閆 凱 曾鳳柳 邱 慧

（中國鐵道科學研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，100081，北京∥第一作者，助理研究員）

目前我國的地鐵車站衛(wèi)生器具和排水系統(tǒng)采用傳統(tǒng)重力排污方式。即，馬桶、便器和洗手盆等衛(wèi)生器具的污水，依靠自身重力沿排污管路流至衛(wèi)生間地面標高以下的集污池，再通過排污泵抽吸排放至市政污水管網(wǎng)。此種排污方式存在地下建筑土建施工費用高、衛(wèi)生環(huán)境影響大，及污水排放難度大等問題和難點。

真空衛(wèi)生排污技術(shù)在國外已作為成熟技術(shù)，廣泛應(yīng)用于公共建筑領(lǐng)域，并制定了相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范和技術(shù)標準［1－2］。我國在這一技術(shù)領(lǐng)域起步較晚，直到上世紀末、本世紀初才在引進國外新技術(shù)的同時，結(jié)合國內(nèi)實際情況實施再創(chuàng)新，并在旅游景區(qū)或大型建筑物如北京南站、上海南站等得到應(yīng)用［3－5］。

隨著真空衛(wèi)生器具技術(shù)以及在線型真空機組技術(shù)的出現(xiàn)并不斷發(fā)展［6－7］，真空衛(wèi)生排污技術(shù)也進入了新的發(fā)展階段。該技術(shù)的優(yōu)點是：整個系統(tǒng)為密閉系統(tǒng)，無臭味，衛(wèi)生環(huán)保；污水管路設(shè)置靈活，可提升排放；衛(wèi)生器具沖洗節(jié)水、排放高效，是建筑排污技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

日前，北京地鐵首次在某線5個車站采用了真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)。其項目包括在線型真空機組設(shè)備每車站1臺共計5臺，真空坐便器共計11套，真空蹲便器共計39套，真空污水收集箱共計43套，以及其它普通衛(wèi)生器具等。該項目已經(jīng)完成設(shè)備的安裝及整體調(diào)試，并于2010年8月初進入試運行階段。試運行以來，各站設(shè)備運轉(zhuǎn)良好，衛(wèi)生器具沖洗、排污正常，系統(tǒng)污水輸送及排放正常，達到了預期的設(shè)計要求及使用要求。

1 真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)的原理及設(shè)備組成

真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)主要由凸輪泵機組、真空抽吸管路、壓力排污管路、真空衛(wèi)生器具，及普通衛(wèi)生器具等組成。衛(wèi)生器具污水被抽吸至真空管道中，再由旋轉(zhuǎn)凸輪泵壓力排出，經(jīng)排污管道排至地表化糞池或直接進入市政污水管網(wǎng)。無需集污池或污水收集罐，而將污水直接排至指定地點。地鐵車站真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)示意圖見圖1所示。

凸輪泵機組為整個真空排污系統(tǒng)提供真空。機組設(shè)備主要由旋轉(zhuǎn)凸輪泵、驅(qū)動電機、電器控制等組成，具有直吸直排、互備互用等特點。旋轉(zhuǎn)凸輪泵是一種容積泵，采用上、下成對安裝同步運動的雙翼轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由一對外置式同步齒輪箱進行傳動，在傳動軸的帶動下進行同步反方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子之間始終保持恒定的微小間隙，通過周期性的容積變化將液體從吸入腔帶到排出腔并排出，在泵吸入側(cè)形成真空負壓，而在排出側(cè)形成正壓，實現(xiàn)壓力排放。

圖1 地鐵車站真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)示意圖

真空便器由陶瓷潔具體、感應(yīng)器、真空控制器及連接軟管等部件組成。

便器沖水是通過感應(yīng)器按壓按鈕或自動感應(yīng)觸發(fā)來實現(xiàn)的。按鈕或自動感應(yīng)器觸發(fā)后，真空控制器進水閥打開沖洗馬桶；一段時間后，真空控制器排污閥打開，由于馬桶和真空管道內(nèi)存在壓差，污水被吸入真空抽吸管道；在控制裝置的作用下，沖洗完成后真空控制器排污閥首先關(guān)閉，停止抽吸；稍后，真空控制器進水閥關(guān)閉，使馬桶里的水保持一定液位水封，沖洗排污過程結(jié)束。

