城市轨道交通给排水系统节水节能浅析

2022-09-21 16:46:37 来源:写作指导

城市轨道交通给排水系统节水节能浅析

摘要:城市轨道交通发展迅猛,是当前城市公共交通中最为重要的交通形式之一。在“双碳”目标驱动下,节能节水措施已成为城市轨道交通运营中必须高度重视的内容。给排水系统是节能节水的关键环节。从城市轨道交通给排水系统的特点来看,城市轨道交通在给排水系统应用中,需遵循精细管理、给水节能、排水循环利用和节水器具推广的理念,提出节能节水措施。

关键词:城市轨道交通;给排水系统;节能节水

城市轨道交通是当前城市公共交通中应用最为广泛的交通形式之一,具有运输体量大、速度快、占地面积小、准时等优点[1]。截至2021年底,中国共有50个城市开通城市轨道交通,运营线路283条,运营线路总长度9206.8km。我国城市轨道交通2021年全年累计完成客运量236.9亿人次[2],在线路不断增加,客流日益增长的背景下,每天的承载量极大,耗费的能源极多。由于用水量巨大,若不采取有效的节能节水措施,则会导致严重的资源浪费。因此,在“双碳”目标驱动下,节能节水措施理应成为城市轨道交通运营中必须高度重视的内容[3]。城市轨道交通的给排水系统是节能节水的关键环节,通过优化给排水系统,可达到节能节水的目标,进一步推动城市轨道交通行业用水精细化进程,创造环境效益和经济效益,响应国家节能减排的战略方针。本文拟根据对城市轨道交通给排水系统用水结构和排水特性的研究,分析系统内节水潜能,给出可行的节水节能措施。

1城市轨道交通给水系统

城市轨道交通给水系统按照使用对象主要分为车站给水和车辆段给水,按照供水用途划分为生产用水、生活用水及消防用水。车站生产用水主要包括空调系统冷却循环水补水、通风系统滤网清洁用水、公共区域的保洁用水等。车站生活用水主要包括乘客和工作人员在卫生间、盥洗间、茶水间、洗脸室等生活区域用水,供冲厕、洗漱、饮用水使用。车辆段生产用水主要包括检修车库车辆洗刷及检修清洗用水,车辆段生活用水主要包括综合楼、办公楼、食堂用水(图1)。车站或车辆段生活、生产给水系统一般由地面的城市自来水管单独引入1根给水管,车站的给水管敷设在站厅层及站台层,不必构成环状[4]。消防给水系统一般为消火栓系统,该系统在车站及区间隧道设2条给水干管,并在车站两端与区间隧道连通,构成环状管网给水系统[5]。当存在地下商场、地下停车库以及地下仓库时应单独设置自动喷水灭火系统。

2城市轨道交通排水系统

城市轨道交通排水系统主要分为车站排水系统和车辆段排水系统(图2)。车站排水主要为生活污水、结构渗水、消防废水和雨水[6],其中生活污水多为卫生间盥洗及粪便污水。城市轨道交通沿线一般配有较完善的市政排水系统,因此车站和区间内的各种排水可分类集中,直接排放或由排水泵提升,就近排入地面道路上的雨、污水管网系统。车辆段排水分为生活污水、生产废水、消防废水、雨水。其中生活污水主要为综合办公楼、配套食堂、浴室等产生的污水,生产废水主要为车辆段内洗车库、停车列检库、工程车库车辆检修作业和清洗所产生的废水,其主要污染成分为石油类、清洗剂、悬浮物及少量酸碱等。各类污废水在满足GB/T31962-2015《污水排入城镇下水道水质标准》中水质要求下,可由污水管网收集后经末端提升泵房提升排至市政排水管网。

3城市轨道交通给排水系统节能措施

城市轨道交通给排水系统应从精细化管理、给水节能、排水循环利用和节水器具推广方面,采取节能节水措施。

3.1管理措施

在城市轨道交通领域实行精细化定额用水管理制度,根据不同站段客流量、所处区位气候等因素,合理制定用水定额,完善计量仪表[7]。在此基础上,加强强制性考核及激励措施,促使各车站和车辆段采用节水技术,提升节水管理水平,从而提高水资源的利用率[8]。

