王睿彤

（中國鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司 計(jì)劃統(tǒng)計(jì)部，內(nèi)蒙古 呼和浩特010020）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，鐵路運(yùn)輸輻射面逐步擴(kuò)大，鐵路系統(tǒng)內(nèi)工業(yè)廢水和生活污水的水質(zhì)和去向問題受到高度重視[1]，改善鐵路水環(huán)境質(zhì)量、加強(qiáng)污水處理設(shè)施建設(shè)完善和環(huán)保管理工作勢(shì)在必行。

近年來，我國鐵路建設(shè)得到快速發(fā)展，鐵路站段已超過5 000個(gè)，并且多數(shù)是鐵路沿線中小車站，這些中小車站大多地處偏僻，距離市區(qū)較遠(yuǎn)，周邊缺乏配套的市政污水收集系統(tǒng)[2]，污水處理規(guī)模一般較小，處理不穩(wěn)定且自動(dòng)化程度低[3]。隨著我國對(duì)分散污水治理的不斷重視和污水排放提標(biāo)改造的政策要求，鐵路企業(yè)對(duì)鐵路沿線無法接入市政管網(wǎng)的站區(qū)污水提出整改要求，須經(jīng)過處理后排放或回用，這涉及既有污水處理工藝的強(qiáng)化和現(xiàn)狀工藝的升級(jí)改造問題。一般城市污水處理廠的污水處理工藝規(guī)模大、管理要求嚴(yán)格、操作復(fù)雜，不適用于鐵路站區(qū)的小水量。因此，開發(fā)研究適合分散、小水量、出水水質(zhì)穩(wěn)定、便于完成自動(dòng)控制，集厭氧、缺氧、好氧功能于一體的新型一體式污水處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)污水高效、低耗、資源化的處理，將對(duì)鐵路沿線中小站污水綜合利用具有積極的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

在此，對(duì)某鐵路局集團(tuán)公司運(yùn)營生產(chǎn)污水排放及環(huán)保處理設(shè)施運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)查。該鐵路局集團(tuán)公司所轄沿線站區(qū)共754個(gè)，其中接入市政管網(wǎng)的站區(qū)316個(gè)，未接入市政管網(wǎng)438個(gè)。未接入市政管網(wǎng)的站區(qū)大多為直排方式，均需要對(duì)污水進(jìn)一步處理。目前，已裝污水處理設(shè)施的部分站區(qū)存在處理效果不佳、設(shè)備易出現(xiàn)故障等情況，難以保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的出水水質(zhì)。

在該鐵路局集團(tuán)公司部分車站新建一體式污水處理設(shè)施，采用固定化高效曝氣生物濾池技術(shù)(Biologi‐cal Aerated Filter，G-BAF)對(duì)污水進(jìn)行處理。通過檢測(cè)新設(shè)施安裝前后污水水質(zhì)的變化，評(píng)價(jià)污水處理設(shè)施及工藝應(yīng)用效果，為一體式污水處理設(shè)施和G-BAF工藝廣泛應(yīng)用于鐵路沿線站區(qū)污水治理提供參考。

1 鐵路沿線站區(qū)污水處理現(xiàn)狀分析

1.1 車站污水處理現(xiàn)狀

以某線路沿線7座車站為調(diào)查對(duì)象，其中2個(gè)車站污水經(jīng)化糞池處理后排入市政排水管網(wǎng)，1個(gè)車站部分污水經(jīng)土地處理工藝處理后就近排放，其余車站附近無市政管網(wǎng)，經(jīng)化糞池、厭氧生物濾池處理后排入附近溝渠，用于綠化或草地灌溉。由于處理設(shè)施運(yùn)行不穩(wěn)定，水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放難以保證，水質(zhì)一旦變化易對(duì)地下水及周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響，須經(jīng)過處理后回用或接入市政管網(wǎng)。

根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，5個(gè)車站污水需處理后達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或回用。為使出水水質(zhì)達(dá)到該要求，既有污水處理設(shè)施及工藝需要進(jìn)行提標(biāo)改造。

1.2 污水水質(zhì)狀況

該線日常運(yùn)營產(chǎn)生污水主要來自站區(qū)職工的生活污水，主要污染物為懸浮物、化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)、氨氮、動(dòng)植物油類等。鐵路局集團(tuán)公司節(jié)能環(huán)保部門分別對(duì)5個(gè)車站站區(qū)生活污水處理及排放情況展開調(diào)查，并對(duì)原水(未經(jīng)處理的污水)進(jìn)行采樣、檢測(cè)、分析，檢測(cè)結(jié)果執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的限值判定。通過對(duì)原水pH、懸浮物、COD、BOD5、氨氮、陰離子(LAS)和動(dòng)植物油類等污染因子的化學(xué)分析可知，A站的懸浮物、COD、BOD5和氨氮超標(biāo)；B站2號(hào)出水口的懸浮物、COD、BOD5和氨氮超標(biāo)；C站懸浮物、COD、BOD5和氨氮超標(biāo)；D站和E站的COD、BOD5和氨氮超標(biāo)，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可知，原水除B站1號(hào)出水口各項(xiàng)污染因子均達(dá)標(biāo)外，其余各站的COD、BOD5和氨氮均超標(biāo)，A站、B站2號(hào)及C站出水口的污水除上述指標(biāo)超標(biāo)外，懸浮物也超標(biāo)，超標(biāo)率最高可達(dá)154%?？梢姼髡緟^(qū)未經(jīng)處理的生活污水水質(zhì)較差。

