北京地鐵車輛段及維修基地污水處理技術(shù)及其應(yīng)用

孫 正

（北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100068）

1 研究背景

以方便快捷和嚴(yán)格時(shí)效性為特點(diǎn)的軌道交通逐漸成為特大城市公共交通的主體，軌道交通車輛段及維修基地承擔(dān)著車輛架修、日常保養(yǎng)、定期清潔洗刷及所有制造車輛的檢修工作。然而，車輛段及維修基地在日常運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的生產(chǎn)及生活廢水。由于車輛段工作性質(zhì)的特殊性，導(dǎo)致污水污染物成分中含有較多的機(jī)械油類物質(zhì)。因此，研究能將含油廢水與不含油污水分開處理的廢水處理技術(shù)與系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用十分重要。

2 車輛段污廢水成分及來(lái)源

根據(jù)車輛段及維修基地污廢水來(lái)源和成分的不同，車輛段及維修基地的污廢水主要分為以下3類。

（1）生活污水。主要源于沖廁廢水、食堂含油廢水及辦公中產(chǎn)生的廢水，其中污染物主要包含COD（化學(xué)需氧量）、BOD（生化需氧量）、SS（懸浮物） 、NH3-N（氨氮含量）及植物油等。

（2）生產(chǎn)廢水。主要源于生產(chǎn)車間輪對(duì)、轉(zhuǎn)向架等零部件的清洗過程和蓄電池間在運(yùn)行中產(chǎn)生的少量堿性廢水。其中污染物主要包含懸浮物、油類物質(zhì)、金屬洗滌劑等。

（3）洗車廢水。主要源自于車輛外皮洗刷及汽車清洗，含有懸浮物、油類物質(zhì)、洗滌劑等。北京某車輛基地污、廢水排放成分及來(lái)源如表1所示。

表1 北京某車輛基地污、廢水排放成分及來(lái)源

3 污廢水處理技術(shù)

3.1 含油生產(chǎn)廢水處理技術(shù)

3.1.1 調(diào)節(jié)沉淀法

調(diào)節(jié)沉淀法污水沉淀池的主要功能是通過綜合處理城市污水中礦物顆粒和無(wú)機(jī)礦物砂粒來(lái)進(jìn)行污水沉淀。通過對(duì)該類大型沉淀池進(jìn)行配電設(shè)置，可以使其集污水溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)與污水沉淀處理功能于一體。在實(shí)際生產(chǎn)和檢修處理過程所產(chǎn)生的污水中常含有大量的難溶油分，為阻止這些污水中含油物質(zhì)直接向外排放，通?？紤]在調(diào)節(jié)沉淀池的尾部一側(cè)添加1個(gè)小型浮油集中排油管。

3.1.2 加藥氣浮法

加藥氣浮法處理技術(shù)主要用于污水預(yù)處理過程，用于去除污水中的油脂類物質(zhì)、膠狀物及其他比重接近于水的微小懸浮顆粒。在進(jìn)行污水處理的過程中，可適實(shí)地投加混凝劑（如聚合氯化鋁）。在氣浮方式上可采用溶氣氣浮，為便于系統(tǒng)管理，也可考慮選用氣浮一體化裝置。

3.2 生活污水處理技術(shù)

目前，常見的生活污水處理工藝有：生物接觸氧化法、兼氧/好氧法（A2/ O法）、序批式活性污泥法（SBR法）、曝氣生物濾池法、膜生化反應(yīng)器法（MBR法）等。

3.2.1 生物接觸氧化法

生物接觸氧化法屬于好氧生物膜法的一種，是接觸曝氣法的改良與演變。接觸氧化系統(tǒng)由池體、填料、供氣裝置、布水集水裝置等組成，如圖1所示。該方法的基本原理是，在曝氣池內(nèi)填充填料；經(jīng)曝氣的污水流經(jīng)填料層，使填料顆粒與填料上的生物膜充分接觸；在不同種類細(xì)菌的不斷代謝下，有機(jī)污染物得到分解及去除，污水得到凈化。其中，填料是好氧生物膜的載體，應(yīng)具有高孔隙率及大比表面的特點(diǎn)，填料的選擇直接影響污水處理效果，目前采用的填料種類主要是纖維狀的填料。接觸氧化工藝具有處理效率高，耐沖擊、適用性較強(qiáng)，污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)，但是生物填料需定期更換，操作繁瑣，且運(yùn)行成本高。

