肖萍

（陜西城際鐵路有限公司，陜西 西安 710016）

截至2021 年底，中國(guó)大陸開通軌道交通運(yùn)營(yíng)線路283 條，運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度9 206.8 km，其中地鐵運(yùn)營(yíng)線路7 209.7 km，占比78.3%，中國(guó)軌道交通正在迅速發(fā)展。隨著地鐵線路會(huì)越來越多，地鐵車輛段產(chǎn)生的生產(chǎn)污水也越來越多。地鐵車輛段是地鐵車輛的運(yùn)營(yíng)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(chǎn)污水、雨水，雨水儲(chǔ)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(guó)早期車輛段排水只設(shè)計(jì)了生活污水處理系統(tǒng)，采用中和—絮凝—隔油—沉淀—?dú)飧　^濾等處理工藝，達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)后就近排入市政管網(wǎng)。中期車輛段排水設(shè)計(jì)生活污水處理系統(tǒng)和生產(chǎn)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(shè)置生活污水處理系統(tǒng)、生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)和中水系統(tǒng)。

1 地鐵車輛段污水特點(diǎn)

生產(chǎn)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(duì)轉(zhuǎn)向器、列車空調(diào)濾網(wǎng)等進(jìn)行清洗和更換，廢水中主要包含潤(rùn)滑劑、有機(jī)油等。

由于地鐵車輛段的作業(yè)檢修具有周期性，因此生產(chǎn)廢水為間斷性排放。車輛段生產(chǎn)污水具有較高的SS和石油類物質(zhì)，具有油類、酚、有機(jī)酸、脂類等230多種的有機(jī)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(shí)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(jié)構(gòu)，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(chǎn)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(huì)形成油膜，堵塞空氣以及水分進(jìn)入土壤中，危害農(nóng)作物的生長(zhǎng)；②含油廢水進(jìn)入水體后會(huì)在水面上形成油膜，空氣中的氧氣難溶解于水中，水生動(dòng)植物缺氧會(huì)導(dǎo)致死亡；③含油廢水進(jìn)入污水管網(wǎng)會(huì)對(duì)管道及附屬設(shè)備以及污水處理廠都會(huì)造成影響。按照環(huán)保以及污水排放要求，車輛段產(chǎn)生的污水要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放，根據(jù)污水的特點(diǎn)，選擇合適的處理工藝，保障車輛段污水排水符合要求與標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響。

2 生產(chǎn)污水的處理方法

2.1 目前車輛段常用處理工藝

通過文獻(xiàn)及調(diào)研[4]，了解目前地鐵車輛段污水處理工藝，結(jié)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(chǎn)檢修廢水主要使用調(diào)節(jié)—隔油—沉淀—?dú)飧√幚砉に嚕粲汀恋怼獨(dú)飧【哂薪?jīng)濟(jì)、工藝簡(jiǎn)單、維護(hù)便利、去油顯著的優(yōu)點(diǎn)，采用調(diào)節(jié)—隔油—沉淀—?dú)飧」に囂幚淼罔F車輛段生產(chǎn)廢水，一般出水能夠達(dá)到三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。如果不采用過濾措施的話，不能保障出水水質(zhì)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(zhì)，但當(dāng)水質(zhì)較差時(shí)，活性炭吸附很快會(huì)達(dá)到飽和，對(duì)吸附材料進(jìn)行更換或者再生的頻率就會(huì)增加，相應(yīng)成本就會(huì)增加。部分車輛段選擇絮凝—沉淀—?dú)飧√幚矸椒ǎ罔F車輛段選址一般比較偏遠(yuǎn)，建設(shè)初期許多車輛段附近還未建設(shè)市政官網(wǎng)，對(duì)于不能接入市政污水官網(wǎng)的廢水，采用調(diào)節(jié)—隔油沉淀—?dú)飧　^濾—消毒這種處理方法具有藥劑消耗量大、運(yùn)行成本高、處理效果差、且會(huì)產(chǎn)生大量污泥的缺點(diǎn)。

2.2 生物法

采用生物法處理地鐵車輛段生產(chǎn)污水，就是利用微生物自身的代謝能力降解廢水中的有機(jī)物，從而降低廢水中的有機(jī)物。生物法效率高，成本低，能夠大面積應(yīng)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(chǎn)廢水和生活污水結(jié)合起來進(jìn)行生物處理[5]。楊知?jiǎng)椎萚6]采用馴化后的好氧污泥處理含油廢水，運(yùn)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(cè)生化池中的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，研究生化池中污染物去除規(guī)律。水質(zhì)數(shù)據(jù)結(jié)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(shù)

