铁路危险物品货洗污水处理工艺现状及展望

窦文霞

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063)

铁路危险物品货车运输的大多为砷化物、氰化物、磷化物、铅化物、氟化物等无机物，洗刷污水主要产生于危险品货运站(库)对运输危险品的车辆、仓库、装卸站台的冲洗。因危险品种类繁多，且在不同时间内运送的货物品种变化较大，采用常规处理工艺存在投资高、占地面积大、运行费用高、处理效果不稳定、管理不便等缺陷。因此，有必要研究具有抗冲击负荷能力强、维护管理简便的危险物品货洗污水处理工艺。

1 污水特征及处理现状

1.1 污水特征

在铁路运输中，危险货物按其主要危险性和运输要求分为九类:爆炸品，压缩气体和液化气体，易燃液体，易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品，氧化剂和有机过氧化物，毒害品和感染性物品，放射性物品，腐蚀品，杂类。货车洗刷污水的污染源是装卸的各类货物，洗车污水的水质与车体所装载的货物品种、污染及清扫程度有关，总的可分为无机和有机两大类。无机物主要有砷化物、氰化物、磷化物、铅化物、氟化物等30多种。装载的无机剧毒物由于包装严密，大多无撒漏，对车体无污染;而一般性无机毒品，种类多，毒性不大，往往不被人重视，有的包装质量较差，撒漏也较严重，易对车体造成污染［1］。

货车洗刷的耗水量与车体污染物性质、污染程度及洗刷方法等因素有关。装载毒性大(农药等)或比较污秽的货车洗刷耗水量较多，反之则少，机械化洗刷较人工洗刷耗水量多，需要化学药剂浸泡较仅用清水清洗耗水量多，水压低耗水量多。洗刷污水量根据日平均洗刷车辆数和每辆车洗刷用水量计算确定。

1.2 污水处理现状

在铁路系统内，对危险物品货车洗刷污水开展了一些研究，并在工程设计中得到应用。

成都东站货洗废水处理设施改造前为生物转盘工艺，处理能力不足，导致污水超标排放［2］，后来选择射流曝气工艺进行改造扩能。该工艺是利用充氧泵加压经射流器注人曝气池，悬浮在水中的活性污泥为主体，微生物和污水充分接触，达到污水净化的目的，处理工艺见图1。

图1 成都东站货洗废水处理工艺

由于洗刷的货车种类变化大，废水水质不稳定，有时存在营养不足，毒品车废水抑制活性污泥的生长，污泥沉降比偏低，为此，该站货洗所配有监测pH、SS、COD等常规监测设备及监测人员，根据监测进、出水水质，及时调整曝气时间、污泥回流量、以及进、出水量，并投加营养，确保废水处理后达标排放，这对污水处理的管理要求很高，一线的管理操作人员必须具有良好的专业素养。

苏州西站采用物化为核心的处理工艺［3－4］，见图2。

图2 苏州西站废水处理工艺

该工艺中气浮是传统的物理化学处理方法，它通过投加混凝剂，使水中的悬浮固体、胶体与混凝剂反应，通过沉淀或气浮等手段，将部分污染物质从水中分离出来。出水达到TB/T3007—2000《铁路回用水水质标准》。由于物化工艺是基于物理化学反应原理，该工艺对气浮池的加药量、滤池的反冲洗周期以及活性炭吸附池的再生均有严格的要求，水处理成本较高，必须加以优化。

2 污水处理发展趋势

目前，节约水资源技术的研究在路内外得到了高度重视和长足发展，铁路危险物品货洗污水处理须朝以下方向发展:

(1)科学化:污水处理不仅重视主体单元反应器设计，而且注重预处理、附属设备等其他常规设施的设计。以预处理、附属设备等作为核心反应器的配套措施，可以调节水质水量，减轻后续处理构筑物的负荷，为污水处理的稳定达标及回用奠定基础。

(2)高效化:节省占地、提高处理效率是近年来水处理研究领域的发展潮流，在处理效果满足环保要求的条件下，合理的进行反应器的组合，引入人工强化技术，节省占地、提高处理效率是处理工艺必须重点研究的问题。

(3)系统化:污水处理是一个系统工程，反应器的串连或并联，不同反应器之间的相互联系直接影响着污水处理效果，用系统科学的分析方法去研究和解决危险物品货洗污水处理的问题。

