>sql-запрос к базе 1,5 Мб никак не может выполняться 5-10 секунд, проблема
>явно в вашем коде.

Проблема явно в блокировках при попытке одновременного обращения нескольких процессов к базе. Про deadlock в sqlite я уже не раз слышал. Код типовой и предельно упрощен (т.е. SELECT список/поле по проиндексированному ключу без подзапросов и сложностей), на других СУБД работает отлично.

>В одном из проектов меня порядка тысячи клиентов документооборота онлайн, пара сот
>гигов динамического трафика в месяц и база эскулайт в несколько гигабайт

http://www.sqlite.org/faq.html

(5) Can multiple applications or multiple instances of the same application access a single database file at the same time?

When SQLite tries to access a file that is locked by another process, the default behavior is to return SQLITE_BUSY. You can adjust this behavior from C code using the sqlite3_busy_handler()  or sqlite3_busy_timeout()  API functions.

При такой организации блокировки на уровне всей базы в любом случае удел SQLite - однопользовательские системы. Или специально под SQLite писать программу с оглядкой на диспетчеризацию запросов.

В http://www.sqlite.org/lockingv3.html я ничего кардинально улучшающее ситуацию с блокировками не нашел.

>тесты здесь:
>http://geomapx.blogspot.com/search/label/SQLite

Это линейные тесты, вы измеряйте скорость последовательного выполнения действий. Протестируйте, что будет при большом конкурирующем числе одновременных обращений.