黃焱歆，范英宏，張繼杰

(中國鐵道科學研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

旅客列車集便器污水處理方案探討

黃焱歆，范英宏，張繼杰

(中國鐵道科學研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

隨著動車組的大量開行和我國鐵路旅客列車密閉式廁所改造規(guī)劃的實施，鐵路行業(yè)將會產(chǎn)生大量的集便器污水。由于我國地域遼闊，不同地區(qū)的城市污水處理廠規(guī)模不同，集便器集便污水應根據(jù)具體情況采用不同的處理方案。對于市政管網(wǎng)和城市污水處理廠完善的地區(qū)，可經(jīng)過預處理后納入市政管網(wǎng)統(tǒng)一處理；對于有些城市鐵路站段的集便污水需要建污水處理設施進行單獨處理。本文對目前集便污水的處理進行了分析，探討了集便污水幾種處理技術及處理方案，為今后集便污水的處理提供依據(jù)。

集便污水；污水水質；化糞池；厭氧池

1 概述

長期以來，鐵路旅客列車一直使用直排式廁所，對沿線環(huán)境造成污染。隨著列車運行速度的增加，為了保證列車運行的安全及改善鐵路沿線環(huán)境，世界上許多發(fā)達國家從上世紀60年代開始試用加裝集便器，到七八十年代開始大量安裝集便器，同時在站段建設地面固定卸污設施及處理設施。我國從2007年開始高鐵和客運專線陸續(xù)建成通車，大量開行的動車組均加裝集便器，在動車所和高鐵站都設置了固定真空卸污設施。為了進一步改善鐵路沿線環(huán)境，根據(jù)原鐵道部“鐵路旅客列車密閉式廁所改造規(guī)劃”，對普速列車也逐漸加裝集便器，這樣在普速車站和車輛段也將會產(chǎn)生大量的列車集便器污水。相比其它污水，集便器集便污水污染物濃度高，必須經(jīng)過處理才能滿足排放要求，因此對列車集便器集便污水進行處理已經(jīng)成為鐵路給排水設計、鐵路環(huán)保工作迫在眉睫的問題。

2 國內(nèi)外旅客列車集便器污水處理技術及處理方式

國外旅客列車集便器污水的排放及處理，根據(jù)不同情況，采用不同的處理工藝流程。排入城市市政管網(wǎng)的污水經(jīng)簡單處理，排入自然水體的污水經(jīng)過處理設施深度處理。污水處理設施的主要作用是將集便污水處理后達到環(huán)保要求的排放標準，然后排入市政管網(wǎng)或受納水體。由于發(fā)達國家，尤其是歐美國家城市污水管網(wǎng)及處理系統(tǒng)非常完善，加之人口相對較少，列車集便污水量相對較少，因此歐美國家一般采用進市政管網(wǎng)的處理方案[1]。法國高速動車段內(nèi)列車排污設施貯存罐中的集便污水，通過壓縮空氣送入城市下水道，為了達到規(guī)定的排放標準，必要時進行稀釋，這些污水由城市污水處理設施統(tǒng)一處理。日本集便污水處理分兩種情況：一是簡單處理后排入城市下水道；另一種是經(jīng)較徹底的處理后排入江河湖海中。此時污水排放標準要比排至城市市政管網(wǎng)更嚴格，而且還要與地方環(huán)保部門協(xié)商取得同意。國外常用的深度處理方法主要有沼氣發(fā)酵、活性污泥、電解氣浮、MBR等方法。其中日本新干線多采用膜生物反應器、活性炭吸附等處理技術，韓國則多采用電解氣浮法處理。

目前我國許多站段集便污水一般是經(jīng)過化糞池或厭氧池簡單處理后排入市政管網(wǎng)，真正建污水處理設施的比較少。當前我國旅客列車集便污水處理方式主要有：(1)經(jīng)化糞池或厭氧池簡單處理，集便污水與站段內(nèi)其它污水混合后稀釋排放，排入城市管網(wǎng)進入污水處理廠。(2)經(jīng)化糞池或厭氧池簡單處理，上清液直接經(jīng)城市污水管網(wǎng)排入污水處理廠。(3)如果站段周邊無城市管網(wǎng)，而卸污作業(yè)量又少，由城市環(huán)衛(wèi)統(tǒng)一收集至城市糞便消納站處理。(4)很少一些站段采用了生化處理方法，進行深度處理。

