張春英 張潤(rùn)斌

摘 要：京通鐵路位于北京市、河北省北部地區(qū)，全線設(shè)車站44座。大部分車站污水需增設(shè)污水處理構(gòu)筑物。污水處理工藝采用微氧水解酸化+化學(xué)催化耦合床（CCBF）工藝。污水排放達(dá)到了北京市《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/307-2013）表1“A級(jí)排放限值”要求，符合環(huán)保要求。

關(guān)鍵詞：鐵路；污水處理；化學(xué)催化耦合床

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.032

1 項(xiàng)目概況

京通鐵路昌平至朝陽(yáng)地段由北京樞紐鐵路昌平車站開始，經(jīng)北京市昌平區(qū)、懷柔區(qū)、密云區(qū)，河北省承德市灤平縣、隆化縣、圍場(chǎng)縣，于朝陽(yáng)地（蒙冀交界）為止。

線路位于北京市、河北省北部地區(qū)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)型燕山山地氣候，具有光照充足，四季分明，冬長(zhǎng)夏短的特點(diǎn)。春季干旱少雨；夏季溫和，多雷陣雨；秋季天高氣爽，晝夜溫差大；冬季寒冷少雪，晝夜溫差較大。

本線既有昌平北、古北口、虎什哈、灤平、窯上、張百灣、白旗、張三營(yíng)、廟宮、四合永、朝陽(yáng)地等44個(gè)車站。大部分車站距離城區(qū)較遠(yuǎn)，周邊無(wú)市政污水管網(wǎng)，車站污水均需要設(shè)污水處理構(gòu)筑物處理。

本工程各車站污水主要是生活污水，來(lái)自于各車站、辦公房屋等的生活污水排放，主要污染物為CODcr、BOD5、NH3-N、SS，另外還有油脂、大腸桿菌菌群數(shù)等。參照鐵道部科技司研究項(xiàng)目《鐵路中小站區(qū)生活污水強(qiáng)化一級(jí)處理試驗(yàn)研究》中小站水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，本本工程既有站水質(zhì)情況和污染物排放量見表1。

2 常用生活污水處理工藝比選

本文對(duì)根據(jù)項(xiàng)目情況，結(jié)合常用生活污水處理工藝方案，進(jìn)行論證和比選。

（1）人工濕地污水處理工藝是人工濕地污水處理工藝是人工模擬“自然濕地”建造的一個(gè)“自然系統(tǒng)”。利用生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物三者協(xié)同作用去除污水中的SS、BOD、COD、氮、磷和重金屬等污染物，達(dá)到對(duì)污水的凈化。

人工濕地技術(shù)是在20 世紀(jì)70 年代Kickuth 提出“根區(qū)法”理論后，在世界各地逐漸受到重視被運(yùn)用的。在人工濕地進(jìn)水污染物濃度較低的條件下，對(duì)BOD5的去除率可達(dá)84%～96%，CODcr去除率可達(dá)80%左右，污水中大部分有機(jī)物做為異養(yǎng)微生物的有機(jī)養(yǎng)分，最終被轉(zhuǎn)化為微生物體及CO2、H2O，實(shí)現(xiàn)污水處理。

工程設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮的幾個(gè)問題，首先，設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)該根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)要求進(jìn)行選擇。其次，常規(guī)的有機(jī)負(fù)荷參數(shù)設(shè)計(jì)，僅考慮BOD5，而沒有考慮其他水質(zhì)污染物指標(biāo)。例如，當(dāng)出水針對(duì)總氮指標(biāo)有要求時(shí)，qhs（表面水力負(fù)荷）和 qos（表面有機(jī)負(fù)荷）均未考慮到污水水質(zhì)的差異。第三，人工濕地是一種自然生態(tài)的污水處理技術(shù)，污染物去除是借助植物和微生物來(lái)完成的，因此溫度也是重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。總的來(lái)說(shuō)，人工濕地設(shè)計(jì)需要有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。

人工濕地是一種越來(lái)也越受重視的相對(duì)低耗、高效的生活污水、工業(yè)廢水的自然處理方法，比較適合于處理水量不大、水質(zhì)變化不很大、管理水平不很高的鐵路沿線車站小型污水處理?？紤]本項(xiàng)目在北京、河北地區(qū)，冬季寒冷，人工濕地中的植物不能生長(zhǎng)，嚴(yán)重影響出水水質(zhì)，導(dǎo)致不能達(dá)到環(huán)保要求。因此，在本項(xiàng)目污水處理沒有選用人工濕地工藝。

（2）A2/O工藝。A2/O工藝是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文縮寫，它是厭氧-缺氧、好氧生物脫氮除磷工藝的簡(jiǎn)稱。該工藝是在70年代由美國(guó)專家在厭氧-好氧除磷工藝（A/O）的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的，流程簡(jiǎn)圖見圖1。

