旅客列车集便器污水处理方案探讨

黄焱歆，范英宏，张继杰

(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

旅客列车集便器污水处理方案探讨

黄焱歆，范英宏，张继杰

(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

随着动车组的大量开行和我国铁路旅客列车密闭式厕所改造规划的实施，铁路行业将会产生大量的集便器污水。由于我国地域辽阔，不同地区的城市污水处理厂规模不同，集便器集便污水应根据具体情况采用不同的处理方案。对于市政管网和城市污水处理厂完善的地区，可经过预处理后纳入市政管网统一处理；对于有些城市铁路站段的集便污水需要建污水处理设施进行单独处理。本文对目前集便污水的处理进行了分析，探讨了集便污水几种处理技术及处理方案，为今后集便污水的处理提供依据。

集便污水；污水水质；化粪池；厌氧池

1 概述

长期以来，铁路旅客列车一直使用直排式厕所，对沿线环境造成污染。随着列车运行速度的增加，为了保证列车运行的安全及改善铁路沿线环境，世界上许多发达国家从上世纪60年代开始试用加装集便器，到七八十年代开始大量安装集便器，同时在站段建设地面固定卸污设施及处理设施。我国从2007年开始高铁和客运专线陆续建成通车，大量开行的动车组均加装集便器，在动车所和高铁站都设置了固定真空卸污设施。为了进一步改善铁路沿线环境，根据原铁道部“铁路旅客列车密闭式厕所改造规划”，对普速列车也逐渐加装集便器，这样在普速车站和车辆段也将会产生大量的列车集便器污水。相比其它污水，集便器集便污水污染物浓度高，必须经过处理才能满足排放要求，因此对列车集便器集便污水进行处理已经成为铁路给排水设计、铁路环保工作迫在眉睫的问题。

2 国内外旅客列车集便器污水处理技术及处理方式

国外旅客列车集便器污水的排放及处理，根据不同情况，采用不同的处理工艺流程。排入城市市政管网的污水经简单处理，排入自然水体的污水经过处理设施深度处理。污水处理设施的主要作用是将集便污水处理后达到环保要求的排放标准，然后排入市政管网或受纳水体。由于发达国家，尤其是欧美国家城市污水管网及处理系统非常完善，加之人口相对较少，列车集便污水量相对较少，因此欧美国家一般采用进市政管网的处理方案[1]。法国高速动车段内列车排污设施贮存罐中的集便污水，通过压缩空气送入城市下水道，为了达到规定的排放标准，必要时进行稀释，这些污水由城市污水处理设施统一处理。日本集便污水处理分两种情况：一是简单处理后排入城市下水道；另一种是经较彻底的处理后排入江河湖海中。此时污水排放标准要比排至城市市政管网更严格，而且还要与地方环保部门协商取得同意。国外常用的深度处理方法主要有沼气发酵、活性污泥、电解气浮、MBR等方法。其中日本新干线多采用膜生物反应器、活性炭吸附等处理技术，韩国则多采用电解气浮法处理。

目前我国许多站段集便污水一般是经过化粪池或厌氧池简单处理后排入市政管网，真正建污水处理设施的比较少。当前我国旅客列车集便污水处理方式主要有：(1)经化粪池或厌氧池简单处理，集便污水与站段内其它污水混合后稀释排放，排入城市管网进入污水处理厂。(2)经化粪池或厌氧池简单处理，上清液直接经城市污水管网排入污水处理厂。(3)如果站段周边无城市管网，而卸污作业量又少，由城市环卫统一收集至城市粪便消纳站处理。(4)很少一些站段采用了生化处理方法，进行深度处理。

对于集便污水进行深度处理，国内许多学者对有关技术的应用进行了研究。其中有采用“厌氧折流板+移动生物床反应器+膜生物反应器”工艺对列车集便污水COD去除率进行了试验研究[2]；还有采用“ABR+SBR+厌氧氨氧化+SBR”组合工艺，对列车集便污水通过SBR亚硝化作用去除高浓度氨氮、通过厌氧氨氧化工艺等进行了试验研究[4]。在实际工程中某新建客运专线整备所采用水解酸化预曝气、SBR法污水处理工艺来处理集便污水，污水经过处理、过滤、消毒后，回用于客车集便器的清洗和污水管道的冲洗，剩余中水排到站区附近的既有排水管道内[5]。济南车辆段列车集便污水与其它污水混合后集中处理，处理工艺为厌氧+好氧组合工艺。厌氧工艺采用消化池，共 2 座。好氧工艺为间歇运行工艺，曝气池为密闭式射流曝气装置。废水在池内环形流动，每个周期曝气 3 h,每天运行1个周期[6]。

