铁路中水回用的技术分析与应用前景

2013-11-27丁巍

铁路节能环保与安全卫生 2013年1期

丁巍

(上海铁路局计划统计处，上海 200071)

水资源短缺已成为人类社会可持续发展的严重制约因素。铁路行业在运输生产过程中每年消耗约3.3×108m3新鲜水，是交通运输行业中的用水“大户”。如何节约水资源消耗，控制用水成本已成为铁路企业迫切解决的重要问题。

1 铁路中水回用的基本情况

中水回用是解决水资源短缺，水污染物排放总量控制的有效手段之一。所谓“中水”［1］是指可重复利用的“再生水”，其水质介于新鲜水与污水之间，是污水经处理后达到回用水水质标准的水。中水回用工程，主要是指从污水收集、污水处理、深度处理以及将处理后的再生水输送到各用水点的工程设施。铁路系统从“九五”期间开始应用中水回用系统，目前全路共有69家铁路单位使用中水回用，年回用水量［2］约400×104m3。其中机务车辆单位有53家占总数的76.8%，年回用水量约333.7×104m3。

1.1 中水水源

铁路单位中水回用的水源大致可分为三类，一是机务、车辆段在生产检修中产生的含油废水，二是货运车站洗车后产生的货洗废水，三是生活污水。

1.2 中水回用的工艺

中水回用处理的对象为污水，而处理后的水质要达到回用的目的，并符合国家的有关水质标准。因此，根据中水水源的不同，处理技术可分为物理化学处理法、生物处理法两类。含油废水、货洗废水的中水处理方法一般采用物化法，工艺流程主要是管网收集—调节沉淀—气浮—过滤—消毒—回用，该工艺的特点是允许间歇运行，启用灵活，投资偏小，管理简便，但投药费用高，对溶解性杂质特别是有机物去除率低。其工艺流程简图如图1所示。

生活污水的中水处理方法一般采用生物法，工艺流程为集水—调节—生物处理(生物接触氧化或生物膜处理)—过滤—消毒—回用，该工艺的特点是运用设计成熟，使用广泛，出水水质较好，但投资费用相对较高。其工艺流程简图如图2所示。

1.3 中水用途及水质标准

根据《铁路回用水水质标准》［3］，铁路回用水按用水的不同目的，分为三类:一是生产低质用水，主要包括机车车辆冲洗用水、机车车辆配件煮冲洗用水、除尘和防尘用水、容器试压用水、冷却用水;二是生活杂用水，主要包括洗车、扫除、地面冲洗和道路浇洒以及绿化、厕所便器冲洗等;三是铁路景观用水，主要包括喷泉、观赏鱼池、人造湖等。按用途分这三类回用水的水质要求见表1。

图1 铁路含油废水、货洗废水中水处理典型工艺流程简图

图2 铁路生活污水中水处理典型工艺流程简图

表1 铁路回用水水质要求一览表

2 中水回用的效益分析

2.1 经济效益

中水回用的经济性在很大程度上受到当地新鲜水价的影响，水价越高，项目受益越大，经济效益主要体现在因中水生产单价与新鲜水单价的价格差而产生的用水成本。以上海铁路局南京东机务段为例，该单位采用物化法处理生产过程中产生的含油废水，气浮处理后经过滤、消毒后回用，年回用量约12×104m3，在回用水制备过程中主要有设备用能、维护、人员工资、药剂投入等费用(详见表2)，经核算该单位中水生产单价约为1.05元/m3，远低于南京地区新鲜水价格(3.24元/m3)，按2.19元的价差核算，南京东机务段年节约水费约26万元。

表2 南京东机务段中水回用系统运行成本

2.2 环境效益

实施中水回用对水污染物总量控制有着积极的现实意义。首先节约了水资源，实现可重复利用;其次，降低了污染物的排放总量，为改善水环境作出积极贡献;同时，也降低了铁路单位的排污成本支出。

3 铁路企业中水回用应用中存在的问题

3.1 中水回用总量较小，回用率处于低位

根据铁道部2011年的统计资料，2011年国家铁路工业用水总量6 206.0×104m3，其中，工业新鲜用水量5 644.7×104m3，工业废水处理量3 843.8×104m3，工业重复用水561.3×104m3(工业废水处理回用量366.1×104m3)，工业废水处理回用率仅9.5%;生活用水总量26 894.8×104m3，其中新鲜水26 656.9×104m3，生活重复用水237.9×104m3(生活中水回用量 42.6×104m3)，生活污水回用率仅为0.18%(参考工业废水处理回用率，回用量与处理量的比值)。由此可见，目前铁路企业废水处理回用量较低，回用潜力巨大。

3.2 处理工艺单一，中水水源范围相对较窄

目前铁路单位基本采用物化法来处理机务、车辆段产生的含油废水，而随着铁路路网规模的不断扩大及客货运量的不断提升，将产生大量的客运洗涤、洗刷污水等多种性质的废水，但目前这部分废水回用较少。客运洗涤、洗刷污水具有水污染物浓度、水量变化大的特点，采用传统的回用工艺普遍效果不稳定，可靠性差，需结合这部分废水的特点实施有针对性的中水回用工艺。

3.3 消毒环节不够重视，运行管理有待加强

消毒是中水回用系统中非常重要的一个环节，对于保证回用水安全使用有着重要的意义。但也有部分单位为了节约回用成本，减少消毒药剂的投入，这样容易造成粪大肠菌群指标超标，同时回用时也常产生令人不快的异味，严重影响使用积极性。因此，做好中水回用工作，不但要有稳定、可靠的处理消毒设施，同时还应有配套的管理措施，如制定并完善相应的中水回用管理办法，中水的制备、中水的使用范围说明、中水的设备管理细则、中水的监测方法和频率等，检查和考核都要作明确的规定，为中水回用的顺利进行提供科学保证。

4 中水回用应用前景

4.1 符合环保政策要求

《国家环境保护“十二五”规划》明确提出要大力推进污水再生利用工作，同时也确定了新的水污染物总量减排目标:化学需氧量排放量控制在2 347.6万t，比“十一五”末减排8%;氨氮排放量控制在238万 t，比“十一五”末减排10%。《铁路“十二五”环保规划》中也提出了污染物控制目标，即国家铁路化学需氧量排放量控制在2 280 t，力争在“十二五”期间增产不增污。但是，随着铁路路网的不断发展，运输工作量将不断增加，根据《铁路“十二五”规划》:到2015年铁路营业里程将由目前的9.1万km增加到12万km，旅客周转量将达到16 000亿人·km左右，增加82.6%，这将不可避免有新增污染。要完成“十二五”期间水污染物总量控制的目标，就需要削减目前的排放量。目前，各铁路局工业废水均得到有效治理，污染物排放浓度已经处于低位，依靠深度处理削减既有污染物排放量的潜力不大，必须通过中水处理后再生利用，大幅度提高中水回用率，才能实现“十二五”主要污染物控制目标。

4.2 回用技术成熟可行

铁路机务、车辆系统含油废水处理及中水回用技术经过多年发展应用，已经比较成熟，含油废水处理后的水质稳定达到国家一级排放标准，与《铁路回用水水质标准》作比较(见表1)后也可看出，绝大部分的水质指标满足铁路回用水要求，极个别指标也只需稍作深度处理(如:过滤、消毒等)即可达到回用水标准要求。生活污水处理回用也可利用生物接触氧化、人工湿地等处理后，用于绿化或景观用水。