(4)资源化:污水资源化既可减轻水资源供应负荷，又能削减水污染负荷，具有公益性、社会性、超前性等特点，是污水处理技术必然的发展方向。

3 研究重点及推荐工艺

根据货洗污水的特点，选择的污水处理方法与工艺流程，应有较大适应性，调节缓冲污水水力负荷和毒物负荷的急剧变化。

3.1 研究重点

(1)危险货洗废水水量、水质和危险污染物调查分析:对既有危险货洗废水处理现状调查，收集水量水质等运营数据存在的问题及解决办法。

(2)铁路危险物品货车清洗污水处理工艺研究:针对达标排放和回用两种情况分别研究不同的处理工艺单元以及设计参数，确保工艺的先进性、可行性和经济性。

(3)建立运行管理及效益评估体系:通过对基建投资、运营管理费用的分析，对单位水量的基建投资成本、运营管理费用给出参考值，并与其他处理工艺的费用进行比较。

3.2 推荐工艺

经综合国内外类似污水处理试验研究经验，初步拟定物化、生化处理工艺流程进行平行试验、对比分析研究，进水水质参照已建工程，出水达到TB/T3007—2000《铁路回用水水质标准》，见表1。

表1 设计进出水污水水质 ρ/(mg·L－1)

(1)物化处理工艺:见图3。

图3 物化处理工艺流程

采用上述工艺，经过处理后的污水，其污染物指标能达标排放，但不能确保满足回用水水质要求。本课题重点研究微电解工艺对危险物品货车洗刷污水处理效果。

微电解技术处理是污水电化学反应方法的一种，废水经微电解反应后产生了大量的新生态［H］和Fe2+，能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，同时，使废水中某些不饱和发色基团的双键断裂，使发色基团破坏而去除色度。由于Fe2+的不断生成，能有效地克服阳极的极化作用，从而促进铁的电化学腐蚀，使 Fe2+大量溶入溶液，形成铁的单核络合物，这种络合物具有较高的吸附絮凝活性，能有效地吸附废水中的有机物质。另外，在微原电池周围电场作用下，废水中以胶体状态存在的污染物质可在极短时间内完成电泳沉积过程。采用二氧化氯对污水进行消毒，同时也起到降低由于电解反应增加的污水出水色度指标，确保达标排放。其缺点是采用电解反应器，单位水量耗能高。

(2)生化处理工艺:见图4。

图4 生化处理工艺流程

水解酸化池属于升流式反应器，污水由反应器底部进入反应器，颗粒物质和胶体物质迅速被生物膜截留和吸附，这是一个物理过程的快速反应，一般只要几秒到几十秒即可完成。截留下来的物质吸附在生物膜的表面，慢慢地被分解代谢。其在系统内的停留时间要大于水力停留时间。在大量水解细菌的作用下将不溶性有机物水解为溶解性物质，同时在产酸菌的协同作用下将大分子物质、难于生物降解物转化为易于生物降解的小分子物质，重新释放到液体中，在较高的水力负荷下随水流出系统。水解酸化池的优势菌群是厌氧微生物，以兼性菌为主，污水经水解酸化反应后，可生化性得到显著提高。

膜生物反应器是将活性污泥法和超滤膜法相结合的污水处理工艺，由膜分离单元与生物处理单元相结合而成，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度，减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合。经过膜生物反应器后出水采用紫外线消毒，具有杀菌效率高、接触时间短的特点，而且不会产生有机卤化物，操作安全、方便。该工艺是比较高效的处理工艺。

4 结语

开展危险物品货车清洗污水处理及重复利用研究，实现污水资源化，是我国铁路节能减排需采取的有效措施之一。通过开展“调节沉淀+微电解反应器+过滤”物化处理工艺的研究，重点研究该工艺各单元对污染物的去除率;开展“水解酸化+膜生物反应器”生化处理工艺的研究，在采用水解酸化池替代传统的调节沉淀池进行前处理，后续采用膜生物反应器。经过处理后的污水能在最优运营费用下回用，实现污水资源化。通过建立示范工程，并在相应的货洗所推广使用，降低污水处理投资与运营费用，具有良好的应用前景。

［1］ 阳金水.罐车洗刷污水分类处理工艺探讨［J］.铁道劳动安全卫生与环保，2007，34(3):254－255.

［2］ 秦永华.应用射流曝气处理成都东站货洗废水［J］.铁道劳动安全卫生与环保，2000，27(1):13－15.

［3］ 曹日进.苏州西站货厂废水处理工艺探讨［J］.甘肃环境研究与监测，2002(6):113－114.

［4］ 尹守迁，邢俭仁，潘斌，等.铁路危库(站)货洗污水处理及回用系统研究［J］.铁道劳动安全卫生与环保，2003，30 (3):121－123.