2 污水處理方案比選

部分未接入市政管網(wǎng)的沿線站區(qū)已經(jīng)安裝的污水處理設(shè)施，主要以間歇式活性污泥法處理工藝(Se‐quencing Batch Reactor，SBR)和厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝(Anaeroxic-Anoxic-Oxic，A2-O)為主，運(yùn)行效果欠佳。SBR工藝的主要問題是需間歇周期運(yùn)行，對(duì)自控要求高，耗電大，處理效率不高，污泥穩(wěn)定性不佳。A2-O工藝污泥內(nèi)回流量大，能耗、基建費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)高，運(yùn)行管理要求高，一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水廠。對(duì)這3種工藝進(jìn)行比較分析，詳細(xì)對(duì)比如表2所示。

由表2可知，G-BAF工藝由于占地面積小、投資少、不需污泥回流、出水水質(zhì)好及去除率高等優(yōu)點(diǎn)，比其他工藝更適合沿線站區(qū)污水處理。

表1 各站區(qū)污水原水水質(zhì)情況

表2 污水處理工藝比對(duì)情況

3 一體式污水處理系統(tǒng)概況

3.1 工程概況

根據(jù)各站區(qū)污水的監(jiān)測(cè)結(jié)果及排放去向，選用一體式生活污水處理設(shè)施，處理對(duì)象為站區(qū)生活過程中產(chǎn)生的污水，主要降解污水中的有機(jī)污染物、氨氮等對(duì)周邊環(huán)境影響較大的污染物。安裝的污水處理設(shè)施由碳鋼焊制，為一體式的整體結(jié)構(gòu)，是一種模塊化的污水生物處理設(shè)備，主要以生物膜為凈化主體，充分發(fā)揮厭氧生物濾池、接觸氧化床等生物膜反應(yīng)器具有的生物密度大、耐污能力強(qiáng)、動(dòng)力消耗低、操作運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便的特點(diǎn)[4]。全套設(shè)備均可埋入地表下，設(shè)備上方地表可作為綠化或其他用地，不需要建房及保溫[5]。整個(gè)設(shè)備處理系統(tǒng)配有全自動(dòng)電氣控制系統(tǒng)，運(yùn)行安全可靠，平時(shí)一般不需要專人管理，只需適時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)[6]。噪音低、無異味、使用壽命長、適用范圍廣、處理效果好。所有處理構(gòu)筑物池體設(shè)置其中，有調(diào)節(jié)池、G-BAF池、消毒池、清水池，底部設(shè)置排泥泵和排泥管定期排泥，污泥排至化糞池，化糞池定期清淤外運(yùn)，排泥周期按2～3月1次，也可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況確定?，F(xiàn)場安裝情況如圖1所示。

各車站污水經(jīng)化糞池預(yù)處理后，出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，經(jīng)過G-BAF池生物處理后，再經(jīng)消毒排入清水池貯存，定期清掏，各站區(qū)工程概況如表3所示。

3.2 工藝特點(diǎn)

圖1 一體式污水處理設(shè)施現(xiàn)場安裝情況

表3 各站區(qū)新建一體式污水處理設(shè)施工程概況

G-BAF技術(shù)利用物理或化學(xué)方法將游離微生物活性限定于一定的空間區(qū)域，并使其保持活性、反復(fù)利用[7]。優(yōu)點(diǎn)是微生物密度高，反應(yīng)速度快，微生物對(duì)不同種類廢水具有專一性，可降低毒性物質(zhì)對(duì)生物的影響，產(chǎn)物分離簡單，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

處理工藝核心部分G-BAF池為4級(jí)運(yùn)行模式，第一級(jí)為厭氧池，第二、三級(jí)均為好氧池，第四級(jí)為消毒池。第一、二、三級(jí)池內(nèi)填裝采用復(fù)合聚氨酯的高效懸浮專用載體，載體中投加高效專用微生物。微生物被固定在大孔網(wǎng)狀功能化懸浮載體上，提高了傳質(zhì)速度和生物負(fù)載量，可大幅提高污染物降解速度，并自然形成厭氧、缺氧和好氧的微環(huán)境，形成有利于脫氮菌群的微環(huán)境，提高微生物對(duì)游離氨毒性的耐受性，促進(jìn)同步硝化反硝化，使其能夠高效發(fā)揮作用，處理效果更好更穩(wěn)定，處理裝置工藝流程如圖2所示。

