城市軌道交通給排水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能措施

牛宇錕

（中國鐵道科學研究院集團有限公司節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081）

城市軌道交通是當前城市公共交通中應(yīng)用最為廣泛的交通形式之一，具有運輸體量大、速度快、占地面積小、準時等優(yōu)點[1]。截至2021年底，中國共有50個城市開通城市軌道交通，運營線路283條，運營線路總長度9 206.8 km。

我國城市軌道交通2021年全年累計完成客運量236.9億人次[2]，在線路不斷增加，客流日益增長的背景下，每天的承載量極大，耗費的能源極多。由于用水量巨大，若不采取有效的節(jié)能節(jié)水措施，則會導致嚴重的資源浪費。因此，在“雙碳”目標驅(qū)動下，節(jié)能節(jié)水措施理應(yīng)成為城市軌道交通運營中必須高度重視的內(nèi)容[3]。

城市軌道交通的給排水系統(tǒng)是節(jié)能節(jié)水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過優(yōu)化給排水系統(tǒng)，可達到節(jié)能節(jié)水的目標，進一步推動城市軌道交通行業(yè)用水精細化進程，創(chuàng)造環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，響應(yīng)國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略方針。本文擬根據(jù)對城市軌道交通給排水系統(tǒng)用水結(jié)構(gòu)和排水特性的研究，分析系統(tǒng)內(nèi)節(jié)水潛能，給出可行的節(jié)水節(jié)能措施。

1 城市軌道交通給水系統(tǒng)

城市軌道交通給水系統(tǒng)按照使用對象主要分為車站給水和車輛段給水，按照供水用途劃分為生產(chǎn)用水、生活用水及消防用水。

車站生產(chǎn)用水主要包括空調(diào)系統(tǒng)冷卻循環(huán)水補水、通風系統(tǒng)濾網(wǎng)清潔用水、公共區(qū)域的保潔用水等。車站生活用水主要包括乘客和工作人員在衛(wèi)生間、盥洗間、茶水間、洗臉室等生活區(qū)域用水，供沖廁、洗漱、飲用水使用。車輛段生產(chǎn)用水主要包括檢修車庫車輛洗刷及檢修清洗用水，車輛段生活用水主要包括綜合樓、辦公樓、食堂用水（圖1）。

車站或車輛段生活、生產(chǎn)給水系統(tǒng)一般由地面的城市自來水管單獨引入1根給水管，車站的給水管敷設(shè)在站廳層及站臺層，不必構(gòu)成環(huán)狀[4]。消防給水系統(tǒng)一般為消火栓系統(tǒng)，該系統(tǒng)在車站及區(qū)間隧道設(shè)2條給水干管，并在車站兩端與區(qū)間隧道連通，構(gòu)成環(huán)狀管網(wǎng)給水系統(tǒng)[5]。當存在地下商場、地下停車庫以及地下倉庫時應(yīng)單獨設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)。

2 城市軌道交通排水系統(tǒng)

城市軌道交通排水系統(tǒng)主要分為車站排水系統(tǒng)和車輛段排水系統(tǒng)（圖2）。

圖2 城市軌道交通排水系統(tǒng)分類圖

車站排水主要為生活污水、結(jié)構(gòu)滲水、消防廢水和雨水[6]，其中生活污水多為衛(wèi)生間盥洗及糞便污水。城市軌道交通沿線一般配有較完善的市政排水系統(tǒng)，因此車站和區(qū)間內(nèi)的各種排水可分類集中，直接排放或由排水泵提升，就近排入地面道路上的雨、污水管網(wǎng)系統(tǒng)。

車輛段排水分為生活污水、生產(chǎn)廢水、消防廢水、雨水。其中生活污水主要為綜合辦公樓、配套食堂、浴室等產(chǎn)生的污水，生產(chǎn)廢水主要為車輛段內(nèi)洗車庫、停車列檢庫、工程車庫車輛檢修作業(yè)和清洗所產(chǎn)生的廢水，其主要污染成分為石油類、清洗劑、懸浮物及少量酸堿等。各類污廢水在滿足GB/T 31962-2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》中水質(zhì)要求下，可由污水管網(wǎng)收集后經(jīng)末端提升泵房提升排至市政排水管網(wǎng)。

3 城市軌道交通給排水系統(tǒng)節(jié)能措施

城市軌道交通給排水系統(tǒng)應(yīng)從精細化管理、給水節(jié)能、排水循環(huán)利用和節(jié)水器具推廣方面，采取節(jié)能節(jié)水措施。

3.1 管理措施

在城市軌道交通領(lǐng)域?qū)嵭芯毣~用水管理制度，根據(jù)不同站段客流量、所處區(qū)位氣候等因素，合理制定用水定額，完善計量儀表[7]。在此基礎(chǔ)上，加強強制性考核及激勵措施，促使各車站和車輛段采用節(jié)水技術(shù)，提升節(jié)水管理水平，從而提高水資源的利用率[8]。

3.2 分區(qū)供水

對于上蓋物業(yè)開發(fā)的城市軌道交通車站或車輛段，采用蓋上和蓋下部分進行分區(qū)分壓供水。對于蓋下部分，如市政管網(wǎng)的用水壓力可滿足其用水器具的供水最低工作壓力，應(yīng)采用市政管網(wǎng)供水，無需設(shè)置二次供水水箱，充分利用余壓，盡可能減少加壓能耗。

