旅客列車集便器污水處理方案探討

黃焱歆，范英宏，張繼杰

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

旅客列車集便器污水處理方案探討

黃焱歆，范英宏，張繼杰

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

隨著動(dòng)車組的大量開(kāi)行和我國(guó)鐵路旅客列車密閉式廁所改造規(guī)劃的實(shí)施，鐵路行業(yè)將會(huì)產(chǎn)生大量的集便器污水。由于我國(guó)地域遼闊，不同地區(qū)的城市污水處理廠規(guī)模不同，集便器集便污水應(yīng)根據(jù)具體情況采用不同的處理方案。對(duì)于市政管網(wǎng)和城市污水處理廠完善的地區(qū)，可經(jīng)過(guò)預(yù)處理后納入市政管網(wǎng)統(tǒng)一處理；對(duì)于有些城市鐵路站段的集便污水需要建污水處理設(shè)施進(jìn)行單獨(dú)處理。本文對(duì)目前集便污水的處理進(jìn)行了分析，探討了集便污水幾種處理技術(shù)及處理方案，為今后集便污水的處理提供依據(jù)。

集便污水；污水水質(zhì)；化糞池；厭氧池

1 概述

長(zhǎng)期以來(lái)，鐵路旅客列車一直使用直排式廁所，對(duì)沿線環(huán)境造成污染。隨著列車運(yùn)行速度的增加，為了保證列車運(yùn)行的安全及改善鐵路沿線環(huán)境，世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家從上世紀(jì)60年代開(kāi)始試用加裝集便器，到七八十年代開(kāi)始大量安裝集便器，同時(shí)在站段建設(shè)地面固定卸污設(shè)施及處理設(shè)施。我國(guó)從2007年開(kāi)始高鐵和客運(yùn)專線陸續(xù)建成通車，大量開(kāi)行的動(dòng)車組均加裝集便器，在動(dòng)車所和高鐵站都設(shè)置了固定真空卸污設(shè)施。為了進(jìn)一步改善鐵路沿線環(huán)境，根據(jù)原鐵道部“鐵路旅客列車密閉式廁所改造規(guī)劃”，對(duì)普速列車也逐漸加裝集便器，這樣在普速車站和車輛段也將會(huì)產(chǎn)生大量的列車集便器污水。相比其它污水，集便器集便污水污染物濃度高，必須經(jīng)過(guò)處理才能滿足排放要求，因此對(duì)列車集便器集便污水進(jìn)行處理已經(jīng)成為鐵路給排水設(shè)計(jì)、鐵路環(huán)保工作迫在眉睫的問(wèn)題。

2 國(guó)內(nèi)外旅客列車集便器污水處理技術(shù)及處理方式

國(guó)外旅客列車集便器污水的排放及處理，根據(jù)不同情況，采用不同的處理工藝流程。排入城市市政管網(wǎng)的污水經(jīng)簡(jiǎn)單處理，排入自然水體的污水經(jīng)過(guò)處理設(shè)施深度處理。污水處理設(shè)施的主要作用是將集便污水處理后達(dá)到環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，然后排入市政管網(wǎng)或受納水體。由于發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是歐美國(guó)家城市污水管網(wǎng)及處理系統(tǒng)非常完善，加之人口相對(duì)較少，列車集便污水量相對(duì)較少，因此歐美國(guó)家一般采用進(jìn)市政管網(wǎng)的處理方案[1]。法國(guó)高速動(dòng)車段內(nèi)列車排污設(shè)施貯存罐中的集便污水，通過(guò)壓縮空氣送入城市下水道，為了達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)進(jìn)行稀釋，這些污水由城市污水處理設(shè)施統(tǒng)一處理。日本集便污水處理分兩種情況：一是簡(jiǎn)單處理后排入城市下水道；另一種是經(jīng)較徹底的處理后排入江河湖海中。此時(shí)污水排放標(biāo)準(zhǔn)要比排至城市市政管網(wǎng)更嚴(yán)格，而且還要與地方環(huán)保部門(mén)協(xié)商取得同意。國(guó)外常用的深度處理方法主要有沼氣發(fā)酵、活性污泥、電解氣浮、MBR等方法。其中日本新干線多采用膜生物反應(yīng)器、活性炭吸附等處理技術(shù)，韓國(guó)則多采用電解氣浮法處理。

目前我國(guó)許多站段集便污水一般是經(jīng)過(guò)化糞池或厭氧池簡(jiǎn)單處理后排入市政管網(wǎng)，真正建污水處理設(shè)施的比較少。當(dāng)前我國(guó)旅客列車集便污水處理方式主要有：(1)經(jīng)化糞池或厭氧池簡(jiǎn)單處理，集便污水與站段內(nèi)其它污水混合后稀釋排放，排入城市管網(wǎng)進(jìn)入污水處理廠。(2)經(jīng)化糞池或厭氧池簡(jiǎn)單處理，上清液直接經(jīng)城市污水管網(wǎng)排入污水處理廠。(3)如果站段周邊無(wú)城市管網(wǎng)，而卸污作業(yè)量又少，由城市環(huán)衛(wèi)統(tǒng)一收集至城市糞便消納站處理。(4)很少一些站段采用了生化處理方法，進(jìn)行深度處理。

