真空排水系统在地下地铁商城中的应用

真空排水系统在地下地铁商城中的应用

上海的地铁广场位于市中心。经过近20年的运营，需要改造和设备系统。改造区分为地下一层和地下二层，建筑面积约14230米。购物中心下方是一家轨道通道的区域。现状地下一层有公厕,地下二层无公厕,污水泵房在地下一层公厕的左下侧。因污水泵房下方为轨行区,故在泵房下部围起1.1m高的污水池,内设2台潜污泵。设楼梯进污水泵房。因客流很大,业主要求本次改造地下二层需要增加公厕,并设置无障碍卫生间。1方案2:k地下上排式真空排水系统地下二层公厕的设置有以下几种方案。方案1:采用沿墙敷设的同层排水系统。地下二层污水池是做在地下二层地面上的,同层排水系统地面抬高至少要保证排水管排入污水池(标高在污水泵高位报警水位以上100mm)。地下二层卫生间处的层高为3.6m,污水池深度为1.1m,为保证排水横管进污水池标高,卫生间地面要抬高1.8m。该方案卫生间层高只有1.8m,并且没有设无障碍卫生间的条件。方案2:采用上排式真空排水系统。真空排水系统需要增加一个设备间,放置真空机组。考虑需要设真空地漏,公厕地面需要抬高260mm,无障碍厕所由通道做5%坡度进入。排污干管设在卫生间间壁夹层,卫生洁具产生的污水先顺着排污支管进入排污干管,然后沿排污干管被抽吸进设备间,进入真空机组,污水再通过水泵的加压接至市政排污管路中。整个卫生间设置3条排污干管,分别输送男卫、女卫、无障碍卫生间内的污水。方案3:设生态环保厕所。在地下二层污水泵房外设生态环保厕所,不会对结构产生影响,也可以设置无障碍厕所,还能节省用水。但环保厕所很难满足大客流要求,因为生物菌群在超负荷运行时会面临活性降低、死亡等问题,需要定期保养,且易产生恶臭,给人带来不适。以上各方案的比较见表1。经过比较,并结合本工程的实际情况,最终确定采用真空排水系统。2真空网络系统的设计2.1根据温度设计植物的保温系统①给水:为使真空便器获得最佳冲洗效果,水源压力≥0.18MPa。②环境温度:3~40℃(主要指真空机组),对暴露在室外的管路需做好保温工作。③真空机组房内需设置通风设施。④正常电源供应:真空机组,设备AC380V,生活AC220V,控制DC24V(可由乙方从AC220V转换)。2.2卫生和管道配置根据建筑专业提供的建筑图,结合真空排水系统的实际需要,卫生间布局见图1。2.3空泄漏阀的使用真空卫生系统是由真空机组、真空排污管路网络、污水收集单元、真空便器、电气控制系统等组成的一个完全密闭的建筑物内排水系统。真空卫生系统根据气压差而产生快速气流传输污、废水这一基本原理来工作,污水在管道中的传输速度可达到4~6m/s,具有较大吸力和推力作用,不易出现堵塞现象。真空便器内污水的收集:在每一个真空便器单元中都设有便器控制盘,控制盘上设有真空排泄阀,并配有冲水控制阀,真空排泄阀一端连接便器出口,另一端连接排污真空管路,并将二者隔离开来;当人工触发厕间内的冲洗按钮时,控制系统发出冲洗指令,真空排泄阀打开,便器中的污水通过真空排泄阀及真空排污管道被抽吸至真空机组的增容罐内。在真空排泄阀打开的同时,冲水控制阀同时开启,水增压给水系统开始对便器进行冲洗。真空排泄阀在开启大约2s(此时间由程序设定,可调整)后关闭,而冲水控制阀将继续开启2s(此时间由程序设定,可调整)后关闭,以保证冲洗结束后便器中能够保持一定水量,每次冲水量约为1.5L。小便器、洗手盆、拖布池内污水的收集:专门设计了一套污水收集单元,污水收集单元中设有一个暂存箱,暂存箱与真空排污管路之间采用真空排泄阀隔离;从小便器、洗手盆、拖布池排出的污水先靠重力流入并暂存在暂存箱内,当暂存箱中的液位达到设定液位时,系统控制真空排泄阀打开,暂存箱中的污水通过真空排泄阀及排污真空管道被抽吸至真空机组的增容罐内,并同时经凸轮泵加压后提升至地面的排污管路中。地漏内污水的收集:首先卫生间清扫水流入地漏收集;当地漏内液位达到液位开关高度时,将信号传递给控制模块,控制模块控制电磁阀和排泄阀导通真空,将地漏内收集的水抽入真空排污管路。整个真空卫生系统的运行由电气控制系统控制,并具有必要的正常工作指示和故障报警指示等,以便于卫生间管理人员掌握卫生间的运行状况。2.4系统设计参数真空冲洗控制真空便器主要由便盆和便器控制盘组成,是电气控制型,即利用外界电源和真空排污管路系统中的真空实现便器动作。