3 我国旅客列车集便器污水处理方案可行性分析

3.1 排入市政管网方案分析

如上所述目前国内很多站段的做法是直接经化粪池或厌氧池简单处理后排入城市污水管网，由于集便器污水有机物浓度、氨氮浓度、SS 都很高，处理难度大。排入市政管网的水质应满足CJ 343—2010《污水排入城镇下水道水质标准》，即 ：COD浓度不超过500 mg/L，NH3-N不超过45 mg/L，磷酸盐(以P计)不超过8 mg/L。而旅客列车集便器污水COD浓度在4 000～7 000 mg/L之间，如果要达到要求除了采用相应的生物方法处理外，还要采用稀释的办法，需要的水量较大。另外我国城市污水处理设施还发展不够完善，许多车辆段周边没有相应的城市管网，要排入市政管网，需要的管网投资比较高，收纳的集便污水数量有限。采用吸粪车送到市政污水处理厂，工作能力不能满足铁路运行的需求。以新建客运专线动车整备所为例, 该整备所距离市政污水处理厂消纳站大约5 km，采用吸粪车卸污并运到市政污水处理厂重力自卸；往返需要 1个多小时。采用5 m3的吸粪车, 每列普速客车产生的污物量需要吸粪车2辆次。按5列客车卸污，需要吸粪车10辆次，车辆购置费用高，车辆的运行、维修保养费用也不低。从铁路自身经济角度考虑，如果一个城市有多处列车卸污点，当到达一定量时，铁路部门自建污水处理系统可能更合算。

3.2 交由环卫部门处理方案分析

不同城市粪便消纳站处理费用差别很大，每吨集便污水处理费用约30元～80元，甚至更高，集便污水如果交由地方环卫处理，全国客车加装集便器后，污水处理费用将是一笔巨大的开支。而且从工作效率来讲，也不能适应当前列车开行的需要。

3.3 建设污水处理厂单独处理方案分析

铁路高浓度集便污水的污染物浓度是普通生活污水的几十倍，已有的国内技术多为传统的厌氧、好氧生物处理技术，膜生物处理技术及生化处理技术。由于我国国土面积大，不同车型的列车集便器污水浓度范围变化大，当不同类型的列车汇集在动车段(所)或车辆段排泄污水时，集便污水与其它污水汇合在一起进行处理也是一种方式，集便器污水主要水质指标浓度范围是选择污水处理工艺选择的关键因素。目前国内还没有统一的列车集便器污水各种污染物浓度的计算方法和污水水质参考范围，从而限制了相关的污水处理工艺的研究。因此，应根据不同情况进行污水水质分析，确定合理的技术参数，确定一个合理的处理工艺。同时集便污水处理要兼顾臭气处理，对臭气防治和处理也是面临一大难题，而化粪池或厌氧池从设计角度进行防臭以及脱臭也是未来一个发展方向。

目前我国集便污水，在一些大中城市都有城市污水处理厂，有条件时可纳入到市政管网排入到污水处理厂。一些车辆段、动车所集便污水水量不大，通过化粪池或厌氧池处理，并经合流稀释后就近排入市政管网。但是当集便污水量增大时，如果浓度较大必将冲击市政污水处理厂的处理负荷。而采用环卫部门接收处理随着污水量的增加日益不能满足列车开行的需要。因此，对一些车站、客整所、车辆段需要单独处理集便污水，可以统一建设一个污水处理站。在二级生化法处理的基础上，再增加过滤、消毒工艺，污水处理站不仅处理污水，还需要处理臭气，所以需要一定的建设投资与运营费用。处理后的水就可用于冲洗客车集便器及管道系统，尽量减少了污水排放量, 还可节省水资源。从“非典”流行病史证明，分散处理集便污水对疾病传播源控制至关重要。也有助于提高社会各界对铁路部门社会责任感的认同，提高铁路的社会和企业形象。

4 结论与建议

综上所述，集便器污水污染物浓度高，必须处理才能排放。对集便器污水处理要根据不同情况采取不同的处理方案。在市政管网可以利用、城市污水处理厂能容纳的条件下，集便器污水上清液经过处理达到城市管网排放标准后，可以进入城市管网排入污水处理厂统一处理，而预处理的沉淀物可以送入城市消纳站统一处理或地方环卫处理，这样费用将大大降低。在城市污水处理厂无法接纳的条件下，需要依据污水的水质，因地制宜的选择污水处理工艺，在处理工艺的选择上要兼顾臭气处理，经过处理后达标排放，预处理产生的沉淀物质可由地方环卫部门统一处理。

[1] 铁道部环境保护考察团.国外铁路环境保护工作[J].铁道劳动安全卫生与环保，2003,30(1):5-8.

[2] 张继杰，黄焱歆.列车集便器污水处理设备研究[J].铁道劳动安全卫生与环保，2006，33(3)：131-134．

[3] 王亮.SBR工艺在旅客列车集便器污水处理中的应用研究[D].成都：西南交通大学，2007．

[4] 杨俊峰.旅客列车集便器厌氧氨氧化生物脱氮试验研究[D].成都：西南交通大学，2007．

[5] 储柱全.动车段、所集便器污水处理技术分析[J].铁道勘测与设计，2010(5):252-254.

[6] 贺占民，杜秀玲.客车集便器污水处理方案研究和设计应用[J].铁道勘查，2005(3)：92-94.

[7] 黄焱歆, 张继杰.铁路集便器污水处理技术的探讨[ J] .铁道劳动安全卫生与环保, 2005, 32(5):212-215.

2095-1671(2016)01-0005-03

2016-01-22；

2016-02-03

中国铁道科学研究院基金项目《真空机组远程监控集中管理系统》(编号：2013YJ066)。

黄焱歆(1969—)，女，吉林人，研究员，从事环境保护工作。

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