地鐵車輛段污水處理工藝及過程控制范文

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摘要：本文介紹分析了地鐵車輛段傳統(tǒng)污水處理站的工藝及布置情況，并提出了將車輛段內(nèi)生活污水和生產(chǎn)廢水后期綜合處理，并引入中水系統(tǒng)的建議，這樣不僅節(jié)約了水源，而且可以綜合調(diào)節(jié)水質(zhì)，減少占地，節(jié)約成本，并探討了地鐵車輛段污水處理站進(jìn)行過程控制的可行性，以達(dá)到減少外界因素對污水處理系統(tǒng)的干擾，進(jìn)而提高污水處理效率、節(jié)省運(yùn)營成本、保障系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛段；污水處理；過程；控制

近年來，由于城市化日益推進(jìn)及私家車輛的增加，我國不少城市均面臨著不同程度的交通擁擠、能源危機(jī)和環(huán)境污染等一系列問題，尤其是一二線城市。地鐵作為一種相對獨(dú)立的軌道交通運(yùn)輸，相對其他公共交通而言，由于其具有不占用地面空間、運(yùn)行速度快、乘客舒適、能耗少和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，地鐵受到不少城市的青睞，得以大力發(fā)展。地鐵車輛段作為地鐵整個(gè)線路重要的組成部分，承擔(dān)著整條線路車輛的停放、檢修、清洗及運(yùn)營人員管理、出乘等生產(chǎn)生活任務(wù)。因此，地鐵車輛段是整條線路用水需求最大的一處，其污水成分也相當(dāng)復(fù)雜，因此其污水處理工藝的選用很是關(guān)鍵［1］。在中國水環(huán)境污染日益嚴(yán)重及水資源短缺的大環(huán)境下，如何合理開發(fā)利用水資源顯得尤為重要。目前，中國地鐵車輛段的建設(shè)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但在地鐵車輛段污水處理、污水回用及控制策略上仍有待進(jìn)一步提高。本文通過分析現(xiàn)有地鐵車輛段污水處理工藝及控制策略，來探究地鐵車輛段污水處理工藝進(jìn)行過程控制的可行性。

1地鐵車輛段污水處理工藝

1.1地鐵車輛段污水成分及特點(diǎn)

地鐵車輛段的污水組成主要包括生產(chǎn)污水和生活污水，生產(chǎn)污水主要來自車輛清洗及車輛維護(hù)檢修作業(yè)，其成分除了有大量的COD、氮、磷外，還富含較高的SS和石油類，水質(zhì)極其復(fù)雜，且難降解。此外，因地鐵線路的實(shí)際工作特點(diǎn)、車輛數(shù)量、類型及車輛段負(fù)擔(dān)的任務(wù)量等互不相同，車輛段內(nèi)生產(chǎn)污水的排放量和水質(zhì)也有所差異。生活污水主要來自于地鐵車輛段乘務(wù)人員及辦公人員日常生活工作產(chǎn)生的廢水，主要成分和特點(diǎn)與城市生活污水類似，本文不再過多贅述。

1.2地鐵車輛段污水處理現(xiàn)狀

由于地鐵車輛段的生產(chǎn)污水與生活污水成分及特點(diǎn)相差巨大，大部分車輛段污水處理站會(huì)將這兩類水分開處理。我國早期車輛段只設(shè)置了生產(chǎn)污水處理站，采用中和—絮凝—隔油—沉淀—?dú)飧　^濾等處理工藝，處理達(dá)到國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918的三級標(biāo)準(zhǔn)后，經(jīng)污水提升泵站排入市政管網(wǎng)，而生活污水直接排入市政管網(wǎng)或就近水體環(huán)境。隨著國家對水污染環(huán)境的日益重視，中期車輛段污水處理站設(shè)有生活污水處理站和生產(chǎn)污水處理站，經(jīng)過處理后達(dá)標(biāo)排放，后期由于水資源的日益短缺，部分新建車輛段不僅設(shè)有生產(chǎn)污水處理站和生活污水處理站，還設(shè)有中水處理站，將二級處理的污水部分排放，剩余部分引入中水儲(chǔ)存池，充當(dāng)車輛清洗和檢修的水源［2］。目前，車輛段污水回用處理工藝主要有物理法處理工藝、化學(xué)法處理工藝、物化法處理工藝及生物法處理工藝。其中，物理法處理工藝是指通過機(jī)械方法去除污水中SS和膠體等雜質(zhì)的技術(shù)工藝，其主要包括篩除、超濾膜加壓、沉淀、過濾等處理過程，這種工藝一般結(jié)構(gòu)比較簡單，投資、管理成本低，但是對污水中可溶性有機(jī)物處理效果不好。化學(xué)處理工藝是指利用化學(xué)藥劑與污水中組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并形成沉淀、易分離的物質(zhì)或氣體以達(dá)到處理污水的效果，主要有中合法、氧化還原法和混凝法等，比物理法處理工藝去除可溶性有機(jī)物效果好，但是易形成二次污染。物化法處理工藝結(jié)合化學(xué)法和物理法特點(diǎn)，主要采用砂率、絮凝沉淀分離等方法處理污水，使水質(zhì)達(dá)標(biāo)，該工藝占地面積小，便于維護(hù)，常見于各類優(yōu)質(zhì)排水工程中。生物法處理工藝是指利用微生物自身代謝和內(nèi)源呼吸作用，將污水中的有機(jī)污染物氧化分解成無機(jī)物，達(dá)到處理污水的目標(biāo)，主要包括好氧生物處理工藝和厭氧生物處理工藝，常見的生物處理工藝有生物濾池、SBR工藝、接觸氧化法、氧化溝法和活性污泥法等處理工藝［3］。

