真空排水系統(tǒng)在地下地鐵商城中的應(yīng)用

上海的地鐵廣場(chǎng)位于市中心。經(jīng)過(guò)近20年的運(yùn)營(yíng)，需要改造和設(shè)備系統(tǒng)。改造區(qū)分為地下一層和地下二層，建筑面積約14230米。購(gòu)物中心下方是一家軌道通道的區(qū)域。現(xiàn)狀地下一層有公廁,地下二層無(wú)公廁,污水泵房在地下一層公廁的左下側(cè)。因污水泵房下方為軌行區(qū),故在泵房下部圍起1.1m高的污水池,內(nèi)設(shè)2臺(tái)潛污泵。設(shè)樓梯進(jìn)污水泵房。因客流很大,業(yè)主要求本次改造地下二層需要增加公廁,并設(shè)置無(wú)障礙衛(wèi)生間。1方案2:k地下上排式真空排水系統(tǒng)地下二層公廁的設(shè)置有以下幾種方案。方案1:采用沿墻敷設(shè)的同層排水系統(tǒng)。地下二層污水池是做在地下二層地面上的,同層排水系統(tǒng)地面抬高至少要保證排水管排入污水池(標(biāo)高在污水泵高位報(bào)警水位以上100mm)。地下二層衛(wèi)生間處的層高為3.6m,污水池深度為1.1m,為保證排水橫管進(jìn)污水池標(biāo)高,衛(wèi)生間地面要抬高1.8m。該方案衛(wèi)生間層高只有1.8m,并且沒(méi)有設(shè)無(wú)障礙衛(wèi)生間的條件。方案2:采用上排式真空排水系統(tǒng)。真空排水系統(tǒng)需要增加一個(gè)設(shè)備間,放置真空機(jī)組?？紤]需要設(shè)真空地漏,公廁地面需要抬高260mm,無(wú)障礙廁所由通道做5%坡度進(jìn)入。排污干管設(shè)在衛(wèi)生間間壁夾層,衛(wèi)生潔具產(chǎn)生的污水先順著排污支管進(jìn)入排污干管,然后沿排污干管被抽吸進(jìn)設(shè)備間,進(jìn)入真空機(jī)組,污水再通過(guò)水泵的加壓接至市政排污管路中。整個(gè)衛(wèi)生間設(shè)置3條排污干管,分別輸送男衛(wèi)、女衛(wèi)、無(wú)障礙衛(wèi)生間內(nèi)的污水。方案3:設(shè)生態(tài)環(huán)保廁所。在地下二層污水泵房外設(shè)生態(tài)環(huán)保廁所,不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,也可以設(shè)置無(wú)障礙廁所,還能節(jié)省用水。但環(huán)保廁所很難滿足大客流要求,因?yàn)樯锞涸诔?fù)荷運(yùn)行時(shí)會(huì)面臨活性降低、死亡等問(wèn)題,需要定期保養(yǎng),且易產(chǎn)生惡臭,給人帶來(lái)不適。以上各方案的比較見(jiàn)表1。經(jīng)過(guò)比較,并結(jié)合本工程的實(shí)際情況,最終確定采用真空排水系統(tǒng)。2真空網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1根據(jù)溫度設(shè)計(jì)植物的保溫系統(tǒng)①給水:為使真空便器獲得最佳沖洗效果,水源壓力≥0.18MPa。②環(huán)境溫度:3~40℃(主要指真空機(jī)組),對(duì)暴露在室外的管路需做好保溫工作。③真空機(jī)組房?jī)?nèi)需設(shè)置通風(fēng)設(shè)施。④正常電源供應(yīng):真空機(jī)組,設(shè)備AC380V,生活A(yù)C220V,控制DC24V(可由乙方從AC220V轉(zhuǎn)換)。2.2衛(wèi)生和管道配置根據(jù)建筑專業(yè)提供的建筑圖,結(jié)合真空排水系統(tǒng)的實(shí)際需要,衛(wèi)生間布局見(jiàn)圖1。2.3空泄漏閥的使用真空衛(wèi)生系統(tǒng)是由真空機(jī)組、真空排污管路網(wǎng)絡(luò)、污水收集單元、真空便器、電氣控制系統(tǒng)等組成的一個(gè)完全密閉的建筑物內(nèi)排水系統(tǒng)。