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摘要：地铁车站排污系统是地铁站台的重要组成部分，本文介绍了几种模式的排污系统，并对各系统的优缺点进行对比分析。同时对密闭提升装置中的关键部件设计做了分析计算，保证关键部件的设计参数满足用户的功能性需求。
关键词：地铁；密闭提升；设计计算
1 背景及现状
地铁车站排污系统是将地铁车站内的卫生间产生的粪便、污水等污物和冲洗水通过收集、提升、排污等步骤，排入城市污水管网的系统。系统一般由末端设备（包括便器、地漏等）、污水收集装置、污水提升系统和管网系统组成[1]。
随着地铁行业的蓬勃发展，传统的“集水池+潜污泵”的安装模式越来越不能满足地铁安装使用的要求，20世纪90年代末期北上广等大城市，将乘客容量大的地铁站台或站厅卫生间的传统模式改造成了真空式、半真空式排污系统模式。然而，结构复杂的真空、半真空式的排污系统在复杂的使用环境中屡屡受挫，异物堵塞管路、阀、泵的情况不断发生，封厕情况时有发生，如厕环境的投诉也屡攀新高，例如西安地铁3号线，该线路的真空排污系统设备由3家厂家提供，该线路的封厕率达到34%，故障率更是达到69%。
2各种排污系统的简介
在地铁车站污水排放领域中，排污系统主要有以下几种形式：传统式（一坑两泵），真空式、半真空式和密闭提升式。
2.1传统排污系统
依靠污水自身的重力作用，经排水管网的收集汇入车站内部的集水池，再通过设置于集水池内的潜污泵将收集的污水抽至室外，然后排入市政污水管网系统。结构示意图下图：
图1 传统排污系统示意图
传统式具有成熟的设计、运营经验，结构简单、安装方便，但是气密性极差导致污水泵房内臭气外溢，且潜污泵外壳会积附大量的污物，对后期维护检修带来不便。
2.2真空式排污系统
所有排污点使用真空便器、真空污水提升器和真空地漏，真空便器用于收集高浓度粪便、尿液进入真空废污水泵站，真空污水提升器用于收集洗手台、小便器等其它排污设施的废污水进入真空废污水泵站，真空地漏用于收集地漏水进入真空污水泵站。
前端收集装置无过滤，真空便器容易被异物卡住，真空泵易堵塞，系统维护量较大，真空便器故障率高。但是污水泵房内气密性好，臭气不会外溢。
2.3半真空式排污系统
前端收集方式有别于真空式排污系统，利用污水的自重，流入污水提升器，然后被抽吸进入真空管路系统，最后通过真空废污水泵站输送至市政污水管网。
前端收集装置有过滤，真空泵不易被堵住，系统维护量较小，故障率低。污水泵房气密性好，臭气不会外溢。
2.4密闭提升排污系统
密闭提升排污系统由集水箱、排污泵及管网组成，集水箱上设置有进水、出水、通气管道接口；排污泵和密闭水箱相连，污水经排水管网汇入集水箱，通过排污泵排到室外市政污水管网[2]。结构示意图如下图：
图2 密闭提升排污系统示意图
排污泵设置在水箱外，便于系统的维护与检修，同时改善泵的运行环境，延长使用寿命。集水箱为密闭水箱，气密性得到提高，避免臭气外溢。但建筑结构上仍需沉降。
2.5技术方向
通过走访铁四院、铁一院、铁二院、广州院、地铁业主、机电施工总包方等相关项目负责人，并综合各城市轨道交通公司的市场情况，判定一体化密闭提升装置将成为今后城轨领域的主流方案。一体化式装置设备结构简单、后期的维护保养方便且费用低、整体方案性价比高。采用传统式排污系统的老地铁线路都将对污水泵房进行技术改造，在原有土建基础上一体化密闭提升装置具有一定优势。设计院新设计的地铁线路80%会采用一体化密闭提升装置，少部分采用半真空式，传统方式已基本淘汰。
3关键部件设计计算
一体化密闭提升装置是一套应用于地铁站台污水泵房，集污水的暂存、转储、压力排放等功能的排污装置。它包含2台立式干式排污泵，1个集水箱，1个电气控制箱以及连接管路、阀件。
为满足绝大部分地铁站台污水泵房的排水需求，设计院定的技术参数为排水流量Q=25m3/h，扬程H=30～35m。地铁站台卫生间一般包含男卫生间、女卫生间和残障卫生间。结合调研数据，地铁站生活污水水量如下表：
表1地铁站生活污水水量
3.1正常工况
3.1.1排污泵选型
排污泵选型主要包括排污泵扬程和流量的选择。
扬程选择根据管路长度及管道附件情况进行计算：
结合实际中管损或是中转站、换乘站地铁站建筑高度大的情况，我们将扬程定为H=35m，以满足绝大部分地铁站的使用需求。
排污泵流量的选择，应结合设计排水秒流量选择，并以每小时最大可能启泵次数做校核，具体每小时启泵次数可根据工程要求以及所选排污泵性能确定。参数依据设计院在技术规格要求中注明的参数，定为Q=25m3/h。以往经验数据要求的排污泵启泵次数为不小于20次/h。
3.1.2集水箱设计
集水箱容积的选择应结合水泵每小时启动次数、水泵流量、实际进水流量考虑。依据设计建议排水当量小于20Np 时，全部集水箱有效容积不宜小于300 L，大于20 Np 时不宜小于450 L。
查询《建筑给水排水设计规范》，得到地铁站卫生间卫生器具的排水当量如下表：
表2卫生间卫生器具的排水当量[4]
总当量大于20Np，则集水箱有效容积不宜小于450L。
查阅资料可得，排污泵出水量（Q）、集水箱有效容积（V0）、最大可能启泵次数（N）之间应满足如下关系：，即所选择水泵的流量不得大于4倍的最大启泵次数与集水箱有效容积的乘积，可得
排污泵电机的工作制为S3，50%，周期10min，即周期工作情况下运行5min，停止运行5min，在极限工况下单泵的停止时间为7.29min＞5min，满足要求，电机不会因过快启动而导致散热不及时。
4结语
本文简略介绍了几种地铁车站排污系统的优缺点，并结合实际调研结果判定一体化密闭提升装置在经济、技术、环保等方面较之其它排污系统具有显著优势，适合推广到大多数地铁车站污水排放领域。同时对一体化密闭提升装置中的关键部件设计做了分析计算，保证关键部件的设计参数满足用户的功能性需求。
参考文献：
[1]王玉娟.地铁车站排污系统的应用与发展[J].城市建筑，2012（15）.
[2]高凤淮，周炜，佘世杨.地铁车站污水系统设计新思路[J].给水排水，2012（10）.
[3]许琼果.地铁车站污水提升方案浅谈[J].科技创新导报，2013（13.）
[4]GB 50015-2003（2009年版）.建筑给水排水设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.
作者简介：
1.庞宇龙，男，（1989-），汉族，浙江台州，助理工程师；
2.石海东，男，（1984-），汉族，浙江宁波，助理工程师。
论文作者:庞宇龙1,石海东2
论文发表刊物:《房地产世界》2019年2期
论文发表时间:2019/7/15
标签：污水论文; 系统论文; 地铁论文; 真空论文; 装置论文; 管网论文; 排污泵论文; 《房地产世界》2019年2期论文;