對于集便污水進行深度處理，國內(nèi)許多學者對有關技術的應用進行了研究。其中有采用“厭氧折流板+移動生物床反應器+膜生物反應器”工藝對列車集便污水COD去除率進行了試驗研究[2]；還有采用“ABR+SBR+厭氧氨氧化+SBR”組合工藝，對列車集便污水通過SBR亞硝化作用去除高濃度氨氮、通過厭氧氨氧化工藝等進行了試驗研究[4]。在實際工程中某新建客運專線整備所采用水解酸化預曝氣、SBR法污水處理工藝來處理集便污水，污水經(jīng)過處理、過濾、消毒后，回用于客車集便器的清洗和污水管道的沖洗，剩余中水排到站區(qū)附近的既有排水管道內(nèi)[5]。濟南車輛段列車集便污水與其它污水混合后集中處理，處理工藝為厭氧+好氧組合工藝。厭氧工藝采用消化池，共 2 座。好氧工藝為間歇運行工藝，曝氣池為密閉式射流曝氣裝置。廢水在池內(nèi)環(huán)形流動，每個周期曝氣 3 h,每天運行1個周期[6]。

3 我國旅客列車集便器污水處理方案可行性分析

3.1 排入市政管網(wǎng)方案分析

如上所述目前國內(nèi)很多站段的做法是直接經(jīng)化糞池或厭氧池簡單處理后排入城市污水管網(wǎng)，由于集便器污水有機物濃度、氨氮濃度、SS 都很高，處理難度大。排入市政管網(wǎng)的水質應滿足CJ 343—2010《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》，即 ：COD濃度不超過500 mg/L，NH3-N不超過45 mg/L，磷酸鹽(以P計)不超過8 mg/L。而旅客列車集便器污水COD濃度在4 000～7 000 mg/L之間，如果要達到要求除了采用相應的生物方法處理外，還要采用稀釋的辦法，需要的水量較大。另外我國城市污水處理設施還發(fā)展不夠完善，許多車輛段周邊沒有相應的城市管網(wǎng)，要排入市政管網(wǎng)，需要的管網(wǎng)投資比較高，收納的集便污水數(shù)量有限。采用吸糞車送到市政污水處理廠，工作能力不能滿足鐵路運行的需求。以新建客運專線動車整備所為例, 該整備所距離市政污水處理廠消納站大約5 km，采用吸糞車卸污并運到市政污水處理廠重力自卸；往返需要 1個多小時。采用5 m3的吸糞車, 每列普速客車產(chǎn)生的污物量需要吸糞車2輛次。按5列客車卸污，需要吸糞車10輛次，車輛購置費用高，車輛的運行、維修保養(yǎng)費用也不低。從鐵路自身經(jīng)濟角度考慮，如果一個城市有多處列車卸污點，當?shù)竭_一定量時，鐵路部門自建污水處理系統(tǒng)可能更合算。

3.2 交由環(huán)衛(wèi)部門處理方案分析

不同城市糞便消納站處理費用差別很大，每噸集便污水處理費用約30元～80元，甚至更高，集便污水如果交由地方環(huán)衛(wèi)處理，全國客車加裝集便器后，污水處理費用將是一筆巨大的開支。而且從工作效率來講，也不能適應當前列車開行的需要。