真空衛(wèi)生系統(tǒng)根據(jù)氣壓差而產(chǎn)生快速氣流傳輸污、廢水這一基本原理來(lái)工作,污水在管道中的傳輸速度可達(dá)到4~6m/s,具有較大吸力和推力作用,不易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。真空便器內(nèi)污水的收集:在每一個(gè)真空便器單元中都設(shè)有便器控制盤(pán),控制盤(pán)上設(shè)有真空排泄閥,并配有沖水控制閥,真空排泄閥一端連接便器出口,另一端連接排污真空管路,并將二者隔離開(kāi)來(lái);當(dāng)人工觸發(fā)廁間內(nèi)的沖洗按鈕時(shí),控制系統(tǒng)發(fā)出沖洗指令,真空排泄閥打開(kāi),便器中的污水通過(guò)真空排泄閥及真空排污管道被抽吸至真空機(jī)組的增容罐內(nèi)。在真空排泄閥打開(kāi)的同時(shí),沖水控制閥同時(shí)開(kāi)啟,水增壓給水系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)便器進(jìn)行沖洗。真空排泄閥在開(kāi)啟大約2s(此時(shí)間由程序設(shè)定,可調(diào)整)后關(guān)閉,而沖水控制閥將繼續(xù)開(kāi)啟2s(此時(shí)間由程序設(shè)定,可調(diào)整)后關(guān)閉,以保證沖洗結(jié)束后便器中能夠保持一定水量,每次沖水量約為1.5L。小便器、洗手盆、拖布池內(nèi)污水的收集:專門(mén)設(shè)計(jì)了一套污水收集單元,污水收集單元中設(shè)有一個(gè)暫存箱,暫存箱與真空排污管路之間采用真空排泄閥隔離;從小便器、洗手盆、拖布池排出的污水先靠重力流入并暫存在暫存箱內(nèi),當(dāng)暫存箱中的液位達(dá)到設(shè)定液位時(shí),系統(tǒng)控制真空排泄閥打開(kāi),暫存箱中的污水通過(guò)真空排泄閥及排污真空管道被抽吸至真空機(jī)組的增容罐內(nèi),并同時(shí)經(jīng)凸輪泵加壓后提升至地面的排污管路中。地漏內(nèi)污水的收集:首先衛(wèi)生間清掃水流入地漏收集;當(dāng)?shù)芈﹥?nèi)液位達(dá)到液位開(kāi)關(guān)高度時(shí),將信號(hào)傳遞給控制模塊,控制模塊控制電磁閥和排泄閥導(dǎo)通真空,將地漏內(nèi)收集的水抽入真空排污管路。整個(gè)真空衛(wèi)生系統(tǒng)的運(yùn)行由電氣控制系統(tǒng)控制,并具有必要的正常工作指示和故障報(bào)警指示等,以便于衛(wèi)生間管理人員掌握衛(wèi)生間的運(yùn)行狀況。2.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)真空沖洗控制真空便器主要由便盆和便器控制盤(pán)組成,是電氣控制型,即利用外界電源和真空排污管路系統(tǒng)中的真空實(shí)現(xiàn)便器動(dòng)作。便器有沖洗記憶,低真空度控制。人工觸發(fā)沖洗按鈕后,沖洗控制盤(pán)上的真空排泄閥打開(kāi),便盆與真空排污管路系統(tǒng)相通,便盆內(nèi)的污物在大氣壓力作用下通過(guò)排泄閥進(jìn)入真空排污管路。在打開(kāi)排泄閥的同時(shí),便器控制盤(pán)上的沖洗水閥打開(kāi),用壓力水將便盆沖洗干凈。真空便器采用不低于0.18MPa的沖洗水壓,運(yùn)行真空度:-50~-65kPa,沖洗水量約1.5L/次(可調(diào))。進(jìn)氣量:(60±10)L/次。主要灰水收集裝置根據(jù)衛(wèi)生間具體布置情況,在整個(gè)衛(wèi)生系統(tǒng)中共設(shè)置了3套灰水收集裝置,男衛(wèi)生間內(nèi)的小便器和洗手盆共用一套灰水收集裝置,女衛(wèi)生間內(nèi)拖布池和洗手盆共用一套灰水收集裝置,無(wú)障礙衛(wèi)生間內(nèi)洗手盆單獨(dú)使用一套灰水收集裝置?；宜占b置容積采用10L,運(yùn)行真空度為-50~-65kPa。