對(duì)于集便污水進(jìn)行深度處理，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)有關(guān)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。其中有采用“厭氧折流板+移動(dòng)生物床反應(yīng)器+膜生物反應(yīng)器”工藝對(duì)列車集便污水COD去除率進(jìn)行了試驗(yàn)研究[2]；還有采用“ABR+SBR+厭氧氨氧化+SBR”組合工藝，對(duì)列車集便污水通過(guò)SBR亞硝化作用去除高濃度氨氮、通過(guò)厭氧氨氧化工藝等進(jìn)行了試驗(yàn)研究[4]。在實(shí)際工程中某新建客運(yùn)專線整備所采用水解酸化預(yù)曝氣、SBR法污水處理工藝來(lái)處理集便污水，污水經(jīng)過(guò)處理、過(guò)濾、消毒后，回用于客車集便器的清洗和污水管道的沖洗，剩余中水排到站區(qū)附近的既有排水管道內(nèi)[5]。濟(jì)南車輛段列車集便污水與其它污水混合后集中處理，處理工藝為厭氧+好氧組合工藝。厭氧工藝采用消化池，共 2 座。好氧工藝為間歇運(yùn)行工藝，曝氣池為密閉式射流曝氣裝置。廢水在池內(nèi)環(huán)形流動(dòng)，每個(gè)周期曝氣 3 h,每天運(yùn)行1個(gè)周期[6]。

3 我國(guó)旅客列車集便器污水處理方案可行性分析

3.1 排入市政管網(wǎng)方案分析

如上所述目前國(guó)內(nèi)很多站段的做法是直接經(jīng)化糞池或厭氧池簡(jiǎn)單處理后排入城市污水管網(wǎng)，由于集便器污水有機(jī)物濃度、氨氮濃度、SS 都很高，處理難度大。排入市政管網(wǎng)的水質(zhì)應(yīng)滿足CJ 343—2010《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，即 ：COD濃度不超過(guò)500 mg/L，NH3-N不超過(guò)45 mg/L，磷酸鹽(以P計(jì))不超過(guò)8 mg/L。而旅客列車集便器污水COD濃度在4 000～7 000 mg/L之間，如果要達(dá)到要求除了采用相應(yīng)的生物方法處理外，還要采用稀釋的辦法，需要的水量較大。另外我國(guó)城市污水處理設(shè)施還發(fā)展不夠完善，許多車輛段周邊沒(méi)有相應(yīng)的城市管網(wǎng)，要排入市政管網(wǎng)，需要的管網(wǎng)投資比較高，收納的集便污水?dāng)?shù)量有限。采用吸糞車送到市政污水處理廠，工作能力不能滿足鐵路運(yùn)行的需求。以新建客運(yùn)專線動(dòng)車整備所為例, 該整備所距離市政污水處理廠消納站大約5 km，采用吸糞車卸污并運(yùn)到市政污水處理廠重力自卸；往返需要 1個(gè)多小時(shí)。采用5 m3的吸糞車, 每列普速客車產(chǎn)生的污物量需要吸糞車2輛次。按5列客車卸污，需要吸糞車10輛次，車輛購(gòu)置費(fèi)用高，車輛的運(yùn)行、維修保養(yǎng)費(fèi)用也不低。從鐵路自身經(jīng)濟(jì)角度考慮，如果一個(gè)城市有多處列車卸污點(diǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定量時(shí)，鐵路部門(mén)自建污水處理系統(tǒng)可能更合算。

3.2 交由環(huán)衛(wèi)部門(mén)處理方案分析

不同城市糞便消納站處理費(fèi)用差別很大，每噸集便污水處理費(fèi)用約30元～80元，甚至更高，集便污水如果交由地方環(huán)衛(wèi)處理，全國(guó)客車加裝集便器后，污水處理費(fèi)用將是一筆巨大的開(kāi)支。而且從工作效率來(lái)講，也不能適應(yīng)當(dāng)前列車開(kāi)行的需要。