3.3 建設污水處理廠單獨處理方案分析

鐵路高濃度集便污水的污染物濃度是普通生活污水的幾十倍，已有的國內(nèi)技術多為傳統(tǒng)的厭氧、好氧生物處理技術，膜生物處理技術及生化處理技術。由于我國國土面積大，不同車型的列車集便器污水濃度范圍變化大，當不同類型的列車匯集在動車段(所)或車輛段排泄污水時，集便污水與其它污水匯合在一起進行處理也是一種方式，集便器污水主要水質指標濃度范圍是選擇污水處理工藝選擇的關鍵因素。目前國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的列車集便器污水各種污染物濃度的計算方法和污水水質參考范圍，從而限制了相關的污水處理工藝的研究。因此，應根據(jù)不同情況進行污水水質分析，確定合理的技術參數(shù)，確定一個合理的處理工藝。同時集便污水處理要兼顧臭氣處理，對臭氣防治和處理也是面臨一大難題，而化糞池或厭氧池從設計角度進行防臭以及脫臭也是未來一個發(fā)展方向。

目前我國集便污水，在一些大中城市都有城市污水處理廠，有條件時可納入到市政管網(wǎng)排入到污水處理廠。一些車輛段、動車所集便污水水量不大，通過化糞池或厭氧池處理，并經(jīng)合流稀釋后就近排入市政管網(wǎng)。但是當集便污水量增大時，如果濃度較大必將沖擊市政污水處理廠的處理負荷。而采用環(huán)衛(wèi)部門接收處理隨著污水量的增加日益不能滿足列車開行的需要。因此，對一些車站、客整所、車輛段需要單獨處理集便污水，可以統(tǒng)一建設一個污水處理站。在二級生化法處理的基礎上，再增加過濾、消毒工藝，污水處理站不僅處理污水，還需要處理臭氣，所以需要一定的建設投資與運營費用。處理后的水就可用于沖洗客車集便器及管道系統(tǒng)，盡量減少了污水排放量, 還可節(jié)省水資源。從“非典”流行病史證明，分散處理集便污水對疾病傳播源控制至關重要。也有助于提高社會各界對鐵路部門社會責任感的認同，提高鐵路的社會和企業(yè)形象。

4 結論與建議

綜上所述，集便器污水污染物濃度高，必須處理才能排放。對集便器污水處理要根據(jù)不同情況采取不同的處理方案。在市政管網(wǎng)可以利用、城市污水處理廠能容納的條件下，集便器污水上清液經(jīng)過處理達到城市管網(wǎng)排放標準后，可以進入城市管網(wǎng)排入污水處理廠統(tǒng)一處理，而預處理的沉淀物可以送入城市消納站統(tǒng)一處理或地方環(huán)衛(wèi)處理，這樣費用將大大降低。在城市污水處理廠無法接納的條件下，需要依據(jù)污水的水質，因地制宜的選擇污水處理工藝，在處理工藝的選擇上要兼顧臭氣處理，經(jīng)過處理后達標排放，預處理產(chǎn)生的沉淀物質可由地方環(huán)衛(wèi)部門統(tǒng)一處理。

[1] 鐵道部環(huán)境保護考察團.國外鐵路環(huán)境保護工作[J].鐵道勞動安全衛(wèi)生與環(huán)保，2003,30(1):5-8.

[2] 張繼杰，黃焱歆.列車集便器污水處理設備研究[J].鐵道勞動安全衛(wèi)生與環(huán)保，2006，33(3)：131-134．

[3] 王亮.SBR工藝在旅客列車集便器污水處理中的應用研究[D].成都：西南交通大學，2007．

[4] 楊俊峰.旅客列車集便器厭氧氨氧化生物脫氮試驗研究[D].成都：西南交通大學，2007．

[5] 儲柱全.動車段、所集便器污水處理技術分析[J].鐵道勘測與設計，2010(5):252-254.

[6] 賀占民，杜秀玲.客車集便器污水處理方案研究和設計應用[J].鐵道勘查，2005(3)：92-94.

[7] 黃焱歆, 張繼杰.鐵路集便器污水處理技術的探討[ J] .鐵道勞動安全衛(wèi)生與環(huán)保, 2005, 32(5):212-215.

2095-1671(2016)01-0005-03

2016-01-22；

2016-02-03

中國鐵道科學研究院基金項目《真空機組遠程監(jiān)控集中管理系統(tǒng)》(編號：2013YJ066)。

黃焱歆(1969—)，女，吉林人，研究員，從事環(huán)境保護工作。

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