A2/O工藝是一種典型的脫氮除磷工藝，其生物反應(yīng)池由厭氧、缺氧和好氧三段組成。這是一種推流式的前置反硝化型BNR 工藝，其特點(diǎn)是厭氧、缺氧、好氧3段功能明確、界線分明，可根據(jù)進(jìn)水條件和出水要求，控制3段的時(shí)空比例和運(yùn)轉(zhuǎn)條件，只要碳源充足（BOD/TKN≥4）便可達(dá)到較高的脫氮率。厭氧區(qū)的主要功能是釋放磷，同時(shí)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化；缺氧區(qū)的首要功能是脫氮，硝酸氮通過(guò)內(nèi)循環(huán)由好氧區(qū)回流至此，在反硝化菌的作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)?；好氧區(qū)是多功能的，吸收磷，去除BOD5和CODcr，同時(shí)在硝化菌所用下，有機(jī)氮轉(zhuǎn)化的氨氮繼而轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮和硝酸氮，含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧區(qū)進(jìn)行硝化脫氮。最后實(shí)現(xiàn)污水的達(dá)標(biāo)處理。

A2/O法優(yōu)點(diǎn)是能夠脫氮除磷，總的水力停留時(shí)間少于其它同類工藝，對(duì)污水水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)；缺點(diǎn)是脫氮要求有機(jī)負(fù)荷較低、污泥齡較長(zhǎng)，而除磷要求有機(jī)負(fù)荷較高、污泥齡較短，往往很難平衡；且管理維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較高。

（3）SBR法。SBR法是序批式活性污泥法，是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)。SBR系統(tǒng)內(nèi)只有一個(gè)污水處理單元，SBR集進(jìn)水→曝氣→沉淀→排水等功能于同一單元，該單元在不同時(shí)間發(fā)揮不同的污水處理作用。

SBR工藝特點(diǎn)：1）生物化學(xué)反應(yīng)推動(dòng)力大，效率高，池內(nèi)厭氧、缺氧、好氧交替進(jìn)行，凈化效果好。2）污水處理運(yùn)行效果穩(wěn)定，在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行物理沉淀，時(shí)間短、效率高，出水水質(zhì)好。3）承受較大的沖擊負(fù)荷，池內(nèi)滯留的處理水，對(duì)新流入的污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和水質(zhì)的沖擊。4）反應(yīng)池內(nèi)存在DO、BOD5濃度梯度，有效控制活性污泥的膨脹。5）工程造價(jià)低，主體設(shè)施只有一個(gè)反應(yīng)器，不設(shè)二沉池、污泥回流系統(tǒng)，進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定的情況下，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積小。

（4）經(jīng)分析上述工藝經(jīng)驗(yàn)成熟，污水處理后出水能夠達(dá)到GB8978-2006《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但很難達(dá)到環(huán)評(píng)批復(fù)的北京市《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/307-2013）表1“A級(jí)排放限值”。

3 推薦處理工藝

本項(xiàng)目根據(jù)選用了一種最新的污水處理工藝----鐵基質(zhì)催化生物載體自養(yǎng)生物深度脫氮除磷污水處理工藝（即化學(xué)催化耦合床工藝），該技術(shù)進(jìn)行樣品生產(chǎn)及試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到預(yù)想效果。

微氧水解酸化+化學(xué)催化耦合床（CCBF）工藝原理：污水經(jīng)化糞池、格柵進(jìn)入微氧水解酸化池，使原水均質(zhì)、均量減少整個(gè)工序的沖擊負(fù)荷，微曝氣使廢水初步水解酸化，然后進(jìn)入化學(xué)催化耦合床（CCBF）。

化學(xué)催化耦合床（CCBF）處理基本原理：（1）鐵基質(zhì)催化生物載體通過(guò)催化原電池反應(yīng)由內(nèi)而外釋放[H]或H2，及Fe2+；（2）污水中氨氮在AOB 和NOB的作用下被氧化為硝氮；（3）鐵基質(zhì)催化生物載體與異養(yǎng)、自養(yǎng)反硝化菌耦合協(xié)同將硝氮還原為氮?dú)?，?shí)現(xiàn)脫氮；（4）污水中的磷與鐵基質(zhì)催化生物載體釋放的鐵離子結(jié)合而被固化去除。磷酸根離子與鐵基質(zhì)催化生物載體產(chǎn)生的 Fe3+反應(yīng)，并結(jié)合 2 分子的水， 生成 FePO4·2H2O 沉淀，實(shí)現(xiàn)磷的去除。（5）污水處理達(dá)標(biāo)后，貯存、綠化或排放。

4 結(jié)語(yǔ)

鐵基質(zhì)催化生物載體自養(yǎng)生物深度脫氮除磷污水處理技術(shù)進(jìn)行樣品生產(chǎn)及試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到預(yù)想效果。污水處理效果達(dá)到了北京市《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/307-2013）表1“A級(jí)排放限值”要求。經(jīng)過(guò)本工程成熟實(shí)踐后，可推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張潤(rùn)斌.人工濕地設(shè)計(jì)計(jì)算方法探討[J].給水排水，2017年Vol.43

增刊，146-147.

[2]鄭煒曄.基于鐵質(zhì)載體與生物耦合深度處理低C/N比生活污水的研究[D].北京：北京交通大學(xué)碩士論文，2018.