北京地铁车辆段及维修基地污水处理技术及其应用

孙 正

（北京市轨道交通建设管理有限公司，北京 100068）

1 研究背景

以方便快捷和严格时效性为特点的轨道交通逐渐成为特大城市公共交通的主体，轨道交通车辆段及维修基地承担着车辆架修、日常保养、定期清洁洗刷及所有制造车辆的检修工作。然而，车辆段及维修基地在日常运行中会产生大量的生产及生活废水。由于车辆段工作性质的特殊性，导致污水污染物成分中含有较多的机械油类物质。因此，研究能将含油废水与不含油污水分开处理的废水处理技术与系统，从而实现资源的循环利用十分重要。

2 车辆段污废水成分及来源

根据车辆段及维修基地污废水来源和成分的不同，车辆段及维修基地的污废水主要分为以下3类。

（1）生活污水。主要源于冲厕废水、食堂含油废水及办公中产生的废水，其中污染物主要包含COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）、SS（悬浮物） 、NH3-N（氨氮含量）及植物油等。

（2）生产废水。主要源于生产车间轮对、转向架等零部件的清洗过程和蓄电池间在运行中产生的少量碱性废水。其中污染物主要包含悬浮物、油类物质、金属洗涤剂等。

（3）洗车废水。主要源自于车辆外皮洗刷及汽车清洗，含有悬浮物、油类物质、洗涤剂等。北京某车辆基地污、废水排放成分及来源如表1所示。

表1 北京某车辆基地污、废水排放成分及来源

3 污废水处理技术

3.1 含油生产废水处理技术

3.1.1 调节沉淀法

调节沉淀法污水沉淀池的主要功能是通过综合处理城市污水中矿物颗粒和无机矿物砂粒来进行污水沉淀。通过对该类大型沉淀池进行配电设置，可以使其集污水温度自动调节与污水沉淀处理功能于一体。在实际生产和检修处理过程所产生的污水中常含有大量的难溶油分，为阻止这些污水中含油物质直接向外排放，通常考虑在调节沉淀池的尾部一侧添加1个小型浮油集中排油管。

3.1.2 加药气浮法

加药气浮法处理技术主要用于污水预处理过程，用于去除污水中的油脂类物质、胶状物及其他比重接近于水的微小悬浮颗粒。在进行污水处理的过程中，可适实地投加混凝剂（如聚合氯化铝）。在气浮方式上可采用溶气气浮，为便于系统管理，也可考虑选用气浮一体化装置。

3.2 生活污水处理技术

目前，常见的生活污水处理工艺有：生物接触氧化法、兼氧/好氧法（A2/ O法）、序批式活性污泥法（SBR法）、曝气生物滤池法、膜生化反应器法（MBR法）等。

3.2.1 生物接触氧化法

生物接触氧化法属于好氧生物膜法的一种，是接触曝气法的改良与演变。接触氧化系统由池体、填料、供气装置、布水集水装置等组成，如图1所示。该方法的基本原理是，在曝气池内填充填料；经曝气的污水流经填料层，使填料颗粒与填料上的生物膜充分接触；在不同种类细菌的不断代谢下，有机污染物得到分解及去除，污水得到净化。其中，填料是好氧生物膜的载体，应具有高孔隙率及大比表面的特点，填料的选择直接影响污水处理效果，目前采用的填料种类主要是纤维状的填料。接触氧化工艺具有处理效率高，耐冲击、适用性较强，污泥产量少等优点，但是生物填料需定期更换，操作繁琐，且运行成本高。

3.2.2 A2 / O法

A2/ O是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/ O的工艺流程如图2所示。这是一种前置、回流、反硝型处理工艺，生物反应池主要由厌氧池、缺氧池和好氧池3段构成，其特点是厌氧、缺氧、好氧3段功能明确，有时为加强脱氮除磷效果，可相应增加某种池体。该装置根据进水条件和出水要求，分别设定3个池体的空间比例、反应时间等参数，保证在碳源充足（总凯氏氮TKN / COD≤0.08或BOD / TKN≥4）的情况下达到比较高的脱氮除磷效率。污水经生化池处理后，其色度及SS得到了很大程度的去除。但污水中仍然会含有少量的SS，为进一步减排水中的SS，并确保各项污染物含量能够稳定达标，须在生物处理工艺后增加深度处理工艺。

3.2.3 SBR 法

SBR法是指以间歇曝气的方式实现工程运行的污水处理工艺，其主要特征是在运行方式上具有有序、间歇的特点。SBR工艺设备的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体，且无污泥回流系统，其工艺流程如图3所示。SBR法尤其适用于建设空间不足，流量变化大和间歇排放的场合。但其对于排水装置的要求相对较高，该工艺采用的是间接式排水，其排水持续时间较短，且在排水过程中要求不能搅动其中沉淀的污泥层，因而需要采用专用的排水设备。