3.3 建設(shè)污水處理廠單獨(dú)處理方案分析

鐵路高濃度集便污水的污染物濃度是普通生活污水的幾十倍，已有的國(guó)內(nèi)技術(shù)多為傳統(tǒng)的厭氧、好氧生物處理技術(shù)，膜生物處理技術(shù)及生化處理技術(shù)。由于我國(guó)國(guó)土面積大，不同車型的列車集便器污水濃度范圍變化大，當(dāng)不同類型的列車匯集在動(dòng)車段(所)或車輛段排泄污水時(shí)，集便污水與其它污水匯合在一起進(jìn)行處理也是一種方式，集便器污水主要水質(zhì)指標(biāo)濃度范圍是選擇污水處理工藝選擇的關(guān)鍵因素。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有統(tǒng)一的列車集便器污水各種污染物濃度的計(jì)算方法和污水水質(zhì)參考范圍，從而限制了相關(guān)的污水處理工藝的研究。因此，應(yīng)根據(jù)不同情況進(jìn)行污水水質(zhì)分析，確定合理的技術(shù)參數(shù)，確定一個(gè)合理的處理工藝。同時(shí)集便污水處理要兼顧臭氣處理，對(duì)臭氣防治和處理也是面臨一大難題，而化糞池或厭氧池從設(shè)計(jì)角度進(jìn)行防臭以及脫臭也是未來(lái)一個(gè)發(fā)展方向。

目前我國(guó)集便污水，在一些大中城市都有城市污水處理廠，有條件時(shí)可納入到市政管網(wǎng)排入到污水處理廠。一些車輛段、動(dòng)車所集便污水水量不大，通過(guò)化糞池或厭氧池處理，并經(jīng)合流稀釋后就近排入市政管網(wǎng)。但是當(dāng)集便污水量增大時(shí)，如果濃度較大必將沖擊市政污水處理廠的處理負(fù)荷。而采用環(huán)衛(wèi)部門(mén)接收處理隨著污水量的增加日益不能滿足列車開(kāi)行的需要。因此，對(duì)一些車站、客整所、車輛段需要單獨(dú)處理集便污水，可以統(tǒng)一建設(shè)一個(gè)污水處理站。在二級(jí)生化法處理的基礎(chǔ)上，再增加過(guò)濾、消毒工藝，污水處理站不僅處理污水，還需要處理臭氣，所以需要一定的建設(shè)投資與運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。處理后的水就可用于沖洗客車集便器及管道系統(tǒng)，盡量減少了污水排放量, 還可節(jié)省水資源。從“非典”流行病史證明，分散處理集便污水對(duì)疾病傳播源控制至關(guān)重要。也有助于提高社會(huì)各界對(duì)鐵路部門(mén)社會(huì)責(zé)任感的認(rèn)同，提高鐵路的社會(huì)和企業(yè)形象。

4 結(jié)論與建議

綜上所述，集便器污水污染物濃度高，必須處理才能排放。對(duì)集便器污水處理要根據(jù)不同情況采取不同的處理方案。在市政管網(wǎng)可以利用、城市污水處理廠能容納的條件下，集便器污水上清液經(jīng)過(guò)處理達(dá)到城市管網(wǎng)排放標(biāo)準(zhǔn)后，可以進(jìn)入城市管網(wǎng)排入污水處理廠統(tǒng)一處理，而預(yù)處理的沉淀物可以送入城市消納站統(tǒng)一處理或地方環(huán)衛(wèi)處理，這樣費(fèi)用將大大降低。在城市污水處理廠無(wú)法接納的條件下，需要依據(jù)污水的水質(zhì)，因地制宜的選擇污水處理工藝，在處理工藝的選擇上要兼顧臭氣處理，經(jīng)過(guò)處理后達(dá)標(biāo)排放，預(yù)處理產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)可由地方環(huán)衛(wèi)部門(mén)統(tǒng)一處理。

[1] 鐵道部環(huán)境保護(hù)考察團(tuán).國(guó)外鐵路環(huán)境保護(hù)工作[J].鐵道勞動(dòng)安全衛(wèi)生與環(huán)保，2003,30(1):5-8.

[2] 張繼杰，黃焱歆.列車集便器污水處理設(shè)備研究[J].鐵道勞動(dòng)安全衛(wèi)生與環(huán)保，2006，33(3)：131-134．

[3] 王亮.SBR工藝在旅客列車集便器污水處理中的應(yīng)用研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2007．

[4] 楊俊峰.旅客列車集便器厭氧氨氧化生物脫氮試驗(yàn)研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2007．

[5] 儲(chǔ)柱全.動(dòng)車段、所集便器污水處理技術(shù)分析[J].鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)，2010(5):252-254.

[6] 賀占民，杜秀玲.客車集便器污水處理方案研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].鐵道勘查，2005(3)：92-94.

[7] 黃焱歆, 張繼杰.鐵路集便器污水處理技術(shù)的探討[ J] .鐵道勞動(dòng)安全衛(wèi)生與環(huán)保, 2005, 32(5):212-215.

2095-1671(2016)01-0005-03

2016-01-22；

2016-02-03

中國(guó)鐵道科學(xué)研究院基金項(xiàng)目《真空機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控集中管理系統(tǒng)》(編號(hào)：2013YJ066)。

黃焱歆(1969—)，女，吉林人，研究員，從事環(huán)境保護(hù)工作。

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