地铁污水一体化提升装置关键参数选型与设计研究

地铁污水一体化提升装置关键参数选型与设计研究

摘要：随着人们对乘车环境要求的普遍提高和轨道交通工程建设的快速发展，传统污水提升方式显露出一些问题。本文介绍了地铁车站污水提升系统的应用状况，并对污水一体化提升装置关键参数选型与设计进行了研究探讨，对地铁运营

环境的改善具有十分积极的意义。

关键词：地铁车站；污水提升系统；参数；设备

Abstract: with the people on the bus to the general improvement in environmental requirements and rail traffic engineering construction of rapid development, the traditional sewage ways to upgrade show some problems. This paper introduces the subway station sewage system application status of ascension, and of the sewage and ascend as key parameter selection and design device for the study, the improvement of the environment of metro operation have very positive meaning.

Keywords: the subway station; Sewage upgrade system; Parameters; equipment

1.应用背景及系统介绍

目前国内地铁车站污水提升系统一般由排水管道、污水池及污水泵组成，该系统有技术成熟、运营管理经验丰富、设备初期投资较小等方面的优点，但是随着人们对乘车环境要求的提高和轨道交通工程建设的快速发展，传统污水提升方式暴露了出了一些问题：

（1）污水池和污水泵房占地面积较大，同时结合站台板下空间设置，占用过多板下空间，影响板下电缆、水管的敷设；

（2）由于受到污水泵启动次数等的限制，污水池有效容积较大，污水在池内停留时间长，土建污水池盖板密封性差，容易滋生蚊蝇、臭气，从而影响车站的卫生条件及舒适度；

（3）由于污水中的杂物容易造成堵塞，同时污水池中存有一部分受水泵吸水要求影响而无法排出的污水，所以污水池必须定期进行清掏，污水池清掏时需要人工进入水池，污水散发的臭味污染周围环境令人较难接受。

该装置一般设置两台污水提升泵，一用一备，同时水箱中设置压力液位传感

器，以监测水箱水位。生活污水经排水管进入密闭污水箱中，液位达到设定高度时由污水泵将污水排出车站，进入市政排污管道。该系统有如下特点：

（1）无需设置土建污水池，设备紧凑，占地小，节省土建投资；

（2）与其他专业接口少（土建无需设置水池，吸水坑，防水套管等，水泵及水位控制为配套设备），有利于保证施工质量，供货商提供全套设备，责任明确

（3）水泵可采用干式安装，便于维修。

（4）采用密闭式污水箱，卫生间及泵房环境较好；

（5）采用适宜的水泵电机，水泵可连续启动次数的性能较传统的污水泵高，因而污水储水容积较传统形式小，并可根据用户需要进行调整，可保证水泵处于良好的工作状态，电机功率小，节约电能。图1为在某轨道交通工程中应用的密闭式全自动污水提升装置。

图1某密闭式全自动提升装置

2.适用范围及条件

（1）适用范围

适用于地铁车站、车辆段、控制中心内卫生间污水排放、地铁车站局部排水等需要压力提升的污废水排放，不适用与固体悬浮物含量过高的泥水、流动不畅的物料以及水温超过40°C水的提升与排放。

（2）适用条件

1）普通污废水的提升

2）污水酸碱度范围：43）水温不高于40°C

4）最大密度：1.2×103kg/m3

5）配套潜污泵必须满足长期连续和稳定运行的要求，40℃环境温度下长期连续运行，每小时可启动次数约20次，并且安全可靠、故障率低、便于检测维修。

3.相关专业要求及接口条件

3.1土建要求

（1）泵房面积

泵房面积的大小可以根据所选设备的外型尺寸来确定，污水提升装置周围建议应有至少700mm的维修、维护空间，并根据设备的具体外形尺寸来确定最小的安装空间。泵房面积建议，4000mm×3150mm。

（2）布置要求

密闭式污水提升装置最理想的接口条件为：地铁车站及车辆段、控制中心等场所的卫生间排水管应尽量与提升装置的进水口直接对接，尽量减少使用弯头等连接管件（降低堵塞的可能性）；设备各个方向都应留有足够的清扫和维护空间。

（3）给、排水要求

根据运营及检修的需要，建议泵房内设置给排水设施，建议设置拖布池以便进行泵房内日常清洗，同时在提升装置周围设置排水沟（尺寸不小于200mm（宽）×100mm（深），坡度不小于0.5%）及局部小型集水坑（尺寸建议尺寸为500mm（长）×500mm（宽）×700mm（深）），以上排水点排水可考虑排入车站主排泵站或线路排水沟或其他的排水方式。

