真空排污系统在地铁车站中的运行分析
摘 要： 对广州地铁文冲站排水系统进行了研究， 介绍了真空排水系统及其控制操作， 并对系统存在的主要问题和改进措施进行了分析。
关键词： 真空排污系统； 控制系统； 阻塞
1 引言
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。
广州地铁五号线文冲站首次采用真空排污系统， 改变传统重力排水方式， 笔者就真空排水系统进行简单介绍，并针对该系统运行一年来的实际情况， 对其在地铁车站中的运行进行初步分析探讨。
2 概述
2.1 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， 三种真空排水系统的比较见表 1。 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。
2.2 与传统重力排污系统的对比分析
传统的重力排水系统就是利用水本身所有的重力作用， 通过排水管的收集排入车站内的污水集水池， 再通过设置于污水池的潜污泵将收集的车站内的污水抽至室外化粪池， 处理后排入市政污水管网。 作为传统的排水模式，重力排污系统有着成熟的运行经验以及系统的稳定性保证， 初始投资和其他排污方式相比也较少， 但在卫生间臭气外逸问题和空气质量问题上有所缺陷， 具体对比分析见表 2。
2.3 文冲站系统概述
广州地铁五号线文冲站采用重力流与真空结合式真空排水系统， 具体形式如图 1 所示， 大便器、 小便器均为传统便器， 卫生间废污水利用短距离的重力流进入提升器，当液位达到设定值时， 真空废污水提升器自动启动， 将废污水抽吸进入真空管路系统， 最后被输送至真空废污水泵站［1］。
真空废污水提升器安装于各废污水排放点， 包含一个VAClift CON-01 控制器、 一套液位传感器 、 一套真空隔膜阀组以及 PVC 材质箱体， 整个提升器除通风管道连接口与外大气相通外， 完全处于密闭状态， 避免了臭气外溢。
3 文冲站真空控制系统介绍
真空站是真空排水系统的动力之源， 为真空排水系统提供负压， 并对产生的污水进行收集［2］。
3.1 真空站的启动
（1） 触摸屏中手动/自动转换按钮可进行切换操作， 见图 2。
（2） 在真空泵站画面中 ， 见图 3， 按下真空泵 、 排污泵启动按钮， 可启动真空泵及排污泵。
（3） 在地漏和提升器画面中 ， 见图 4， 按下提升器中真空隔膜阀， 打开真空隔膜阀， 从而实现真空排水。
3.2 故障报警
所有的故障都将作为综合故障提交给 PLC。
（1） 液位高报警 ： 当真空罐内污水液位达到限位时 ，系统将同时启动两台污水泵， 如果在 60 秒 （该时间可以在触摸屏中设定） 后， 液位仍高于限位， 系统则自动关闭。
（2） 真空报警： 当系统真空值低于最低设定值超过 30秒， 系统将同时启动两台真空泵， 如果在 10 秒 （该时间可以在触摸屏中设定） 后， 真空值仍低于最低设定值， 系统则自动关闭。
（3） 阻塞报警： 当有阻塞报警的时候 ， 触摸屏上有阻塞提示。
4 系统投入运行后出现的问题及分析
4.1 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。
（3） 卫生间洗衣机运行排水时 ， 造成系统故障报警 ，并停机。
4.2 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［3］。 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） 文冲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。
4.3 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。
5 建议改进措施
（1） 可考虑在污水提升器前增加有检修口的密闭集水槽， 加装格栅， 拦截、 沉降污水中较大物体， 设计时要方便清理， 污水经过集水槽然后自流进入污水提升器， 降低污水提升器阻塞几率。
（2） 采用两个真空隔膜阀串联机制 ， 避免单个真空隔膜阀被卡后造成真空系统的崩溃， 增强系统的稳定性。
（3） 增加真空罐有效容积 ， 避免真空污水泵频繁启动。
6 总结
真空排水系统是对现有的传统重力流排水系统的一次变革， 广州地铁五号线文冲站采用重力流与真空结合式排污系统， 虽然在整个设计合理方面有待完善， 但在卫生间空气环境、 排污系统自动化管理水平方面都有所提高。
参考文献：
［1］ 郑慧明， 李明. 真空排污系统参数分析 ［J］ . 中国给水排水 ，2005， 21 （6）： 66-68.
［2］ 段金明 ， 周敬宣 ， 林洪. 真空排污管网水力计算方法及设计程序 ［J］ . 中国给水排水， 2006， 22 （6）： 46-49.
［3］ 周敬宣 ， 王方明 ， 李艳萍. 粪便真空输送管网与真空站参数的研究与设计 ［J］ . 给水排水， 2002， 28 （5）： 67-70.
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