3.2分区供水

对于上盖物业开发的城市轨道交通车站或车辆段,采用盖上和盖下部分进行分区分压供水。对于盖下部分,如市政管网的用水压力可满足其用水器具的供水最低工作压力,应采用市政管网供水,无需设置二次供水水箱,充分利用余压,尽可能减少加压能耗。给水系统整体优化供水压力,使各用水点供水压力不大于0.2MPa,对于超压用水点应在其供水干管上设置减压阀,使阀后压力控制在0.15MPa,避免给水器具在使用时由于压力过高被动浪费大量的水[9]。

3.3中水回用,减少新鲜水用量

3.3.1车辆段污水分质回收利用。车辆段内所产生的生活污水和生产废水分别设置管网收集,生活污水排水管道沿途收集。各检修库、综合办公楼内的生活污水(其中食堂含油废水经小型隔油池预处理[10])汇入生活污水排水管网;最终排入市政排水管网。车辆段内各生产车间产生的含油等废水排入生产废水排水管道,统一收集进入废水处理站。生产废水中的含油废水、清洗废水及维修作业产生的其他废水经调节沉淀池、隔油池、气浮装置、消毒装置处理后,满足回用水标准,可回收用于段内绿化、冲厕。洗车废水处理系统所产生污泥经污泥脱水机处理后形成泥饼,运送至污泥处置中心[11]。3.3.2车站空调冷凝水回收利用。车站生产用水如空调系统冷却水补水可以采用地铁站空调冷凝水回收,回用于空调机组补水、消防用水等。郑懿等人对上海某地铁地下车站水平衡测试结果分析得出,在空调使用季,该车站空调系统冷却塔补水约占总用水量的55%,该地下站公共卫生间,乘客、职工使用卫生间和车站清洁均由此取水,用水量占整体用水的32%[12]。可见车站空调系统冷却水补水占比较大。蔡思远等人研究发现,由于环境相对密闭,加之疫情防控要求,地铁站内的空调通风系统须不间断运行,而空调运行会产生大量的冷凝水,将冷凝水统一收集并进行过滤和杀菌处理后,冷凝水可回用于消防用水补给、空调室外机冷却用水以及卫生清洁用水[13]。

3.4集便器节水

城市轨道交通车站卫生间因人流密度大、使用频率高,便器冲水用量大,如采用负压排水真空便器,可显著节水、减少疾病粪口传播,同时具有很强密闭性而不易产生异味[14]。真空便器由便器组件(含冲洗组件和排泄阀组件等)、真空发生装置、安装管道及附件等组成。真空发生装置使排泄管网与便盆之间形成负压,利用压差产生高速气、水混合物,将污物吸入管道。相较于普通便器,真空便器冲洗力强,在排污时产生的负压使异味连同污物一起被排走,提升卫生间的环境卫生。郭培对真空排污系统进行了系统节水分析,采用真空排污系统的情况下,每次用水1~2L,较传统排污系统可以节约75%以上的冲厕用水量,节水效果可观[15]。

3.5污水提升泵采用大口径自动搅匀型潜污泵

因污水提升泵多设置于地下,城市轨道交通中所产生污废水多需经过潜污泵提升才能进入市政排水管网,对于潜污泵选型应选择大口径自动搅匀型潜污泵,在卫生间排水进入集水坑的起端设置格栅井并定期清理,以避免潜污泵出水堵塞及缩短使用寿命,同时降低维修及潜污泵更换成本。

4结论与建议

在“双碳”目标驱动下,节能节水措施目前备受重视,基于此,我国城市轨道交通节能节水技术的发展前景十分广阔。给排水系统又是节能节水的关键一环,必须充分认识到加强节能节水技术应用的必要性,遵循精细化管理、给水节能、排水循环利用和节水器具推广的理念,注重科学合理地使用市政给水管网络压力分区供水、中水回用、集便器节水,并对污水提升泵合理选型。通过优化给排水系统,推动城市轨道交通行业精细化管理,实现节水节能目标,创造环境效益和经济效益,响应国家节能减排的战略方针。

作者:牛宇锟 单位:中国铁道科学研究院集团有限公司节能环保劳卫研究所