膜分離技術(shù)是指在壓力作用下根據(jù)生產(chǎn)污水中物質(zhì)的大小通過半透膜，從而實(shí)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(diǎn)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(shù)處理過程無需添加藥劑，占用空間小，二次污染小，處理費(fèi)用低，自動(dòng)化程度高，膜能夠抑制進(jìn)料中存在的其他污染物，使膜技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)相比更有競(jìng)爭(zhēng)力[9]。其中，陶瓷膜的工藝簡(jiǎn)便，水油分離效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定[10]。有機(jī)膜親水性好，成本低。

表2 不同膜分離特點(diǎn)

宋紀(jì)委等[11]利用超濾處理含油廢水，處理之后廢水中油的質(zhì)量濃度為0.13 mg/L，懸浮物平均質(zhì)量濃度為0.67 mg/L，出水水質(zhì)較好。但膜容易污染，不耐腐蝕，單一的膜技術(shù)不能解決廢水的處理問題。對(duì)此，可將膜技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)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(yīng)器，是將膜分離技術(shù)與活性污泥結(jié)合起來的水處理技術(shù)。與傳統(tǒng)生物技術(shù)相比，MBR具有占地面積小、出水穩(wěn)定、剩余污泥量少、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)勢(shì)。王寶蓮等[12]采用MBR 技術(shù)處理含油廢水，廢水中難降解的大分子物質(zhì)得到有效去除，出水水質(zhì)穩(wěn)定并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。王澤正等[13]采用MBR 技術(shù)處理含油廢水，以COD 和氨氮作為主要研究的污染指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)MBR 分離效果顯著，出水水質(zhì)好，膜的截留使活性污泥攔截在反應(yīng)器中，增加了污泥的質(zhì)量濃度，且還具有工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、處理效率高、出水穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

采用該工藝處理后出水水質(zhì)能達(dá)標(biāo)排放，但生化處理和MBR 處理造價(jià)高，占地面積大，膜材料造價(jià)較高，由于膜污染會(huì)造成出水量下降，需要定期清洗，會(huì)造成能耗和膜損耗，這些因素都會(huì)造成費(fèi)用升高，而且車輛段生產(chǎn)廢水量少、間斷排放的特點(diǎn)致使生物處理不能連續(xù)運(yùn)行。

2.5 高級(jí)氧化組合技術(shù)

對(duì)于車輛段生產(chǎn)污水，也可以利用高級(jí)氧化技術(shù)進(jìn)行處理，高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)于高COD 含油廢水處理效果最明顯，常見的高級(jí)氧化主要有電化學(xué)法、光催化氧化法、臭氧法。

高級(jí)氧化技術(shù)一般與混凝組合處理含油廢水。混凝是一種常見的去除難降解有機(jī)物的技術(shù)，對(duì)COD 和氨氮的去除效果顯著?；炷臋C(jī)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(jī)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(xué)劑使穩(wěn)定分散在水中的污染物轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定狀態(tài)，并將它們聚集成便于分離的混合物?；炷ň哂薪?jīng)濟(jì)、處理效率高的特點(diǎn)，而深度處理芬頓氧化、臭氧催化氧化、光催化氧化都能夠產(chǎn)生·OH，具有很強(qiáng)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(dá)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(jí)氧化技術(shù)處理組合生產(chǎn)廢水優(yōu)點(diǎn)為：①操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定；②出水水質(zhì)穩(wěn)定效果好；③節(jié)水率高；④高效、無二次污染。缺點(diǎn)為：①投資及運(yùn)行成本用高；②對(duì)工藝條件要求嚴(yán)格；③臭氧是不穩(wěn)定的氧化劑，需要現(xiàn)場(chǎng)制造；④產(chǎn)生污泥多。

3 展望

對(duì)于地鐵車輛段所產(chǎn)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(jìn)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(yīng)用實(shí)例，調(diào)節(jié)—隔油—沉淀—?dú)飧　^濾是車輛段廢水較常用的處理工藝，高級(jí)氧化技術(shù)、膜技術(shù)、生物技術(shù)、MBR 技術(shù)、氣浮組合技術(shù)對(duì)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(chǎn)、方便回收、便于維護(hù)的技術(shù)與方法仍然是地鐵生產(chǎn)廢水處理的主要研究?jī)?nèi)容。