3.2.2 A2 / O法

A2/ O是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡(jiǎn)稱，A2/ O的工藝流程如圖2所示。這是一種前置、回流、反硝型處理工藝，生物反應(yīng)池主要由厭氧池、缺氧池和好氧池3段構(gòu)成，其特點(diǎn)是厭氧、缺氧、好氧3段功能明確，有時(shí)為加強(qiáng)脫氮除磷效果，可相應(yīng)增加某種池體。該裝置根據(jù)進(jìn)水條件和出水要求，分別設(shè)定3個(gè)池體的空間比例、反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)，保證在碳源充足（總凱氏氮TKN / COD≤0.08或BOD / TKN≥4）的情況下達(dá)到比較高的脫氮除磷效率。污水經(jīng)生化池處理后，其色度及SS得到了很大程度的去除。但污水中仍然會(huì)含有少量的SS，為進(jìn)一步減排水中的SS，并確保各項(xiàng)污染物含量能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，須在生物處理工藝后增加深度處理工藝。

3.2.3 SBR 法

SBR法是指以間歇曝氣的方式實(shí)現(xiàn)工程運(yùn)行的污水處理工藝，其主要特征是在運(yùn)行方式上具有有序、間歇的特點(diǎn)。SBR工藝設(shè)備的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體，且無(wú)污泥回流系統(tǒng)，其工藝流程如圖3所示。SBR法尤其適用于建設(shè)空間不足，流量變化大和間歇排放的場(chǎng)合。但其對(duì)于排水裝置的要求相對(duì)較高，該工藝采用的是間接式排水，其排水持續(xù)時(shí)間較短，且在排水過程中要求不能攪動(dòng)其中沉淀的污泥層，因而需要采用專用的排水設(shè)備。

3.2.4 曝氣生物濾池法

曝氣生物濾池法綜合了物理過濾、吸附和微生物代謝等多種處理技術(shù)，其工藝原理是選用具有較大比表面積、高孔隙率的濾料，在其內(nèi)部固定大量的污泥，使之能形成適宜細(xì)菌新陳代新的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到提高污泥降解效率的目的。曝氣生物濾池主要包括池體、攔截網(wǎng)、微生物載體和曝氣管4個(gè)部分，如圖4所示，池體在形式上設(shè)計(jì)為壓差翻板式，出水流動(dòng)方式為片狀出水，也可根據(jù)實(shí)際情況將其設(shè)計(jì)成圓形或者矩形；曝氣形式是在池底設(shè)置鼓風(fēng)單元。

曝氣生物濾池法具有污染物降解速度快、抗沖擊能力強(qiáng)、污泥產(chǎn)生量小等特點(diǎn)，系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定并且污泥產(chǎn)生量較少，發(fā)生污泥膨脹事故率低，但是載體造價(jià)高，載體材料選擇不佳時(shí)易堵塞床體。

3.2.5 MBR 法

MBR法是生物技術(shù)與現(xiàn)代膜分離技術(shù)相結(jié)合而衍生出的一種新型污水處理技術(shù)。其技術(shù)原理是，利用膜反應(yīng)裝置替代二沉池，實(shí)現(xiàn)過濾功能與生物反應(yīng)功能的耦合，即對(duì)生化反應(yīng)池處理后出水中的大分子有機(jī)物及活性污泥進(jìn)行有效截留，提高生化反應(yīng)池中活性污泥濃度，并且有效控制一定的水力及污泥停留時(shí)間，使截留的有機(jī)物充分反應(yīng)、降解，從而降低污水中污染物的濃度，其工藝流程如圖5所示。膜生物反應(yīng)器主要由膜組件、曝氣單元、集水單元、出水單元、計(jì)量單元組成，其中，膜組件是MBR裝置的核心組成部分，膜材料常選用超濾膜或微濾膜，對(duì)污水的處理效果起著關(guān)鍵的作用。MBR法具有設(shè)備負(fù)荷高、占地面積小、污泥產(chǎn)量低等特點(diǎn)。由于該處理工藝涉及材料包括膜組件，膜的加成會(huì)使出水水質(zhì)更好，保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。但是，系統(tǒng)成本造價(jià)也會(huì)增加，且需要一定的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

