竇文霞

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北 武漢 430063)

鐵路危險物品貨車運輸?shù)拇蠖酁樯榛铩⑶杌?、磷化物、鉛化物、氟化物等無機物，洗刷污水主要產(chǎn)生于危險品貨運站(庫)對運輸危險品的車輛、倉庫、裝卸站臺的沖洗。因危險品種類繁多，且在不同時間內(nèi)運送的貨物品種變化較大，采用常規(guī)處理工藝存在投資高、占地面積大、運行費用高、處理效果不穩(wěn)定、管理不便等缺陷。因此，有必要研究具有抗沖擊負(fù)荷能力強、維護管理簡便的危險物品貨洗污水處理工藝。

1 污水特征及處理現(xiàn)狀

1.1 污水特征

在鐵路運輸中，危險貨物按其主要危險性和運輸要求分為九類:爆炸品，壓縮氣體和液化氣體，易燃液體，易燃固體、自燃物品和遇濕易燃物品，氧化劑和有機過氧化物，毒害品和感染性物品，放射性物品，腐蝕品，雜類。貨車洗刷污水的污染源是裝卸的各類貨物，洗車污水的水質(zhì)與車體所裝載的貨物品種、污染及清掃程度有關(guān)，總的可分為無機和有機兩大類。無機物主要有砷化物、氰化物、磷化物、鉛化物、氟化物等30多種。裝載的無機劇毒物由于包裝嚴(yán)密，大多無撒漏，對車體無污染;而一般性無機毒品，種類多，毒性不大，往往不被人重視，有的包裝質(zhì)量較差，撒漏也較嚴(yán)重，易對車體造成污染［1］。

貨車洗刷的耗水量與車體污染物性質(zhì)、污染程度及洗刷方法等因素有關(guān)。裝載毒性大(農(nóng)藥等)或比較污穢的貨車洗刷耗水量較多，反之則少，機械化洗刷較人工洗刷耗水量多，需要化學(xué)藥劑浸泡較僅用清水清洗耗水量多，水壓低耗水量多。洗刷污水量根據(jù)日平均洗刷車輛數(shù)和每輛車洗刷用水量計算確定。

1.2 污水處理現(xiàn)狀

在鐵路系統(tǒng)內(nèi)，對危險物品貨車洗刷污水開展了一些研究，并在工程設(shè)計中得到應(yīng)用。

成都東站貨洗廢水處理設(shè)施改造前為生物轉(zhuǎn)盤工藝，處理能力不足，導(dǎo)致污水超標(biāo)排放［2］，后來選擇射流曝氣工藝進行改造擴能。該工藝是利用充氧泵加壓經(jīng)射流器注人曝氣池，懸浮在水中的活性污泥為主體，微生物和污水充分接觸，達(dá)到污水凈化的目的，處理工藝見圖1。

圖1 成都東站貨洗廢水處理工藝

由于洗刷的貨車種類變化大，廢水水質(zhì)不穩(wěn)定，有時存在營養(yǎng)不足，毒品車廢水抑制活性污泥的生長，污泥沉降比偏低，為此，該站貨洗所配有監(jiān)測pH、SS、COD等常規(guī)監(jiān)測設(shè)備及監(jiān)測人員，根據(jù)監(jiān)測進、出水水質(zhì)，及時調(diào)整曝氣時間、污泥回流量、以及進、出水量，并投加營養(yǎng)，確保廢水處理后達(dá)標(biāo)排放，這對污水處理的管理要求很高，一線的管理操作人員必須具有良好的專業(yè)素養(yǎng)。

蘇州西站采用物化為核心的處理工藝［3－4］，見圖2。

圖2 蘇州西站廢水處理工藝

該工藝中氣浮是傳統(tǒng)的物理化學(xué)處理方法，它通過投加混凝劑，使水中的懸浮固體、膠體與混凝劑反應(yīng)，通過沉淀或氣浮等手段，將部分污染物質(zhì)從水中分離出來。出水達(dá)到TB/T3007—2000《鐵路回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。由于物化工藝是基于物理化學(xué)反應(yīng)原理，該工藝對氣浮池的加藥量、濾池的反沖洗周期以及活性炭吸附池的再生均有嚴(yán)格的要求，水處理成本較高，必須加以優(yōu)化。

2 污水處理發(fā)展趨勢

目前，節(jié)約水資源技術(shù)的研究在路內(nèi)外得到了高度重視和長足發(fā)展，鐵路危險物品貨洗污水處理須朝以下方向發(fā)展:

(1)科學(xué)化:污水處理不僅重視主體單元反應(yīng)器設(shè)計，而且注重預(yù)處理、附屬設(shè)備等其他常規(guī)設(shè)施的設(shè)計。以預(yù)處理、附屬設(shè)備等作為核心反應(yīng)器的配套措施，可以調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的負(fù)荷，為污水處理的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)及回用奠定基礎(chǔ)。

(2)高效化:節(jié)省占地、提高處理效率是近年來水處理研究領(lǐng)域的發(fā)展潮流，在處理效果滿足環(huán)保要求的條件下，合理的進行反應(yīng)器的組合，引入人工強化技術(shù)，節(jié)省占地、提高處理效率是處理工藝必須重點研究的問題。

(3)系統(tǒng)化:污水處理是一個系統(tǒng)工程，反應(yīng)器的串連或并聯(lián)，不同反應(yīng)器之間的相互聯(lián)系直接影響著污水處理效果，用系統(tǒng)科學(xué)的分析方法去研究和解決危險物品貨洗污水處理的問題。

