步的增加，产生了部分的残余淤泥，残留淤泥先进入生活污泥浓缩池，与气浮浮渣混匀后，再通过处理达到完成淤泥洗涤干花的效果。

6 轨道交通车辆段的污泥处理工艺的说明

本工艺所形成的废水要处置的有：低油脂含量生产废水气浮处理后形成的浮渣、MBR 膜生物处理器排放的残余活性淤泥，由于残余淤泥水分率较高，首先流入污泥浓缩池，污水再在这里进行重力浓缩，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间的20%，从而降低了污水处理量。经过处理之后的污水再通过脱水干化，干化之后的淤泥中含水率将达到75%以下，就可以直接地运送出去进行处理。

7 结语

总体而言，本文对该车辆段的污水处理站全流程管理可行性的进行了深度的分析，因而能对该车辆段污水处理站工作人员认识了解系统运行中存在的问题进行一定的指导，并且能够帮助其得到相关的解决办法，不单单是对实现污水量达标排放的效果，还是对实现节约该车辆段污水处理站运营能耗的效果都有着重要意义。借助MBR 工艺进行处理之后，基本上都可以满足回用甚至是达到排放水体的相关标准要求。对地铁车辆段污水而言，MBR 工艺是一种有效的污水处理措施，可以在其他地铁场段设计中推广应用。