對于洗手盆、小便斗、地漏等普通衛(wèi)生器具的污水排放，均通過與其連接的真空污水收集箱實現(xiàn)。真空污水收集箱工作原理與真空便器類似，當收集箱內(nèi)污水液位達到一定高度時，觸發(fā)排污閥打開，在內(nèi)外壓差的作用下，污水被抽吸進入真空管道，抽吸完成后排污閥關(guān)閉，等待下一次抽吸排放。

系統(tǒng)管道由兩部分組成：一段是連接真空衛(wèi)生器具和真空收集箱至真空機組的真空抽吸管路；另一段管路是由真空機組排出口接至指定的污水井或其它污水排放地點，此段管路為壓力排污管路。

2 真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)的設(shè)計及設(shè)備選型

根據(jù)地鐵各個車站衛(wèi)生間及衛(wèi)生器具的設(shè)計數(shù)量及使用要求，估算各個地鐵車站日平均污水量及污水峰值流量，同時通過真空衛(wèi)生器具抽吸排放時吸入的空氣及污水量，進而估算確定凸輪泵機組的流量和污水管路管徑，以滿足污水輸送及排放要求。考慮地鐵車站污水排放需提升至地面，因此凸輪泵出口壓力需達到一定要求，由此可確定凸輪泵型號及驅(qū)動電機功率。

對于真空管路的走向設(shè)計，則考慮污水水力損失及繞避障礙物需要，在管路必要處設(shè)置提升彎，以便污水于此形成滿水流，保證污水抽吸及排放。

為保證真空衛(wèi)生器具正常使用，避免系統(tǒng)真空度過低造成污水無法排出，設(shè)計了系統(tǒng)內(nèi)真空度監(jiān)測裝置。當機組因故障或停電等原因造成系統(tǒng)真空度無法達到真空衛(wèi)生器具工作真空度時，關(guān)閉真空衛(wèi)生器具。

3 真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)的施工

3.1 真空衛(wèi)生器具安裝

依據(jù)真空衛(wèi)生器具真空控制裝置安裝位置不同，可分為板下安裝（隔層安裝）和夾墻安裝（同層安裝）兩種安裝方式。根據(jù)現(xiàn)場實際施工條件和設(shè)計要求，北京某地鐵線的5個車站真空衛(wèi)生器具均采用板下安裝（隔層安裝），各器具安裝示意圖如圖2所示。

衛(wèi)生器具的安裝包括陶瓷潔具體的安裝，真空控制器的安裝，以及相應(yīng)管路的連接安裝。陶瓷潔具體的安裝工藝流程如圖3所示。

真空控制器根據(jù)現(xiàn)場條件，安裝于樓層板或站臺板下，通過支吊架固定在結(jié)構(gòu)墻上，并調(diào)整到適當?shù)奈恢茫员阌诟鞣N管路的連接安裝，同時又便于檢修。

3.2 真空管路安裝

真空排污系統(tǒng)對管道安裝工程的要求較高，管道系統(tǒng)的連接、安裝技術(shù)的優(yōu)劣，直接影響系統(tǒng)功能和性能，關(guān)系到管網(wǎng)的運行效果和使用壽命。因此對連接技術(shù)的要求非常嚴格。

污水管路連接應(yīng)避免采用90°直角連接，而應(yīng)該采用45°彎頭；支管與干管的接入，也應(yīng)該順應(yīng)污水流動方向盡可能45°接入。

管道安裝完成后，尤其是對于穿墻管道、隱蔽管道，在進行下一步施工工序前，必須進行管道密封性和水壓承壓試驗。真空吸污管路可通過真空密封性試驗進行檢驗，壓力排污管路可通過管道水壓承壓試驗進行檢驗。

