京通鐵路車站污水處理工藝探討

張春英 張潤斌

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

關鍵詞：鐵路；污水處理；化學催化耦合床

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

1 項目概況

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

線路位于北京市、河北省北部地區，屬于溫帶大陸性季風型燕山山地氣候，具有光照充足，四季分明，冬長夏短的特點。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、廟宮、四合永、朝陽地等44個車站。大部分車站距離城區較遠，周邊無市政污水管網，車站污水均需要設污水處理構筑物處理。

本工程各車站污水主要是生活污水，來自于各車站、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、大腸桿菌菌群數等。參照鐵道部科技司研究項目《鐵路中小站區生活污水強化一級處理試驗研究》中小站水質監測資料，本本工程既有站水質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

本文對根據項目情況，結合常用生活污水處理工藝方案，進行論證和比選。

（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“自然系統”。利用生態系統中的物理、化學和生物三者協同作用去除污水中的SS、BOD、COD、氮、磷和重金屬等污染物，達到對污水的凈化。

人工濕地技術是在20 世紀70 年代Kickuth 提出“根區法”理論后，在世界各地逐漸受到重視被運用的。在人工濕地進水污染物濃度較低的條件下，對BOD5的去除率可達84%～96%，CODcr去除率可達80%左右，污水中大部分有機物做為異養微生物的有機養分，最終被轉化為微生物體及CO2、H2O，實現污水處理。

工程設計時重點考慮的幾個問題，首先，設計參數應該根據進、出水水質指標要求進行選擇。其次，常規的有機負荷參數設計，僅考慮BOD5，而沒有考慮其他水質污染物指標。例如，當出水針對總氮指標有要求時，qhs（表面水力負荷）和 qos（表面有機負荷）均未考慮到污水水質的差異。第三，人工濕地是一種自然生態的污水處理技術，污染物去除是借助植物和微生物來完成的，因此溫度也是重要的設計參數。總的來說，人工濕地設計需要有豐富的工程經驗。

人工濕地是一種越來也越受重視的相對低耗、高效的生活污水、工業廢水的自然處理方法，比較適合于處理水量不大、水質變化不很大、管理水平不很高的鐵路沿線車站小型污水處理。考慮本項目在北京、河北地區，冬季寒冷，人工濕地中的植物不能生長，嚴重影響出水水質，導致不能達到環保要求。因此，在本項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稱。該工藝是在70年代由美國專家在厭氧-好氧除磷工藝（A/O）的基礎上開發出來的，流程簡圖見圖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，其特點是厭氧、缺氧、好氧3段功能明確、界線分明，可根據進水條件和出水要求，控制3段的時空比例和運轉條件，只要碳源充足（BOD/TKN≥4）便可達到較高的脫氮率。厭氧區的主要功能是釋放磷，同時部分有機物進行氨化；缺氧區的首要功能是脫氮，硝酸氮通過內循環由好氧區回流至此，在反硝化菌的作用下轉化為氮氣；好氧區是多功能的，吸收磷，去除BOD5和CODcr，同時在硝化菌所用下，有機氮轉化的氨氮繼而轉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進行硝化脫氮。最后實現污水的達標處理。

A2/O法優點是能夠脫氮除磷，總的水力停留時間少于其它同類工藝，對污水水質變化適應性強；缺點是脫氮要求有機負荷較低、污泥齡較長，而除磷要求有機負荷較高、污泥齡較短，往往很難平衡；且管理維護費用相對較高。

（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運行的活性污泥污水處理技術。SBR系統內只有一個污水處理單元，SBR集進水→曝氣→沉淀→排水等功能于同一單元，該單元在不同時間發揮不同的污水處理作用。

SBR工藝特點：1）生物化學反應推動力大，效率高，池內厭氧、缺氧、好氧交替進行，凈化效果好。2）污水處理運行效果穩定，在理想的靜止狀態下進行物理沉淀，時間短、效率高，出水水質好。3）承受較大的沖擊負荷，池內滯留的處理水，對新流入的污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和水質的沖擊。4）反應池內存在DO、BOD5濃度梯度，有效控制活性污泥的膨脹。5）工程造價低，主體設施只有一個反應器，不設二沉池、污泥回流系統，進水水質穩定的情況下，調節池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積小。

（4）經分析上述工藝經驗成熟，污水處理后出水能夠達到GB8978-2006《污水綜合排放標準》一級標準，但很難達到環評批復的北京市《水污染物綜合排放標準》（DB11/307-2013）表1“A級排放限值”。

3 推薦處理工藝

本項目根據選用了一種最新的污水處理工藝----鐵基質催化生物載體自養生物深度脫氮除磷污水處理工藝（即化學催化耦合床工藝），該技術進行樣品生產及試驗，試驗結果達到預想效果。

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

化學催化耦合床（CCBF）處理基本原理：（1）鐵基質催化生物載體通過催化原電池反應由內而外釋放[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）鐵基質催化生物載體與異養、自養反硝化菌耦合協同將硝氮還原為氮氣，實現脫氮；（4）污水中的磷與鐵基質催化生物載體釋放的鐵離子結合而被固化去除。磷酸根離子與鐵基質催化生物載體產生的 Fe3+反應，并結合 2 分子的水， 生成 FePO4·2H2O 沉淀，實現磷的去除。（5）污水處理達標后，貯存、綠化或排放。

4 結語

鐵基質催化生物載體自養生物深度脫氮除磷污水處理技術進行樣品生產及試驗，試驗結果達到預想效果。污水處理效果達到了北京市《水污染物綜合排放標準》（DB11/307-2013）表1“A級排放限值”要求。經過本工程成熟實踐后，可推廣使用。

參考文獻：

[1]張潤斌.人工濕地設計計算方法探討[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：北京交通大學碩士論文，2018.