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地铁车辆段污水处理工艺及过程控制

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摘要:本文介绍分析了地铁车辆段传统污水处理站的工艺及布置情况,并提出了将车辆段内生活污水和生产废水后期综合处理,并引入中水系统的建议,这样不仅节约了水源,而且可以综合调节水质,减少占地,节约成本,并探讨了地铁车辆段污水处理站进行过程控制的可行性,以达到减少外界因素对污水处理系统的干扰,进而提高污水处理效率、节省运营成本、保障系统高效稳定运行。

关键词:地铁车辆段;污水处理;过程;控制

近年来,由于城市化日益推进及私家车辆的增加,我国不少城市均面临着不同程度的交通拥挤、能源危机和环境污染等一系列问题,尤其是一二线城市。地铁作为一种相对独立的轨道交通运输,相对其他公共交通而言,由于其具有不占用地面空间、运行速度快、乘客舒适、能耗少和绿色环保等优点,地铁受到不少城市的青睐,得以大力发展。地铁车辆段作为地铁整个线路重要的组成部分,承担着整条线路车辆的停放、检修、清洗及运营人员管理、出乘等生产生活任务。因此,地铁车辆段是整条线路用水需求最大的一处,其污水成分也相当复杂,因此其污水处理工艺的选用很是关键[1]。在中国水环境污染日益严重及水资源短缺的大环境下,如何合理开发利用水资源显得尤为重要。目前,中国地铁车辆段的建设技术已经相当成熟,但在地铁车辆段污水处理、污水回用及控制策略上仍有待进一步提高。本文通过分析现有地铁车辆段污水处理工艺及控制策略,来探究地铁车辆段污水处理工艺进行过程控制的可行性。

1地铁车辆段污水处理工艺

1.1地铁车辆段污水成分及特点

地铁车辆段的污水组成主要包括生产污水和生活污水,生产污水主要来自车辆清洗及车辆维护检修作业,其成分除了有大量的COD、氮、磷外,还富含较高的SS和石油类,水质极其复杂,且难降解。此外,因地铁线路的实际工作特点、车辆数量、类型及车辆段负担的任务量等互不相同,车辆段内生产污水的排放量和水质也有所差异。生活污水主要来自于地铁车辆段乘务人员及办公人员日常生活工作产生的废水,主要成分和特点与城市生活污水类似,本文不再过多赘述。

1.2地铁车辆段污水处理现状

由于地铁车辆段的生产污水与生活污水成分及特点相差巨大,大部分车辆段污水处理站会将这两类水分开处理。我国早期车辆段只设置了生产污水处理站,采用中和—絮凝—隔油—沉淀—气浮—过滤等处理工艺,处理达到国家污水排放标准GB18918的三级标准后,经污水提升泵站排入市政管网,而生活污水直接排入市政管网或就近水体环境。随着国家对水污染环境的日益重视,中期车辆段污水处理站设有生活污水处理站和生产污水处理站,经过处理后达标排放,后期由于水资源的日益短缺,部分新建车辆段不仅设有生产污水处理站和生活污水处理站,还设有中水处理站,将二级处理的污水部分排放,剩余部分引入中水储存池,充当车辆清洗和检修的水源[2]。目前,车辆段污水回用处理工艺主要有物理法处理工艺、化学法处理工艺、物化法处理工艺及生物法处理工艺。其中,物理法处理工艺是指通过机械方法去除污水中SS和胶体等杂质的技术工艺,其主要包括筛除、超滤膜加压、沉淀、过滤等处理过程,这种工艺一般结构比较简单,投资、管理成本低,但是对污水中可溶性有机物处理效果不好。化学处理工艺是指利用化学药剂与污水中组分发生化学反应并形成沉淀、易分离的物质或气体以达到处理污水的效果,主要有中合法、氧化还原法和混凝法等,比物理法处理工艺去除可溶性有机物效果好,但是易形成二次污染。物化法处理工艺结合化学法和物理法特点,主要采用砂率、絮凝沉淀分离等方法处理污水,使水质达标,该工艺占地面积小,便于维护,常见于各类优质排水工程中。生物法处理工艺是指利用微生物自身代谢和内源呼吸作用,将污水中的有机污染物氧化分解成无机物,达到处理污水的目标,主要包括好氧生物处理工艺和厌氧生物处理工艺,常见的生物处理工艺有生物滤池、SBR工艺、接触氧化法、氧化沟法和活性污泥法等处理工艺[3]。

