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论生态透析技术与传统处理技术在轨道交通工程公共卫生间的应用

城市的发展已经离不开地下轨道交通,从1863年英国的第一条地铁通车,标志着快速轨道交通在世界诞生,到目前为止,世界上已经有100多座城市建成了地下铁道,线路总长度超过了7000公里。东京地铁近2000公里,年运量在100亿人次以上。如此多的人流量引发了人们对地铁人性化的强烈要求,地铁公共卫生间就是其中的重要议题。随着群众的呼声越来越强烈,许多地铁站开始尝试在地下空间设置卫生间,并用采取相关的手段对卫生间产生的污水进行处理。目前地铁采用的污水处理技术主要有重力排水、真空排水、密闭水箱提升等,但是实际的运行情况却不容乐观。有关调查显示,80%以上的乘客不满意目前卫生间的卫生状况,认为卫生间臭味污染严重,有超过60%的乘客甚至担忧,卫生间臭味是否对乘客及周边群众的健康带来影响。为了改善地下公共卫生间的卫生状况,对卫生间产生的污水进行及时治理,还乘客一个健康、舒适的地铁环境,各地都在开展地下密闭空间卫生间污水臭气的治理研究,并取得了一定的成果。本论文的目的,就是通过对各种地下空间污水臭气的治理方案进行比选,讨论各种方案的最佳应用方式。

1 生态透析技术

生态透析技术是2013年起由广州市地下铁道总公司与广州赛特环保工程有限公司共同研发的污水臭气治理技术,该技术目前已经在广州市白云公园站公共卫生间投入使用。其原理是利用弯曲河流的生态稳定的特性,利用填料模拟河流,在系统内形成完整的生态链系统,通过生态链的物质能量传递规律,实现污染物的逐级降解吸收,最终实现无臭味、无固体残渣排放、无化学物质添加的三无处理。

1.1 生态透析技术的优点

生态透析技术是一种新兴的污水处理技术,其具有处理效率高、占地面积小的特点,由于采用特殊的填料及处理技术,其可实现对污水、臭气及致病菌的同时处理。另外,其采用的是就地处理技术,避免了长时间长距离运输污水带来的污染扩散问题,有着良好的社会效益。

1.2 生态透析技术的缺点

该技术属于污水臭气处理技术,而不是污水臭气的收集技术,需配合污水收集技术进行使用。

2 重力排水系统

重力排水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经处理后排入市政污水管。[1]

2.1 重力排水系统的优点

重力排水系统是最传统的排水方式,其对排水管道要求简单,控制点少,稳定性强。在非密闭空间的污水收集中有着明显的优势。

2.2 重力排水系统的缺点

重力排水系统采用的是敞开或半敞开式的管道,导致臭味及致病菌污染严重;重力排水系统是一种污水的收集及运输方式,而不是一种污水处理方式,其需借助其他污水处理设施才能实现污水净化。重力排水系统对仅仅对水进行输送,对臭气及致病菌无法进行收集的处理。

3 真空排水系统

真空排水系统是利用真空将各分散点的污水收集至提升器,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[2]。纯真空排水系统即所有排污点均安装真空便器、真空污水提升器和真空地漏,真空便器用于高浓度收集粪尿进入真空污水泵站,真空污水提升器用于收集洗手台、小便器等其它排水设施的污水进入真空污水泵站,真空地漏用于收集地漏水进入真空污水泵站。在线式真空排水系统由真空机组、真空管路及真空卫生器具组成,利用真空机组在压力平衡罐及管道内形成真空,污水在室外大气压与管路真空压差的作用下被抽吸到真空管路并排至真空机组,再由真空机组排放至排污地点。重力流和真空结合式排水系统即大便器和小便器采用真空污水提升器收集,地漏水采用真空地漏,洗手水采用真空废水提升器收集,如此废水和污水在进入真空系统前是严格分开的,避免了便器管路的臭气传入废水管路(比如地漏)。无论哪种真空排水方式,其原理均是在卫生间各排放点安装真空废污水提升器,断续的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,真空控制阀会自动开启,真空泵站中的真空泵使管道内维持0.6bar的负压,污水将以4m/s-6m/s的速度通过真空管道进入真空泵站中的真空罐。废污水在真空罐中存储到一定水位后,污水泵开启,把污水排入市政管污水管道。