給水系統(tǒng)整體優(yōu)化供水壓力，使各用水點供水壓力不大于0.2 MPa，對于超壓用水點應(yīng)在其供水干管上設(shè)置減壓閥，使閥后壓力控制在0.15 MPa，避免給水器具在使用時由于壓力過高被動浪費大量的水[9]。

3.3 中水回用，減少新鮮水用量

3.3.1 車輛段污水分質(zhì)回收利用

車輛段內(nèi)所產(chǎn)生的生活污水和生產(chǎn)廢水分別設(shè)置管網(wǎng)收集，生活污水排水管道沿途收集。各檢修庫、綜合辦公樓內(nèi)的生活污水（其中食堂含油廢水經(jīng)小型隔油池預(yù)處理[10]）匯入生活污水排水管網(wǎng)；最終排入市政排水管網(wǎng)。

車輛段內(nèi)各生產(chǎn)車間產(chǎn)生的含油等廢水排入生產(chǎn)廢水排水管道，統(tǒng)一收集進入廢水處理站。生產(chǎn)廢水中的含油廢水、清洗廢水及維修作業(yè)產(chǎn)生的其他廢水經(jīng)調(diào)節(jié)沉淀池、隔油池、氣浮裝置、消毒裝置處理后，滿足回用水標準，可回收用于段內(nèi)綠化、沖廁。洗車廢水處理系統(tǒng)所產(chǎn)生污泥經(jīng)污泥脫水機處理后形成泥餅，運送至污泥處置中心[11]。

3.3.2 車站空調(diào)冷凝水回收利用

車站生產(chǎn)用水如空調(diào)系統(tǒng)冷卻水補水可以采用地鐵站空調(diào)冷凝水回收，回用于空調(diào)機組補水、消防用水等。

鄭懿等人對上海某地鐵地下車站水平衡測試結(jié)果分析得出，在空調(diào)使用季，該車站空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔補水約占總用水量的55%，該地下站公共衛(wèi)生間，乘客、職工使用衛(wèi)生間和車站清潔均由此取水，用水量占整體用水的32%[12]。可見車站空調(diào)系統(tǒng)冷卻水補水占比較大。

蔡思遠等人研究發(fā)現(xiàn)，由于環(huán)境相對密閉，加之疫情防控要求，地鐵站內(nèi)的空調(diào)通風系統(tǒng)須不間斷運行，而空調(diào)運行會產(chǎn)生大量的冷凝水，將冷凝水統(tǒng)一收集并進行過濾和殺菌處理后，冷凝水可回用于消防用水補給、空調(diào)室外機冷卻用水以及衛(wèi)生清潔用水[13]。

3.4 集便器節(jié)水

城市軌道交通車站衛(wèi)生間因人流密度大、使用頻率高，便器沖水用量大，如采用負壓排水真空便器，可顯著節(jié)水、減少疾病糞口傳播，同時具有很強密閉性而不易產(chǎn)生異味[14]。真空便器由便器組件（含沖洗組件和排泄閥組件等）、真空發(fā)生裝置、安裝管道及附件等組成。真空發(fā)生裝置使排泄管網(wǎng)與便盆之間形成負壓，利用壓差產(chǎn)生高速氣、水混合物，將污物吸入管道。相較于普通便器，真空便器沖洗力強，在排污時產(chǎn)生的負壓使異味連同污物一起被排走，提升衛(wèi)生間的環(huán)境衛(wèi)生。

郭培對真空排污系統(tǒng)進行了系統(tǒng)節(jié)水分析，采用真空排污系統(tǒng)的情況下，每次用水1～2 L，較傳統(tǒng)排污系統(tǒng)可以節(jié)約75%以上的沖廁用水量，節(jié)水效果可觀[15]。

3.5 污水提升泵采用大口徑自動攪勻型潛污泵

因污水提升泵多設(shè)置于地下，城市軌道交通中所產(chǎn)生污廢水多需經(jīng)過潛污泵提升才能進入市政排水管網(wǎng)，對于潛污泵選型應(yīng)選擇大口徑自動攪勻型潛污泵，在衛(wèi)生間排水進入集水坑的起端設(shè)置格柵井并定期清理，以避免潛污泵出水堵塞及縮短使用壽命，同時降低維修及潛污泵更換成本。

4 結(jié)論與建議

在“雙碳”目標驅(qū)動下，節(jié)能節(jié)水措施目前備受重視，基于此，我國城市軌道交通節(jié)能節(jié)水技術(shù)的發(fā)展前景十分廣闊。給排水系統(tǒng)又是節(jié)能節(jié)水的關(guān)鍵一環(huán)，必須充分認識到加強節(jié)能節(jié)水技術(shù)應(yīng)用的必要性，遵循精細化管理、給水節(jié)能、排水循環(huán)利用和節(jié)水器具推廣的理念，注重科學合理地使用市政給水管網(wǎng)絡(luò)壓力分區(qū)供水、中水回用、集便器節(jié)水，并對污水提升泵合理選型。通過優(yōu)化給排水系統(tǒng)，推動城市軌道交通行業(yè)精細化管理，實現(xiàn)節(jié)水節(jié)能目標，創(chuàng)造環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，響應(yīng)國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略方針。