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(fā)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(wǎng)。中國早期車輛段排水只設計了生活污水處理系統(tǒng)，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(wǎng)。中期車輛段排水設計生活污水處理系統(tǒng)和生產污水處理系統(tǒng)，污水經(jīng)過處理后排放。目前大多數(shù)車輛段設置生活污水處理系統(tǒng)、生產污水處理系統(tǒng)和中水系統(tǒng)。

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(yè)中對轉向器、列車空調濾網(wǎng)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(yè)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(xiàn)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(wěn)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(wǎng)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(huán)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(jù)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(huán)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(jié)—隔油—沉淀—氣浮處理工藝，隔油—沉淀—氣浮具有經(jīng)濟、工藝簡單、維護便利、去油顯著的優(yōu)點，采用調節(jié)—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(wěn)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(wǎng)，對于不能接入市政污水官網(wǎng)的廢水，采用調節(jié)—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(xù)作為生物處理的穩(wěn)定水源，生活污水水量較大、排放持續(xù)、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(wěn)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(xù)1 年監(jiān)測生化池中的各項水質指標，研究生化池中污染物去除規(guī)律。水質數(shù)據(jù)結果表明，總油、TCOD 的平均去除效率分別為94.8%、83.1%。研究發(fā)現(xiàn)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(jù)生產污水中物質的大小通過半透膜，從而實現(xiàn)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(jù)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(tǒng)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(wěn)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(lián)合、鹽析法和反滲透聯(lián)合、超濾和微濾聯(lián)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(tǒng)生物技術相比，MBR具有占地面積小、出水穩(wěn)定、剩余污泥量少、易于實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)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(wěn)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(fā)現(xiàn)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(wěn)定、抗沖擊負荷能力強等優(yōu)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(xù)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?；炷且环N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?；炷臋C理有壓縮雙電層作用、吸附電中和作用、吸附架橋作用、網(wǎng)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(wěn)定分散在水中的污染物轉化為不穩(wěn)定狀態(tài)，并將它們聚集成便于分離的混合物。混凝法具有經(jīng)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(yōu)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(yōu)點為：①操作簡單，運行穩(wěn)定；②出水水質穩(wěn)定效果好；③節(jié)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(wěn)定的氧化劑，需要現(xiàn)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(wǎng)，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(jīng)有很多研究成果和應用實例，調節(jié)—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。