1.3地铁车辆段污水合并处理

现有大部分地铁车辆段污水处理站将生产污水、生活污水及中水系统分开设置,这样做的好处是工艺构造简单,各处理系统之间彼此独立设置、毫无联系,使得操作人员工作变得简单。但是,由于生产污水处理站需靠近停车列检库等大型车间,生活污水处理站要靠近生活及办公区域,而中水系统则要综合考虑中水原水及中水用水点位置来确定中水处理站的位置,因此,每个处理站均需配备专门的操作和维护人员,造成土地资源和人力资源浪费严重的现象。因此本文建议将各类污水及中水处理系统合并处理,避免各处理系统之间相互无联系,导致无法进行不同水质间的水量调节和水质控制的现象发生。针对这种现象,将车辆段内的生活污水、生产污水综合处理并引入中水系统,全方位把控,确定合理恰当的污水处理站工艺和规模,可以将各类不同水质前期按水质特点,选用不同工艺处理,后期工艺节后处理,例如将车辆段内生活污水经预处理池、生物反应池、隔油池、降温池处理后,用管道收集,与处理后的生产污水一起接入后续污水处理站,然后进行二级处理,污水达到回用水标准后,部分就近排入市政管网或水体排放处,剩余部分引入中水储存池,作为列车检修、清洗等水源[4]。

2地铁车辆段污水合并处理过程控制探究

地铁车辆段污水经生物处理系统处理时,时常受到外界因素的强烈扰动,这主要是由污水成分复杂且水量不稳定引起的。同时也存在着复杂的微生物菌群,由其产生的生化反应、系统运行参数、最终处理效果之间的关系亦是非常复杂。因此,单纯的依赖经验判断和人工操作,难以解决其间发生的矛盾问题,也不足以将污水处理站的运营成本尽其所用。此外,在地铁车辆污水站人员和技术方面也有待改善。一则运营人员在专业知识上有待进一步学习,技术能力上有待进一步提升,管理能力上有待继续锻炼;二则存在处理系统出现技术问题得不到及时处理,处理站不具有应有的应急措施,导致运营成本高、处理效率低等问题。综上可知,车辆污水处理站的升级改进工作是大势所趋,加强过程控制的研究显得尤为重要。过程控制在车辆段污水处理站中实行的基本原理为反馈机理,对反馈机理的工作过程可用图1简单表示。由于外界多种因素的不断干扰,被控系统一直保持不断地适应干扰状态;系统内部回流量、曝气量的变化,或是进水水量、水质的变化,都有可能形成外界干扰因素。无论哪个因素的变化都会对系统的运行性能造成不同程度的影响,变量信息传至在线传感器及控制系统,经模拟分析,即会决定系统的运行条件。对车辆段污水处理站进行过程控制,不仅可以减小运营管理人员自身水平不足带来的影响,还具备以下优点:(1)节省车辆段污水处理站运行成本;(2)缩减车辆段污水处理站升级改造的基建成本;(3)有效改善污水处理系统的最基本指标——污水处理站运行性能;(4)通过过程控制中优化控制,提高了车辆段污水处理站已有的处理负荷;(5)严格保障污水水质的出水达标。由此可知,增设过程控制系统,通过有效减少外部因素对污水处理系统运行性能的干扰,降低成本、改善运行性能、保障水质达标,进而保障污水处理站的稳定高效运行。

3结语

针对地铁车辆段中污水的成分和特点,将生活污水和生产污水后期进行综合处理,并引入中水系统,无论是从管理、投资、占地、处理成本,还是从技术层次上讲,都相比传统工艺而言,具有很大的综合优势,并进一步分析车辆段污水处理站实行过程控制的可能性,以便它可以很好地指导车辆段污水处理站管理人员解决系统出现的问题、制定相应解决方案,无论是从实现出水达标排放的角度,还是从节约车辆段污水处理站运行能耗角度来看都具有重要意义。

参考文献:

[1]于昕.地铁车辆段环境影响综合评价研究[D].北京:北京交通大学,2008.

[2]穆育红,梅棋,曾勇.地铁车辆段新型水处理工艺及综合利用[J].都市快轨交通,2004,17(4):13~15.

[3]吴子弘.浅谈中水回用技术在广州地铁车辆段的应用[J].科技与创新,2016(10):91.

[4]陈作云.地铁车辆基地污水处理工艺[J].给水排水,2008,34(s2).

[5]宋连朋,魏连雨,赵乐军,等.我国城镇污水处理厂建设运行现状及存在问题分析[J].给水排水,2013,39(3):39~44.

[6]王天龙.生活污水处理过程影响因素分析及调控策略探究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2016.

作者:王天龙 单位:广州地铁设计研究院有限公司

地铁车辆段污水处理工艺及过程控制责任编辑:张雨    阅读:人次