(4)資源化:污水資源化既可減輕水資源供應(yīng)負(fù)荷，又能削減水污染負(fù)荷，具有公益性、社會性、超前性等特點，是污水處理技術(shù)必然的發(fā)展方向。

3 研究重點及推薦工藝

根據(jù)貨洗污水的特點，選擇的污水處理方法與工藝流程，應(yīng)有較大適應(yīng)性，調(diào)節(jié)緩沖污水水力負(fù)荷和毒物負(fù)荷的急劇變化。

3.1 研究重點

(1)危險貨洗廢水水量、水質(zhì)和危險污染物調(diào)查分析:對既有危險貨洗廢水處理現(xiàn)狀調(diào)查，收集水量水質(zhì)等運營數(shù)據(jù)存在的問題及解決辦法。

(2)鐵路危險物品貨車清洗污水處理工藝研究:針對達(dá)標(biāo)排放和回用兩種情況分別研究不同的處理工藝單元以及設(shè)計參數(shù)，確保工藝的先進性、可行性和經(jīng)濟性。

(3)建立運行管理及效益評估體系:通過對基建投資、運營管理費用的分析，對單位水量的基建投資成本、運營管理費用給出參考值，并與其他處理工藝的費用進行比較。

3.2 推薦工藝

經(jīng)綜合國內(nèi)外類似污水處理試驗研究經(jīng)驗，初步擬定物化、生化處理工藝流程進行平行試驗、對比分析研究，進水水質(zhì)參照已建工程，出水達(dá)到TB/T3007—2000《鐵路回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，見表1。

表1 設(shè)計進出水污水水質(zhì) ρ/(mg·L－1)

(1)物化處理工藝:見圖3。

圖3 物化處理工藝流程

采用上述工藝，經(jīng)過處理后的污水，其污染物指標(biāo)能達(dá)標(biāo)排放，但不能確保滿足回用水水質(zhì)要求。本課題重點研究微電解工藝對危險物品貨車洗刷污水處理效果。

微電解技術(shù)處理是污水電化學(xué)反應(yīng)方法的一種，廢水經(jīng)微電解反應(yīng)后產(chǎn)生了大量的新生態(tài)［H］和Fe2+，能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，同時，使廢水中某些不飽和發(fā)色基團的雙鍵斷裂，使發(fā)色基團破壞而去除色度。由于Fe2+的不斷生成，能有效地克服陽極的極化作用，從而促進鐵的電化學(xué)腐蝕，使 Fe2+大量溶入溶液，形成鐵的單核絡(luò)合物，這種絡(luò)合物具有較高的吸附絮凝活性，能有效地吸附廢水中的有機物質(zhì)。另外，在微原電池周圍電場作用下，廢水中以膠體狀態(tài)存在的污染物質(zhì)可在極短時間內(nèi)完成電泳沉積過程。采用二氧化氯對污水進行消毒，同時也起到降低由于電解反應(yīng)增加的污水出水色度指標(biāo)，確保達(dá)標(biāo)排放。其缺點是采用電解反應(yīng)器，單位水量耗能高。

(2)生化處理工藝:見圖4。

圖4 生化處理工藝流程

水解酸化池屬于升流式反應(yīng)器，污水由反應(yīng)器底部進入反應(yīng)器，顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)迅速被生物膜截留和吸附，這是一個物理過程的快速反應(yīng)，一般只要幾秒到幾十秒即可完成。截留下來的物質(zhì)吸附在生物膜的表面，慢慢地被分解代謝。其在系統(tǒng)內(nèi)的停留時間要大于水力停留時間。在大量水解細(xì)菌的作用下將不溶性有機物水解為溶解性物質(zhì)，同時在產(chǎn)酸菌的協(xié)同作用下將大分子物質(zhì)、難于生物降解物轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)，重新釋放到液體中，在較高的水力負(fù)荷下隨水流出系統(tǒng)。水解酸化池的優(yōu)勢菌群是厭氧微生物，以兼性菌為主，污水經(jīng)水解酸化反應(yīng)后，可生化性得到顯著提高。

膜生物反應(yīng)器是將活性污泥法和超濾膜法相結(jié)合的污水處理工藝，由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合而成，以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度，減少污水處理設(shè)施占地，并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。MBR是膜分離技術(shù)與生物處理法的高效結(jié)合。經(jīng)過膜生物反應(yīng)器后出水采用紫外線消毒，具有殺菌效率高、接觸時間短的特點，而且不會產(chǎn)生有機鹵化物，操作安全、方便。該工藝是比較高效的處理工藝。

4 結(jié)語

開展危險物品貨車清洗污水處理及重復(fù)利用研究，實現(xiàn)污水資源化，是我國鐵路節(jié)能減排需采取的有效措施之一。通過開展“調(diào)節(jié)沉淀+微電解反應(yīng)器+過濾”物化處理工藝的研究，重點研究該工藝各單元對污染物的去除率;開展“水解酸化+膜生物反應(yīng)器”生化處理工藝的研究，在采用水解酸化池替代傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)沉淀池進行前處理，后續(xù)采用膜生物反應(yīng)器。經(jīng)過處理后的污水能在最優(yōu)運營費用下回用，實現(xiàn)污水資源化。通過建立示范工程，并在相應(yīng)的貨洗所推廣使用，降低污水處理投資與運營費用，具有良好的應(yīng)用前景。

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