1.3地鐵車輛段污水合并處理

現(xiàn)有大部分地鐵車輛段污水處理站將生產(chǎn)污水、生活污水及中水系統(tǒng)分開設(shè)置，這樣做的好處是工藝構(gòu)造簡單，各處理系統(tǒng)之間彼此獨(dú)立設(shè)置、毫無聯(lián)系，使得操作人員工作變得簡單。但是，由于生產(chǎn)污水處理站需靠近停車列檢庫等大型車間，生活污水處理站要靠近生活及辦公區(qū)域，而中水系統(tǒng)則要綜合考慮中水原水及中水用水點(diǎn)位置來確定中水處理站的位置，因此，每個(gè)處理站均需配備專門的操作和維護(hù)人員，造成土地資源和人力資源浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象。因此本文建議將各類污水及中水處理系統(tǒng)合并處理，避免各處理系統(tǒng)之間相互無聯(lián)系，導(dǎo)致無法進(jìn)行不同水質(zhì)間的水量調(diào)節(jié)和水質(zhì)控制的現(xiàn)象發(fā)生。針對這種現(xiàn)象，將車輛段內(nèi)的生活污水、生產(chǎn)污水綜合處理并引入中水系統(tǒng)，全方位把控，確定合理恰當(dāng)?shù)奈鬯幚碚竟に嚭鸵?guī)模，可以將各類不同水質(zhì)前期按水質(zhì)特點(diǎn)，選用不同工藝處理，后期工藝節(jié)后處理，例如將車輛段內(nèi)生活污水經(jīng)預(yù)處理池、生物反應(yīng)池、隔油池、降溫池處理后，用管道收集，與處理后的生產(chǎn)污水一起接入后續(xù)污水處理站，然后進(jìn)行二級處理，污水達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)后，部分就近排入市政管網(wǎng)或水體排放處，剩余部分引入中水儲(chǔ)存池，作為列車檢修、清洗等水源［4］。

2地鐵車輛段污水合并處理過程控制探究

地鐵車輛段污水經(jīng)生物處理系統(tǒng)處理時(shí)，時(shí)常受到外界因素的強(qiáng)烈擾動(dòng)，這主要是由污水成分復(fù)雜且水量不穩(wěn)定引起的。同時(shí)也存在著復(fù)雜的微生物菌群，由其產(chǎn)生的生化反應(yīng)、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、最終處理效果之間的關(guān)系亦是非常復(fù)雜。因此，單純的依賴經(jīng)驗(yàn)判斷和人工操作，難以解決其間發(fā)生的矛盾問題，也不足以將污水處理站的運(yùn)營成本盡其所用。此外，在地鐵車輛污水站人員和技術(shù)方面也有待改善。一則運(yùn)營人員在專業(yè)知識(shí)上有待進(jìn)一步學(xué)習(xí)，技術(shù)能力上有待進(jìn)一步提升，管理能力上有待繼續(xù)鍛煉；二則存在處理系統(tǒng)出現(xiàn)技術(shù)問題得不到及時(shí)處理，處理站不具有應(yīng)有的應(yīng)急措施，導(dǎo)致運(yùn)營成本高、處理效率低等問題。綜上可知，車輛污水處理站的升級改進(jìn)工作是大勢所趨，加強(qiáng)過程控制的研究顯得尤為重要。過程控制在車輛段污水處理站中實(shí)行的基本原理為反饋機(jī)理，對反饋機(jī)理的工作過程可用圖1簡單表示。由于外界多種因素的不斷干擾，被控系統(tǒng)一直保持不斷地適應(yīng)干擾狀態(tài)；系統(tǒng)內(nèi)部回流量、曝氣量的變化，或是進(jìn)水水量、水質(zhì)的變化，都有可能形成外界干擾因素。無論哪個(gè)因素的變化都會(huì)對系統(tǒng)的運(yùn)行性能造成不同程度的影響，變量信息傳至在線傳感器及控制系統(tǒng)，經(jīng)模擬分析，即會(huì)決定系統(tǒng)的運(yùn)行條件。對車輛段污水處理站進(jìn)行過程控制，不僅可以減小運(yùn)營管理人員自身水平不足帶來的影響，還具備以下優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)省車輛段污水處理站運(yùn)行成本；(2)縮減車輛段污水處理站升級改造的基建成本；（3）有效改善污水處理系統(tǒng)的最基本指標(biāo)——污水處理站運(yùn)行性能；（4）通過過程控制中優(yōu)化控制，提高了車輛段污水處理站已有的處理負(fù)荷；（5）嚴(yán)格保障污水水質(zhì)的出水達(dá)標(biāo)。由此可知，增設(shè)過程控制系統(tǒng)，通過有效減少外部因素對污水處理系統(tǒng)運(yùn)行性能的干擾，降低成本、改善運(yùn)行性能、保障水質(zhì)達(dá)標(biāo)，進(jìn)而保障污水處理站的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

3結(jié)語

針對地鐵車輛段中污水的成分和特點(diǎn)，將生活污水和生產(chǎn)污水后期進(jìn)行綜合處理，并引入中水系統(tǒng)，無論是從管理、投資、占地、處理成本，還是從技術(shù)層次上講，都相比傳統(tǒng)工藝而言，具有很大的綜合優(yōu)勢，并進(jìn)一步分析車輛段污水處理站實(shí)行過程控制的可能性，以便它可以很好地指導(dǎo)車輛段污水處理站管理人員解決系統(tǒng)出現(xiàn)的問題、制定相應(yīng)解決方案，無論是從實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放的角度，還是從節(jié)約車輛段污水處理站運(yùn)行能耗角度來看都具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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［6］王天龍.生活污水處理過程影響因素分析及調(diào)控策略探究［D］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2016.

作者：王天龍 單位：廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司