（4）噪声要求

由于污水提升装置水泵启动较为频繁，建议泵房布置在无人值守的设备区，若周围为办公用房或休息室时，机房墙面应适当考虑防噪隔音措施。水泵基础应考虑隔振措施。

（5）荷载要求

根据所选设备具体情况向结构等相关专业提供荷载等资料，泵房地面采用水泥等硬质地面；必要时设备上方设置吊钩。

3.2控制接口及相关要求

污水提升装置配备两台污水泵，水泵一用一备，根据水箱液位控制启停，可由BAS进行远程监控。在自动控制状态时，两台泵自动交替运行，每台泵的最大连续运行时间根据水泵性能确定。

由密闭水箱内液位传感器实现就地液位自动控制和车站控制室远程控制，并将液位信号上传至车站控制室；也可就地手动控制。

3.3供电接口及相关要求

污水泵，一用一备，二级负荷，电源电压为380V，频率为50Hz；根据不同型号确定水泵功率。建议控制柜由供货厂家配套自带，由控制柜至水泵的电力电缆，由动照专业配套。

控制箱采用挂墙式安装，保护等级IP55，必须被安装在通风的、干燥的地方。

根据排水条件，可考虑在局部小型集水坑附近设置220V、1KW的防水插座。

3.4通风要求

机房内通风系统的设置要求与传统污水泵房的要求一致，以保证机房内干燥、通风效果良好。

采用机械排风，每小时排风不小于6次。

4.关键参数选型

4.1基本设备形式选择

目前污水提升装置根据水泵数量、水泵安装方式等可分为多种不同的类型：

按水泵数量，可分为单泵式、双泵式、多泵式等；

按水泵安装方式，可分为潜水泵干式安装、潜水泵湿式安装；立式安装、卧式安装等；

地铁属重要公共交通工具，处于运营安全稳定性考虑，必须采用水泵一用一备的运行方式；同时建议采用潜水泵干式安装的方式，以便于日常维护。

4.2水量计算

水量计算与传统污水泵房排水方式相同，根据《建筑给排水设计规范》即可。

4.3集水箱选择

集水箱容积的选择应在设备厂商规格型号的基础上，结合水泵每小时启动次数、水泵流量、实际进水流量考虑。

处于检修、备用等原因，不建议采用单水箱的安装方式。

参考目前国内外主要的设备厂商，密闭水箱全自动污水提升装置双水箱系统

有效容积为300L左右，三水箱系统的为450L左右。

建议设计排水当量小于20Np时，全部水箱有效容积不宜不小于300L，大于20Np时不宜小于450L。

4.4水泵选型

水泵选型主要包括水泵扬程和流量的选择。

（1）扬程选择

扬程选择与普通污水泵选择类似，根据管路长度及管道附件情况进行计算：

H=1.1×（H1+H2+H3+H4）

H——水泵扬程（m）

H1——静扬程（m），

H2——沿程损失（m），管道粗糙系数按照管道种类不同选择，管材可根据情况选用镀锌钢管、塑料管、无缝钢管等。

H3——局部损失（m），根据管道的具体布置情况计算，如具体计算有困难时，也可按H1的20%~30%考虑；

H4——自由水头（m），自由水头宜采用2~3m；

水泵吸水管和出水管流速不应小于0.7m/s，且不宜大于2m/s。

（2）流量选择：

水泵流量的选择，应结合水箱的数量以及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各工程要求以及所选水泵性能自行确定，但不宜大于20次。

水泵选型时，应考虑到水泵通径问题。用于生活污水的装置通径不应小于80mm。

通过计算及分析，在水箱的有效容积、水泵出水量确定的情况下，当水箱进水量等于水泵出水量一半时，水泵每小时启动次数最大。

因此水泵出水量（Qp1）、水箱有效容积（VE）、最大可能启泵次数（n）之间应满足的关系为：

Qp1<4n•VE

即所选择水泵的流量不得大于4倍的最大启泵次数与水箱有效容积的乘积。

4.5液位传感器

污水提升装置采用稳定可靠的压力液位传感器（一般由水泵设备厂家配套提供），具有动作灵敏、防震动、防冲击等特性，并能适应污水pH值要求，目前较为可靠的有压差式液位传感器和超声波液位传感器，不建议采用浮球式液位计。

液位传感器应能输出停泵水位、启泵水位、报警水位等水位及报警信号。

4.6手动隔膜泵及临时排水泵的设置

目前国内外主流污水提升装置均配置一套手动隔膜泵，用于设备检修排空或泵房内积水坑废水排水。但由于地铁车站埋深较大（通常泵房处净扬程约15m），单纯利用手动隔膜泵排水不太现实，故建议于泵房内预留临时排水泵位置，积水坑内废水等利用临时排水泵排放。

5.结语

污水提升装置作为一种新型的污水提升设备，目前在地铁中有了初步的应用，对于地铁运营环境的改善有十分积极的意义。但由于其应用时间不长，以及地铁自身特点等因素，不可避免的存在一些问题。水箱数量如何选择、水泵和电机如何选型、如何采取有效措施减少污物淤积，甚至设备如何维护均是设计人在选择这套设备之前应该重点考虑的问题。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。