3.3 真空機組安裝

真空機組設(shè)備安裝于機組設(shè)備間內(nèi)，設(shè)備基礎(chǔ)為高度200mm的混凝土基礎(chǔ)，機組設(shè)備通過地腳螺栓固定于基礎(chǔ)上。

真空抽吸管路接入機組設(shè)備間內(nèi)，在連接機組設(shè)備進污口前設(shè)置一平衡罐，在增加系統(tǒng)真空儲氣量的同時，也可減少氣流和水流對機組設(shè)備的沖擊。

壓力排污管路從機組排污口以法蘭連接方式，先后連接橡膠曲撓接頭和止回閥后，管路穿出設(shè)備間，經(jīng)走廊吊頂上方管道支吊架接出至指定排放地點。

機組電控箱根據(jù)設(shè)備間實際情況，考慮安裝、操作和檢修方便，將其安裝于設(shè)備間內(nèi)適當位置。

圖2 各器具安裝示意圖

圖3 陶瓷潔具體安裝工藝流程圖

4 真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)的調(diào)試和試運行

系統(tǒng)設(shè)備安裝完成后，對管路進行整體試壓檢測，并對系統(tǒng)設(shè)備進行單機調(diào)試運行。

真空機組設(shè)備單機調(diào)試內(nèi)容包括：系統(tǒng)工作真空度即機組凸輪泵啟、停真空度的設(shè)定及調(diào)試，自動運行保護功能的設(shè)定及調(diào)試等。機組設(shè)備能夠為系統(tǒng)提供持續(xù)真空，并正常啟、停。真空衛(wèi)生器具單機調(diào)試則需進行感應(yīng)開關(guān)的感應(yīng)范圍調(diào)整，沖洗水時間即沖洗水量調(diào)整，抽吸啟、停時間設(shè)定等，應(yīng)能完成沖洗、抽吸及污水排放。

在單機調(diào)試運行基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)的整體調(diào)試及試驗。真空機組設(shè)備主要性能試驗內(nèi)容包括：機組的抽真空能力試驗、排污能力試驗、自動啟停功能試驗，以及自動保護、自動報警功能試驗。同時，對衛(wèi)生器具頻繁使用、多個衛(wèi)生器具同時使用及系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)能力等進行試驗檢測。

5 結(jié)語

真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)運轉(zhuǎn)以來，各站設(shè)備運轉(zhuǎn)良好，衛(wèi)生器具沖洗、排污正常，系統(tǒng)污水輸送及排放正常，達到了預期的設(shè)計要求及使用要求。

下一步將不斷提高真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)的適用性和運行可靠性，完善真空衛(wèi)生排污系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計選型、相關(guān)專業(yè)設(shè)計與施工銜接、系統(tǒng)設(shè)備安裝施工工藝、施工工序檢驗標準、系統(tǒng)設(shè)備單機調(diào)試及系統(tǒng)整體調(diào)試試運行規(guī)范等，以形成一整套設(shè)備安裝施工工藝技術(shù)規(guī)范。并實現(xiàn)系統(tǒng)推廣應(yīng)用階段的施工設(shè)計系統(tǒng)化、設(shè)備選型科學化、安裝施工規(guī)范化、技術(shù)應(yīng)用標準化。

［1］EN 12109室內(nèi)真空衛(wèi)生排水設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］吳賽民，陳偉.地下建筑衛(wèi)生排水系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化方案比較［J］.浙江水利科技，2003（6）：18.

［3］洪青春.真空排水系統(tǒng)在上海某地鐵商場公廁改造中的應(yīng)用［J］.中國給水排水，2009（11）：31.

［4］梅凱，周保昌.室外真空排水系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)［J］.南京工業(yè)大學學報，2005（5）：74.

［5］張繼杰，黃焱歆，俞德池.上?；疖囌竟潭ㄊ秸婵招段酃こ碳夹g(shù)特點［J］.鐵道勞動安全衛(wèi)生與環(huán)保，2007（5）：246.

［6］閆凱，薛強，龔圣陽.真空卸污系統(tǒng)信息管理方案與實施［J］.鐵道勞動安全衛(wèi)生與環(huán)保，2008（1）：29.