4 氣浮除油及 A2O + MBR 污水處理技術(shù)在北京地鐵車輛段及維修基地的應(yīng)用

4.1 污水處理方案

以北京地鐵磁各莊車輛段的污水為處理目標(biāo)，根據(jù)處理需求，該車輛段污水處理后的水質(zhì)可回用于沖廁、車輛沖洗。根據(jù)《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920-2020）標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到表2指標(biāo)。

表2 生活污水設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo) mg / L

磁各莊車輛段生產(chǎn)廢水（含油）最大日排水量為185 t /天（工作時(shí)間12 h），設(shè)計(jì)小時(shí)處理水量20 m3/ h；生活污水最大日排水量為120 t/天（工作時(shí)間16 h），中水系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理水量8 m3/ h。該車輛段污水處理思路是，首先將含油量較高的生產(chǎn)污水做除油預(yù)處理，然后將處理后的廢水匯入生活污水中統(tǒng)一處理。生產(chǎn)廢水處理采用氣浮除油預(yù)處理工藝，生活污水處理采用A2O + MBR處理工藝，設(shè)計(jì)工藝路線如下。

（1）含油生產(chǎn)廢水處理工藝，如圖6所示（圖中，PAC是聚合氯化鋁，PAM是聚丙烯酰胺），含油生產(chǎn)廢水首先經(jīng)過機(jī)械格柵井，通過泵二次提升后進(jìn)入廢水調(diào)節(jié)池，進(jìn)行均質(zhì)均量調(diào)節(jié)；然后進(jìn)入隔油沉淀池，隔油池主要用于分離去除廢水中漂浮狀態(tài)的難溶性油類物質(zhì)；沉淀的污泥自流至浮渣池，上面的水則進(jìn)入組合氣浮裝置，通過反應(yīng)、釋放、分離、浮選等過程去除廢水中密度接近于水的微細(xì)物質(zhì)，如懸浮狀顆粒雜質(zhì)及處于乳化狀態(tài)的油；浮渣流入浮渣池，污水經(jīng)氣浮裝置處理出水后進(jìn)入中間水池均衡水量，之后進(jìn)入核桃殼過濾器，出水自流入排放水池，定期抽排。

（2）生活污水處理工藝，如圖7所示，生活污水經(jīng)過機(jī)械格柵井，之后二次提升，進(jìn)入生活污水調(diào)節(jié)池，經(jīng)前期預(yù)曝氣處理均勻混合，后進(jìn)入生物接觸氧化濾池進(jìn)行去氮除磷處理，出水進(jìn)入MBR膜池，去除污水中的懸浮物和微小顆粒，并對(duì)污泥進(jìn)行截留，使有機(jī)物充分地反應(yīng)、降解；過濾后的出水最終進(jìn)入一個(gè)回用式水箱，在此經(jīng)消毒處理達(dá)標(biāo)回用。接觸氧化系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥則經(jīng)污泥提升泵提升至污泥收集池中，然后定期被輸送置污泥脫水裝置中進(jìn)行壓餅處理。

4.2 污水處理效果

磁各莊車輛段生化池及其他處理單元經(jīng)調(diào)試后，排放水質(zhì)參數(shù)COD＜20 mg/L、BOD＜7 mg/L、NH3-N＜8 mg/L，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)標(biāo)中對(duì)沖廁及車輛沖洗的水質(zhì)要求。目前，該車輛段污水處理工藝實(shí)際處理污廢水量約為96 m3/天，處理工藝可實(shí)現(xiàn)至少98%的中水回用率，則每月中水回用水量約為2 822.4 m3，基本上可滿足該車輛段的生產(chǎn)、綠化及生活雜用等用水需求，達(dá)到了減少排污及節(jié)水的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

將氣浮除油及A2O + MBR處理工藝與北京車輛段的污水處理工作相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了中水回用。同時(shí)，也給未來(lái)北京其他車輛段建設(shè)和落實(shí)節(jié)能降耗的理念提供了新的思路與途徑，對(duì)于北京地鐵在節(jié)能降耗大環(huán)境下發(fā)展方向的探索具有積極的意義。