4 一體式污水處理設(shè)施處理效果分析

4.1 水質(zhì)變化情況

污水處理設(shè)施經(jīng)過1個(gè)月的運(yùn)行和調(diào)試，狀態(tài)穩(wěn)定，出水水質(zhì)指標(biāo)具有代表性，鐵路局集團(tuán)公司節(jié)能環(huán)保部門分別于設(shè)施運(yùn)行1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月時(shí)對(duì)5個(gè)車站站區(qū)生活污水進(jìn)行現(xiàn)場采樣，并對(duì)處理后的污水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表4所示。

通過對(duì)設(shè)施運(yùn)行1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月后污水的pH、懸浮物、COD、BOD5、氨氮、LAS和動(dòng)植物油類等污染因子的分析可知，A站、B站1號(hào)和2號(hào)出水口、C站、D站和E站的pH、懸浮物、COD、BOD5、氨氮、LAS和動(dòng)植物油類在運(yùn)行1個(gè)月后，各項(xiàng)指標(biāo)均在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值范圍內(nèi)，各污染因子指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。各站區(qū)生活污水經(jīng)過1個(gè)月的處理，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)值比原水大幅下降，處理效果顯著，并且運(yùn)行3個(gè)階段的水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)變化不大，說明污水處理設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，經(jīng)過處理的水質(zhì)穩(wěn)定。

圖2 一體化污水處理裝置工藝流程

表4 各站區(qū)污水處理設(shè)施運(yùn)行不同時(shí)間出水水質(zhì)情況

4.2 污染物去除效果

為進(jìn)一步說明污水處理設(shè)施運(yùn)行后的處理效果，在污水處理設(shè)施運(yùn)行3個(gè)月后，分別從污水處理設(shè)施的入水口和出水口進(jìn)行采樣，并對(duì)污水進(jìn)行水質(zhì)分析，各站區(qū)污水處理效果如表5所示。

由表5可知，該工藝的一體式污水處理設(shè)施去除水中污染物的效果顯著。其中，懸浮物各站區(qū)去除率平均為88.84%，最大值為95.65%；COD平均為77.43%，最大值為95.31%；BOD5平均為93.62%，最大值為98.64%；氨氮平均為98.64%，最大值為99.92%；LAS平均為62.12%，最大值為86.23%；動(dòng)植物油類平均為90.86%，最大值為97.73%。

可見，G-BAF工藝及一體式污水處理設(shè)施在該鐵路沿線5個(gè)站區(qū)小水量污水處理中效果明顯，結(jié)合其占地面積小、維護(hù)運(yùn)營簡單及基建運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在地處偏遠(yuǎn)、水量小的鐵路中小站區(qū)具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

5 應(yīng)用效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

一體式污水處理設(shè)備選用集成化加工，設(shè)備部件均在加工廠流水線作業(yè)，出廠為一個(gè)完備的污水處理設(shè)備[8]，只需在現(xiàn)場連接水電管線即可投入使用，減少了現(xiàn)場的工作量，節(jié)約現(xiàn)場施工費(fèi)用并縮短工期。與傳統(tǒng)污水處理設(shè)施相比，該項(xiàng)目工程后期維護(hù)簡單，需要人力物力支撐較少，后期維護(hù)管理費(fèi)用低。同時(shí)，污水處理設(shè)施每年回收利用水資源，可節(jié)約大量新鮮用水費(fèi)用。按每日處理水量為30 m3計(jì)，如果所有污水回用，5個(gè)車站污水處理設(shè)施年回收利用水量約為6.5萬m3左右，按照水費(fèi)2.8元/m3計(jì)，每年可節(jié)約水費(fèi)18萬元左右。

表5 各站區(qū)一體式污水處理設(shè)施污染物去除效率

5.2 社會(huì)效益

一體式污水處理設(shè)備的廣泛應(yīng)用能夠改善原污水區(qū)排放造成的環(huán)境污染，使地表水體污染源得到管理，避免有毒物質(zhì)流出；同時(shí)，也能夠?yàn)檠h(huán)水提供水源，節(jié)省水資源，也為農(nóng)作物的生長提供條件。一體式污水處理設(shè)施地上空間經(jīng)回填土后可種植花卉美化站區(qū)環(huán)境[9]。項(xiàng)目的實(shí)施可改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境，提高衛(wèi)生水平，有一定的社會(huì)效益。

6 結(jié)束語

污水處理系統(tǒng)的選型是環(huán)境污染治理的一項(xiàng)重要工作，鐵路沿線中小車站相對(duì)分散，周邊基礎(chǔ)設(shè)施不完善，缺少污水收集和處理系統(tǒng)，而一體式生活污水處理設(shè)施具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定、便于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)[10]，適應(yīng)這些地區(qū)污水排放特點(diǎn)。同時(shí)，一體式污水處理設(shè)施在投入資金、基建設(shè)施、工程建設(shè)周期、操作性等方面具有優(yōu)勢(shì)[11]，污水處理效果明顯，在鐵路沿線中小站區(qū)具有一定的推廣價(jià)值。