2真空泄漏在男、女衛(wèi)生間分別設(shè)一個(gè)真空地漏。真空地漏主要由地漏、地漏盤(pán)、液位開(kāi)關(guān)、通氣口及U-PVC連接管路等部件組成。系統(tǒng)仿真及主要參數(shù)設(shè)計(jì)真空機(jī)組設(shè)置在設(shè)備間內(nèi),主要由增容罐、旋轉(zhuǎn)凸輪泵、真空壓力傳感器、閥門(mén)等組成,用來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)所需的真空及排放污物。增容罐設(shè)置在凸輪泵和排污管路之間,排污管路內(nèi)的污水先被抽吸到增容罐內(nèi),再被凸輪泵從增容罐內(nèi)排出。本工程為改造項(xiàng)目,原地下一層衛(wèi)生間排水進(jìn)地下二層污水泵房,污水泵房揚(yáng)水管接至室外污水壓力井。凸輪泵排水管(上設(shè)止回閥)直接接入污水揚(yáng)水管,以盡量減少對(duì)土建結(jié)構(gòu)的影響。本系統(tǒng)采用德國(guó)進(jìn)口凸輪泵,兩套,輪流啟動(dòng),互為備用。當(dāng)工作泵出現(xiàn)故障時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟備用泵,確保系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行。為了解決凸輪泵在工作中頻繁啟動(dòng)及功耗較大的問(wèn)題,本項(xiàng)目為真空機(jī)組加裝了變頻控制裝置,根據(jù)系統(tǒng)中的真空度大小調(diào)整凸輪泵轉(zhuǎn)速,以達(dá)到持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和節(jié)能的目的;當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到在設(shè)定時(shí)間內(nèi)無(wú)人使用衛(wèi)生間時(shí),凸輪泵則自動(dòng)停止工作,直到真空度低于設(shè)定值時(shí)再重新啟動(dòng)。增容罐上設(shè)置了真空壓力傳感器,真空壓力傳感器用于檢測(cè)系統(tǒng)的真空度和提供在線壓力顯示。系統(tǒng)真空由凸輪泵產(chǎn)生。真空系統(tǒng)的真空度設(shè)置在-50~-65kPa之間。當(dāng)一個(gè)泵啟動(dòng)后在設(shè)定時(shí)間內(nèi)達(dá)不到所需的真空時(shí),另一個(gè)旋轉(zhuǎn)凸輪泵也啟動(dòng)。兩泵持續(xù)運(yùn)行超過(guò)120s(此時(shí)間由程序設(shè)置,可調(diào))仍不能建立真空時(shí),系統(tǒng)將報(bào)警。系統(tǒng)設(shè)置有手動(dòng)模式,可人工手動(dòng)啟停凸輪泵。凸輪泵工作方式為一用一備,額定排水量根據(jù)排污量和排氣量確定,排污量根據(jù)商場(chǎng)使用衛(wèi)生器具頻次計(jì)算,排氣量按大便器氣水比為30∶1、重力便器氣水比為10∶1計(jì)算,最后得凸輪泵的額定排水量為30m3/h,額定功率為5.5kW,吸程為8m,揚(yáng)程≥180kPa。電熔連接方式排污管路采用PE80、SDR11以上的HDPE管道,管材和管件間采用電熔連接方式。按照設(shè)計(jì)規(guī)范的支架間距設(shè)置要求,真空排污管路使用支架和管夾固定在衛(wèi)生間內(nèi)的內(nèi)墻或樓頂板上。排污支管管徑選De50,排污干管管徑選De63。系統(tǒng)真空度:-50~-65kPa。燈及異常轉(zhuǎn)換旋律電氣控制系統(tǒng)集成在真空機(jī)組內(nèi),用來(lái)控制整個(gè)排水系統(tǒng)的正常工作,采用PLC集中控制方式。對(duì)外預(yù)留有通訊接口,以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控?？