3.2.4 曝气生物滤池法

曝气生物滤池法综合了物理过滤、吸附和微生物代谢等多种处理技术，其工艺原理是选用具有较大比表面积、高孔隙率的滤料，在其内部固定大量的污泥，使之能形成适宜细菌新陈代新的生态系统结构，从而达到提高污泥降解效率的目的。曝气生物滤池主要包括池体、拦截网、微生物载体和曝气管4个部分，如图4所示，池体在形式上设计为压差翻板式，出水流动方式为片状出水，也可根据实际情况将其设计成圆形或者矩形；曝气形式是在池底设置鼓风单元。

曝气生物滤池法具有污染物降解速度快、抗冲击能力强、污泥产生量小等特点，系统整体运行稳定并且污泥产生量较少，发生污泥膨胀事故率低，但是载体造价高，载体材料选择不佳时易堵塞床体。

3.2.5 MBR 法

MBR法是生物技术与现代膜分离技术相结合而衍生出的一种新型污水处理技术。其技术原理是，利用膜反应装置替代二沉池，实现过滤功能与生物反应功能的耦合，即对生化反应池处理后出水中的大分子有机物及活性污泥进行有效截留，提高生化反应池中活性污泥浓度，并且有效控制一定的水力及污泥停留时间，使截留的有机物充分反应、降解，从而降低污水中污染物的浓度，其工艺流程如图5所示。膜生物反应器主要由膜组件、曝气单元、集水单元、出水单元、计量单元组成，其中，膜组件是MBR装置的核心组成部分，膜材料常选用超滤膜或微滤膜，对污水的处理效果起着关键的作用。MBR法具有设备负荷高、占地面积小、污泥产量低等特点。由于该处理工艺涉及材料包括膜组件，膜的加成会使出水水质更好，保证稳定达标。但是，系统成本造价也会增加，且需要一定的运行维护费用。

4 气浮除油及 A2O + MBR 污水处理技术在北京地铁车辆段及维修基地的应用

4.1 污水处理方案

以北京地铁磁各庄车辆段的污水为处理目标，根据处理需求，该车辆段污水处理后的水质可回用于冲厕、车辆冲洗。根据《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920-2020）标准，设计进出水水质应达到表2指标。

表2 生活污水设计出水水质指标 mg / L

磁各庄车辆段生产废水（含油）最大日排水量为185 t /天（工作时间12 h），设计小时处理水量20 m3/ h；生活污水最大日排水量为120 t/天（工作时间16 h），中水系统设计处理水量8 m3/ h。该车辆段污水处理思路是，首先将含油量较高的生产污水做除油预处理，然后将处理后的废水汇入生活污水中统一处理。生产废水处理采用气浮除油预处理工艺，生活污水处理采用A2O + MBR处理工艺，设计工艺路线如下。

（1）含油生产废水处理工艺，如图6所示（图中，PAC是聚合氯化铝，PAM是聚丙烯酰胺），含油生产废水首先经过机械格栅井，通过泵二次提升后进入废水调节池，进行均质均量调节；然后进入隔油沉淀池，隔油池主要用于分离去除废水中漂浮状态的难溶性油类物质；沉淀的污泥自流至浮渣池，上面的水则进入组合气浮装置，通过反应、释放、分离、浮选等过程去除废水中密度接近于水的微细物质，如悬浮状颗粒杂质及处于乳化状态的油；浮渣流入浮渣池，污水经气浮装置处理出水后进入中间水池均衡水量，之后进入核桃壳过滤器，出水自流入排放水池，定期抽排。

（2）生活污水处理工艺，如图7所示，生活污水经过机械格栅井，之后二次提升，进入生活污水调节池，经前期预曝气处理均匀混合，后进入生物接触氧化滤池进行去氮除磷处理，出水进入MBR膜池，去除污水中的悬浮物和微小颗粒，并对污泥进行截留，使有机物充分地反应、降解；过滤后的出水最终进入一个回用式水箱，在此经消毒处理达标回用。接触氧化系统产生的污泥则经污泥提升泵提升至污泥收集池中，然后定期被输送置污泥脱水装置中进行压饼处理。

4.2 污水处理效果

磁各庄车辆段生化池及其他处理单元经调试后，排放水质参数COD＜20 mg/L、BOD＜7 mg/L、NH3-N＜8 mg/L，各项指标均优于国标中对冲厕及车辆冲洗的水质要求。目前，该车辆段污水处理工艺实际处理污废水量约为96 m3/天，处理工艺可实现至少98%的中水回用率，则每月中水回用水量约为2 822.4 m3，基本上可满足该车辆段的生产、绿化及生活杂用等用水需求，达到了减少排污及节水的目的。

5 结束语

将气浮除油及A2O + MBR处理工艺与北京车辆段的污水处理工作相结合，实现了中水回用。同时，也给未来北京其他车辆段建设和落实节能降耗的理念提供了新的思路与途径，对于北京地铁在节能降耗大环境下发展方向的探索具有积极的意义。