3.1 真空排水系统的优点

真空排水系统管道密闭,臭味及致病菌不易散发,改善了传统重力排水的弊端,可实现同层排水。

3.2 真空排水系统的缺点

真空排水系统工艺复杂,投资成本高,设备的控制点多,容易发生故障。而且,由于需要采用负压抽吸,真空泵需频繁启闭,当遇到人流量大时,容易出现故障,且频繁的启闭严重影响了真空泵及密封塞的寿命。真空便器需在传统便器的基础上进行改造,由于人口素质残差不齐,真空便器故障率人为因素相关性较大,维护频繁。目前,真空排水系统大多用于人流量小的场所。广州地铁APM线天河南站公共卫生间采用真空排水系统。

4 密闭水箱排水系统

密闭水箱排水系统是在传统的重力排水系统的基础上发展起来的,其针对重力排水系统管道密封性不够的确定,采用密闭水箱及管道替代原有的管道及集水坑,一定程度的避免了臭气外溢。

4.1 密闭水箱排水系统的优点

密闭水箱排水系统采用密闭管道,一定程度的降低了臭气及致病菌外溢。

4.2 密闭水箱排水系统的缺点

密闭排水系统中,密闭水箱是主要储污系统,其水箱产生的臭气需通过排气口排放,以维持水箱的正常压力。排气口带出了大量的臭气及致病菌,对外围环境带来了极大的影响。同样的,密闭水箱排水系统属于污水的收集系统而不是处理系统,其污水、臭气及致病菌均未能得到 有效的治理。

5 菌种投加处理技术

与以上的几种排污系统不同,菌种投加处理技术是一种就地处理的方式,通过在污水箱或集水坑中投加处理菌种,利用菌种将污水进行净化。目前该技术在上海的生态厕所有所应用。

5.1 菌种投加处理技术的优点

就地处理,一定程度的减少了污水的输送,防止污染的进一步扩散。

5.2 菌种投加处理技术的缺点

外来菌种针对性不强, 需重复多次投加,成本大,管理难度高。而且外来菌种对臭气及致病菌无作用,无法解决臭气及致病菌污染的问题。

6 各种污水处理技术的对比分析

从以上的分析可以发现,五种处理技术可以分为两类:污水收集技术和污水处理技术。第一类:污水收集技术包括重力排水系统、真空排水系统和密闭水箱排水系统,其共同的特点是仅对污水进行收集,而非对污水进行处理,是一种污染物的收集及转移的技术,而不是处理技术。第二类:污水处理技术包括生态透析技术和菌种投加处理技术,其共同点是就地处理,是一种真正意义上的处理技术。其中,菌种投加处理技术仅针对污水进行治理, 无法解决臭气及致病菌污染的问题,而生态透析技术可实现对臭气及致病菌的同时治理,是一种全新的处理技术。在实际中考察发现,菌种投加技术需要专业人员进行投加及管理,针对性不强,在地铁使用起来难度较大,不建议使用。而传统的重力排水、密闭提升系统及真空排水系统均无法实现污水处理,建议配合生态透析技术同时使用,可实现对污水、臭气及致病菌的同时治理,具体如下:(1)在投资及条件许可的情况下,优先采用密闭提升排水系统进行污水收集,以减少臭气及致病菌的散发。由于密闭提升系统水箱排气口臭味及致病菌污染严重,建议配合生态透析系统,实现对尾气的处理。对周边无管网的区域,生态透析系统可同时对污水进行治理,实现达标排放,同时可解决密闭水箱臭气污染问题。(2)在地下空间允许的情况下,可在地下空间安装生态透析系统个,同时对水和气进行治理;(3)地下空间有限的情况下,优先对臭气和致病菌进行就地治理,防止臭气飘溢散发。

7 结束语

地铁发展至今,设立卫生间解决民众需求已经是势在必行,如何处理好污水和臭气是地铁的重要任务。对地下空间而言,污水和臭气的治理应尽量就地及时处理,任何形式的运输都不可避免的导致污染物的扩散,带来极大的安全隐患。在后续的地铁站规划中,建议尽量增加卫生间污水处理设备及预留空间,以保证污水臭气得到及时的治理。在对污水臭气的治理选择中,可采用密闭收集的措施,配合生态透析技术对臭气污水就地治理,以便实现无臭无污排放的目的。