刂泼姘迳暇哂幸幌盗姓９ぷ髦甘緹艉凸收蠄?bào)警指示燈及工作模式轉(zhuǎn)換旋鈕,以利于管理人員操作及便于掌握系統(tǒng)的工作狀況,主要包括:1號(hào)泵(2號(hào)泵)啟動(dòng)/停止轉(zhuǎn)換旋鈕:啟動(dòng)及停止機(jī)組;1號(hào)泵(2號(hào)泵)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換旋鈕:進(jìn)行機(jī)組運(yùn)行的手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換;變頻器故障:此時(shí)變頻器無(wú)輸出;變頻器報(bào)警:此時(shí)變頻器有輸出;1#~2#凸輪泵故障報(bào)警;系統(tǒng)低真空度報(bào)警:真空度<-40kPa(此值由程序設(shè)定,可調(diào)整),并且系統(tǒng)剛運(yùn)行時(shí)延時(shí)10min(此值由程序設(shè)定,可調(diào)整)報(bào)警。3施工方案3.1便器或灰水收集裝置操作點(diǎn)在衛(wèi)生間墻壁設(shè)置間壁夾層,間壁夾層厚度≥250mm(其中安裝污水收集單元處間壁夾層厚度≥300mm),在夾層及衛(wèi)生間吊頂內(nèi)鋪設(shè)一條真空排污管道。真空排污管道沿間壁夾層和吊頂至設(shè)備間內(nèi),連接到布置在真空機(jī)組增容罐上的污物入口上。將洗手盆、拖布池、小便器的管道分別連接到各自的灰水收集裝置,并將各灰水收集裝置連接于真空排污管道上。座便器直接安裝在衛(wèi)生間地板以上,地板無(wú)需抬高。蹲便器預(yù)埋在衛(wèi)生間地板內(nèi),蹲便器踏面安裝處地面抬高不得小于260mm(包含墊層厚度)。地漏安裝在衛(wèi)生間墊層內(nèi),地漏安裝處地板抬高≥150mm。若地漏安裝處地板無(wú)法抬高,可將地漏連接橫管設(shè)置在結(jié)構(gòu)樓板下方,再?gòu)拈g壁處穿過(guò)樓板連接到地漏控制盤(pán)上。為了方便蹲便器和地漏的安裝,將男衛(wèi)和女衛(wèi)地面整體抬高150mm,男衛(wèi)和女衛(wèi)的蹲便器的廁位處地面抬高260mm。男衛(wèi)、女衛(wèi)內(nèi)及無(wú)障礙衛(wèi)生間座便器安裝處的地漏連接橫管設(shè)置在衛(wèi)生間地板墊層內(nèi),無(wú)障礙衛(wèi)生間洗手盆處地漏連接橫管設(shè)置在結(jié)構(gòu)地板下方。將男女衛(wèi)生間蹲便器控制盤(pán)安裝在對(duì)應(yīng)廁位的夾層內(nèi),便器排污口通過(guò)PVC管連接至便器控制盤(pán)排泄閥入口,排泄閥排污口連接到真空排污管道上。在設(shè)備間的地板上安裝真空機(jī)組;將AC380V電源連接到真空機(jī)組的控制箱;連接從真空機(jī)組的電控箱到各部件(便器或灰水收集裝置)控制模塊的DC24V電源和控制信號(hào)線路。連接真空機(jī)組的污物出口至市政排污管路。3.2真空機(jī)組hdpe真空排污管道布置在衛(wèi)生間間壁夾層及吊頂空間內(nèi),管道采用De63的HDPE管,管道固定在墻壁或樓板上。各條真空排污管道分別連接至設(shè)備間內(nèi),再分別連接到設(shè)備間內(nèi)的真空機(jī)組上的各污物入口。系統(tǒng)在各條排污管路上均設(shè)置了隔離閥,用于檢修時(shí)隔離各條排污管路。3.3向排污口連接衛(wèi)生間內(nèi)便盆安裝在地板上。便器的排污管采用后排水方式,直接向上連接至排泄閥,通過(guò)便器排泄閥連接至真空排污管。沖洗按鈕安裝在間壁墻上,按鈕控制線連接至便器控制單元。3.4便器或灰水收集裝置控制將系統(tǒng)所需的AC380V電源引至設(shè)備間內(nèi)真空機(jī)組的電控箱,由真空機(jī)組的電控箱引控制線以及DC24V電源線,穿過(guò)設(shè)備間,通過(guò)走線管固定在衛(wèi)生間夾層墻壁上及吊頂內(nèi)引至各