铁路高浓度粪便污水处理的工艺设计

铁路高浓度粪便污水处理的工艺设计

魏明吉

青岛亚通达铁路设备有限公司 266000

摘要：本文通过高铁实例，分析铁路高浓度粪便污水处理需要的工艺设计流程以及应用效果，以此能够为后续铁路行业在处理污水问题上提供一定的建议。

关键词：铁路；粪便污水；工艺设计

对铁路高浓度粪便产生的污水进行处理，要考虑多方面因素，减少对环境产生的影响，符合可持续发展要求。这就需要铁路企业切实提高污水处理技术。厌氧氨氧化技术的出现，在提高粪便污水处理效率上有明显效果，因而在铁路污水处理上得到广泛应用。

一、概述

随着近几年我国社会经济快速发展，铁路建设也加快进程，特别是动车和高速越发受到关注。针对铁路运行期间所产生的污水，在处理方式上必须要严格按照标准将其进行排放。与普通生活污水相比，粪便污水中所含有的成分复杂性更大。结合实际，当前铁路针对污水处理方式主要为基础氧化生物转盘等。在应用过程中因受到多方面因素影响，使得排水上无法满足标准。这就需要铁路企业加强新技术的发展。而厌氧氨氧化技术的出现开始应用在污水处理中，在具体使用中无需借助其他资源就可去除氨氮。下文就以某高铁为例，针对粪便污水处理中所应用厌氧氨氧化技术设计进行重点探析。

二、工程概况分析

（一）设计规模及水质

通过调查了解，动车和高速列车中所产生的粪便污水是高铁开展污水处理工作的主要内容。有关数据表明，污水厂设计规模为610m³/d，在该厂设计处理出水上要必须要达到排放标准和要求。

（二）工艺流程

污水可生化性的评判指标上主要以BOD₅和COD值为主，此次设计中以0.42基础进行污水比值设计，这充分体现出出水设计具有较强的生化性。在传统设计中，所使用的生物脱氮技术应用中需要准备好大量的碳源，只有这样才能够在最大程度上保证反应顺利。结合数据分析，当BOD₅/TN大于4时，污水会在碳源辅助下进行反硝化菌利用。

在本工程设计过程中所设计的污水BOD₅/TN为0.07，则表明缺少大量的碳源供应，这就需要铁路企业在进行工艺处理环节中要加大对碳源的投入和相应成本。由此可见，这种工程设计处理方式不合适。在具体设计过程中要能够充分考虑多个方面，如废水水质具有的特点、实际运行中的稳定性以及造价和运行须臾成本等。在此基础上，以氧氨氧化和膜生物反应器结合的工艺系统进行。具体工艺流程可以下图形式予以展示。

图一 工艺流程

一般情况下，调节池的前端会针对周边杂物和悬浮物设计专门的格栅，这样做目的就是为了在最大程度上保证相关设备运行过程中的稳定性。在该单元设计中相关人员会选择较高的有机负荷，以此保证生化反应速率达到标准要求，实现对部分溶解性气体时去除的任务。在实际中，出水进入高符合曝气池中，还会剩余的其他气体进行消除。经过曝气系统的使用，能够对污水中存在的部分氨氮以硝氮或亚硝氮的形式展示，这为之后人员开展厌氧氨氧化处理工作的开展奠定良好基础。

另外，高负荷曝气池后端都会带有沉池，沉池主要作用就是对产生的污泥进行回流，促使其转回池前端，确保产生的污泥量达到标准要求。当沉池出水开始进入到系统中，也就是厌氧氨氧化系统时，会有直接转化为氮气，在这过程中大量氨氮会被清除。对于剩余的氨氮则会在膜生物反应器系统的帮助下完全消除。对于MBR工艺，在使用中能够确保水质达到稳定要求，将此工艺与厌氧氨氧化进行有效结合，在处理污水效果上十分显著，且经过不断发展也已经越发成熟。因而越发受到铁路行业的关注。

三、主要处理构筑物设计

（一）调节池

调节池在具体运用中承担水量和水质的调节作用，其中水深设计在5.1m，池体尺寸也按照相应标准进行，总有效容积达到203.3m³，针对废水的停留时间则设计在8小时。在具体设计中，相关技术人员为了更好的保证调节池运行的稳定性，则会在池体中进行曝气装置设计。

（二）IC厌氧反应器

针对IC厌氧反应器的外形尺寸也按照标准进行，以圆柱体形为主要结构，有效容积为115.2m³，在废水停留时间上则设计为4.5h。完成这些基本工作后，通过对第一反应容积负荷和第二反应容积负荷率的标准提取，确保反应器总容积负荷达到14kgCOD_cr/ m³ .d。

（三）高负荷曝气池

同上述标准一致，高负荷曝气无论是在外形尺寸还是有效容积都要满足要求，以1.8h为停留时间。在此单元底部要设计专门的曝气系统，系统气量设计也要符合2.0-6.0 m³ /h标准。

（四）膜生物反应器MBR

MBR反应器是帮助厌氧氨氧化出水进行深度脱氧的重要工具。在对此单元设计上，需要涉及到三套，在外形尺寸和有效容积数字值要具体化，且选择4.5h作为停留时间。对于污泥密度也要按照8000mg/L进行设计，同时相关膜件的铜梁也要达到标准数值。之后在进行反应器底部设计上，根据实际需求配置相应的曝气系统。之所以这样设计主要为了减少污泥沉淀问题的发散，另外在此系统中还结合运行情况，配备真空压力表、加药泵等专业设备。

四、主要经济指标和技术特点分析

以具体铁路为案例，本次工程建设投资3000万，占地面积达到1500m² 。相关设备采购和安装上投入2000万。在“厌氧氨氧化+MBR”工艺作为主体，与传统使用的污水处理方法比较分析可知，厌氧氨氧化在经过硝化的作用下，减少对耗氧量的使用，至少节省60%，这也极大的降低对供氧的需求。另外在应用高铁粪便污水处理中，厌氧氨氧化菌会将氨氮作为电子供体，并成为电子受体的自养菌。通过这种处理方式，减少铁路对碳源需求，极大的降低各方成本的投入。此外还在降低温室气体排放量上发挥重要作用。由此可见，在本工程中选用厌氧氨氧化+MBR工艺设计，将其应用在处理铁路高浓度粪便产生的污水中，不仅对粪便污水进行有效全面的脱氮，同时还更好的保证污水排放的标准性，进而推动铁路行业的可持续发展。

结语：

通过本文对具体案例设计分析，厌氧氨氧化+MBR组合的工艺对铁路高浓度粪便污水进行处理，具有鲜明优势，如保证运行的稳定性，设计合理性以及处理效率达到标准等。因而厌氧氨氧化+MBR在铁路中得到极大的推广和应用。

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