摘要：对于地铁车站排污系统的方式，目前运用于国内外的大多是传统的重力排污模式，但在应用上存在一些不足，为了弥补这些不足，在国内出现了一些新模式的排水系统，比如真空排水系统、生态环保厕所和密闭水箱提升泵站系统。本文主要就对真空排污系统在地铁中的应用进行分析和探讨。
关键词：真空排污系统；地铁；应用
1传统式污水排水
1.1在原来施工过的地铁中，采用最多的是传统式污水排水，将卫生间排出的污水收集后经排水管道排至站台层或者是站台板下的集水坑内，集水坑内在经过排污泵提升到室外的压力检查井内，再经化粪池处理后排至是室外的污水管网内。
1.2传统式污水排水的缺点：第一，对自然环境污染比较严重。由于土建做的集水坑严密性不是很好，容易导致污水渗漏，腐蚀土壤，而且有时候还会发生污水池存在臭气外溢、蚊蝇滋生等卫生隐患，污染车站的空气环境。第二，堵塞水泵。集水坑内一些大的颗粒及手纸经过排污泵后容易堵塞水泵，这就给维修带来很多不方便的地方，经常的修理水泵，有时候还会导致集水坑的污水来不及排。
2真空排污系统概述
真空排水系统是利用真空将分散点的污水收集至污水罐，再通过污水泵将污水排至指定地点的一种排水系统。真空排水系统具有三种不同的形式，即纯真空式真空排水系统、在线式真空排水系统和重力流与真空结合式真空排水系统。其中重力流与真空结合式真空排水系统具有一定的技术经济优势，更适合人员流动性大的地铁站卫生间。
3真空排污系统的主要组成
3.1真空排污终端
真空排污系统的用户终端有真空洁具与集水单元两种形式。前者为含真空界面阀及控制系统的特殊洁具；后者则先通过重力洁具及其管道将污水收集至中间储存的集水单元中，再通过负压抽吸，序批将污水排放至真空管网。
①真空界面阀
真空界面阀是真空排污系统中的关键阀件，其用于控制污水的抽吸，为常压与管道内负压的界面，设置在真空洁具及集水单元中，通常为一种常闭的负压气动阀。界面阀的控制口通负压源时开启，将污水抽吸入真空管道；控制口通大气时由弹簧复位，阀门关闭，停止吸污。阀的驱动方式多为负压隔膜气动，密封方式有隔膜和活塞两种，前者的口径一般较小，后者则较大。根据实际运行及实验室模拟潮湿及氨气腐蚀环境下的疲劳测试结果，界面阀的自然失效方式常见为隔膜破裂造成的密封不良、漏水、漏气以致阀门开启不及时或不能开启。改进的方法是：选用在隔膜中加上一层具有良好耐屈挠疲劳性及粘着强度的骨架增强层；选用更耐久的橡胶；严格控制橡胶隔膜的加工条件。
②便器控制系统
便器冲水及抽吸的控制有机械及电路控制两种。前者采用专门设计，具有机械延时的水气联动先导阀，优点是构成简单，无需电源；缺点是不能精确调节抽吸和冲水时间。后者采用通用的电气控制元件（继电器、集成电路或PLC）、电磁气阀及水阀等，优点是能精确控制抽吸及冲水时间（可精确到0.1s），便于智能控制，中央监控，可有记忆功能，但系统构成较复杂，需电源，电磁水阀和气阀。
3.2污水的排放
污水收集至中央收集站的真空罐后，需要将其排出真空系统。排污最简便的方式是先破除罐内真空，并停止污物收集，再利用排污泵、高压气体或真空泵反转产生正压加速排放。由于排水系统服务的特殊性，往往即使在真空罐排污时也不允许停止污水的收集。目前，有三种基本方式可实现：Ⅰ.双真空罐交替集污与排污；Ⅱ.特殊二级真空罐；Ⅲ.单真空罐带负压排放，见图1。
当前主流技术为方式Ⅲ，即排污时不破真空，使用大扬程排污泵强制排放。其关键在于真空罐-排污泵-平衡管的组合。该组合在原理上类似于连通器，利于泵腔室内气体的排出，防止排污泵发生气敷，其实质为泵的旁通调节，可避免出现一些低流量下气蚀和部件寿命等相关问题。相比前两者，此设计的设备及控制更为简单，投资及占地更小，且不会因周期破真空而浪费系统真空动力，但对排污泵如扬程、气蚀余量和系统气密性等性能有更高要求。
图1 使用平衡管的单真空罐排放系统示意图
4真空排污系统在地铁中的应用
近些年，随着真空接触启动装置技术的不断发展，在各大城市车站排污系统中，真空排污系统获得了很好的应用，比如，在线式真空排污系统由真空机组、真空管路及真空卫生器具组成，利用真空机组在管道内形成真空，污水在室外大气压与管路真空压差的作用下被抽吸到真空管路并经真空排污泵排至化粪池或市政管网。
5系统投入运行后出现的问题及分析
5.1出现的问题
（1）故障率高：在使用过程中，经常出现系统阻塞故障，经维修人员现场检查，发现有吃饭剩余的骨头、打火机、卫生巾等等，卡住真空排水系统中的真空排污阀，导致真空系统自动停机，不工作。（2）现场管理难度大：该真空系统当有大的物品卡住真空排污阀时，或者自动检测装置检测到管路中有大物件时，系统会报警，故障灯闪烁，报警后真空泵不再运行，由于现场无人值班，故障有时得不到及时处理，且文冲站真空泵存储空间很小，若在此种情况下，厕所继续使用，污水会溢出便池，造成环境影响。
5.2问题分析
（1）污水提升器格栅被物品阻塞时，流通能力变小，致使污水提升器出现阻塞提示，需维护人员及时对收集箱进行清掏，否则污水提升器在这段时间内流通能力一直极小，使格栅前部的液位传感器很难断开，污水提升器必须频繁启动多次才能将污水抽干，使得液位传感器断开。但当厕所使用频繁时，污水提升器频繁启动，每次抽吸少量的水和大量的空气，使得真空罐的真空度一直达不到限值。如果真空系统真空度在15分钟内未到达限制，系统会出现真空报警，并自动停止运行。（2）一些地铁车站由于在设计之初并未考虑在卫生间安装洗衣机，真空罐存储空间很小，污水流量突然增大时，造成废水器频繁启动，液位传感器一直不断打开，致使系统故障报警，并停机。
5.3故障排除方法
（1）真空污水提升器设有格栅及检查口，并有大物件报警提示，可将诸如手机、钥匙等物件探测并取出，同时不影响厕所的使用。一旦在触摸屏上出现提升器阻塞提示，维修人员应该尽快打开提升器上部检查口，戴上橡胶手套伸入收集箱内将物件取出。（2）真空隔膜阀采用ABS活结，若被卡住，维修或者更换十分方便。
结语
目前，我国尚无针对真空排污系统的规范或标准，随着对排污系统卫生水平、节水和后续处理要求的日益提高，该系统将得到更为广泛的应用，符合国情的标准和规范也将逐步出台。
参考文献
[1]郭协裕,张辉.浅谈半真空排污系统在地铁建设中的应用[J].给水排水,2017,53(S1):193-197.
[2]耿广晋.浅谈地铁排污系统[J].科技资讯,2015,13(11):119-121.
论文作者:李云龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/18
标签：真空论文; 污水论文; 系统论文; 排水系统论文; 排污泵论文; 抽吸论文; 集水论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;