便器有冲洗记忆,低真空度控制。人工触发冲洗按钮后,冲洗控制盘上的真空排泄阀打开,便盆与真空排污管路系统相通,便盆内的污物在大气压力作用下通过排泄阀进入真空排污管路。在打开排泄阀的同时,便器控制盘上的冲洗水阀打开,用压力水将便盆冲洗干净。真空便器采用不低于0.18MPa的冲洗水压,运行真空度:-50~-65kPa,冲洗水量约1.5L/次(可调)。进气量:(60±10)L/次。主要灰水收集装置根据卫生间具体布置情况,在整个卫生系统中共设置了3套灰水收集装置,男卫生间内的小便器和洗手盆共用一套灰水收集装置,女卫生间内拖布池和洗手盆共用一套灰水收集装置,无障碍卫生间内洗手盆单独使用一套灰水收集装置。灰水收集装置容积采用10L,运行真空度为-50~-65kPa。2真空泄漏在男、女卫生间分别设一个真空地漏。真空地漏主要由地漏、地漏盘、液位开关、通气口及U-PVC连接管路等部件组成。系统仿真及主要参数设计真空机组设置在设备间内,主要由增容罐、旋转凸轮泵、真空压力传感器、阀门等组成,用来产生系统所需的真空及排放污物。增容罐设置在凸轮泵和排污管路之间,排污管路内的污水先被抽吸到增容罐内,再被凸轮泵从增容罐内排出。本工程为改造项目,原地下一层卫生间排水进地下二层污水泵房,污水泵房扬水管接至室外污水压力井。凸轮泵排水管(上设止回阀)直接接入污水扬水管,以尽量减少对土建结构的影响。本系统采用德国进口凸轮泵,两套,轮流启动,互为备用。当工作泵出现故障时,系统自动开启备用泵,确保系统持续运行。为了解决凸轮泵在工作中频繁启动及功耗较大的问题,本项目为真空机组加装了变频控制装置,根据系统中的真空度大小调整凸轮泵转速,以达到持续运转和节能的目的;当系统检测到在设定时间内无人使用卫生间时,凸轮泵则自动停止工作,直到真空度低于设定值时再重新启动。增容罐上设置了真空压力传感器,真空压力传感器用于检测系统的真空度和提供在线压力显示。系统真空由凸轮泵产生。真空系统的真空度设置在-50~-65kPa之间。当一个泵启动后在设定时间内达不到所需的真空时,另一个旋转凸轮泵也启动。两泵持续运行超过120s(此时间由程序设置,可调)仍不能建立真空时,系统将报警。系统设置有手动模式,可人工手动启停凸轮泵。凸轮泵工作方式为一用一备,额定排水量根据排污量和排气量确定,排污量根据商场使用卫生器具频次计算,排气量按大便器气水比为30∶1、重力便器气水比为10∶1计算,最后得凸轮泵的额定排水量为30m3/h,额定功率为5.5kW,吸程为8m,扬程≥180kPa。电熔连接方式排污管路采用PE80、SDR11以上的HDPE管道,管材和管件间采用电熔连接方式。按照设计规范的支架间距设置要求,真空排污管路使用支架和管夹固定在卫生间内的内墙或楼顶板上。排污支管管径选De50,排污干管管径选De63。系统真空度:-50~-65kPa。灯及异常转换旋律电气控制系统集成在真空机组内,用来控制整个排水系统的正常工作,采用PLC集中控制方式。对外预留有通讯接口,以便对系统进行远程监控。控制面板上具有一系列正常工作指示灯和故障报警指示灯及工作模式转换旋钮,以利于管理人员操作及便于掌握系统的工作状况,主要包括:1号泵(2号泵)启动/停止转换旋钮:启动及停止机组;1号泵(2号泵)手动/自动转换旋钮:进行机组运行的手动/自动转换;变频器故障:此时变频器无输出;变频器报警:此时变频器有输出;1#~2#凸轮泵故障报警;系统低真空度报警:真空度<-40kPa(此值由程序设定,可调整),并且系统刚运行时延时10min(此值由程序设定,可调整)报警。3施工方案3.1便器或灰水收集装置操作点在卫生间墙壁设置间壁夹层,间壁夹层厚度≥250mm(其中安装污水收集单元处间壁夹层厚度≥300mm),在夹层及卫生间吊顶内铺设一条真空排污管道。真空排污管道沿间壁夹层和吊顶至设备间内,连接到布置在真空机组增容罐上的污物入口上。将洗手盆、拖布池、小便器的管道分别连接到各自的灰水收集装置,并将各灰水收集装置连接于真空排污管道上。座便器直接安装在卫生间地板以上,地板无需抬高。蹲便器预埋在卫生间地板内,蹲便器踏面安装处地面抬高不得小于260mm(包含垫层厚度)。地漏安装在卫生间垫层内,地漏安装处地板抬高≥150mm。若地漏安装处地板无法抬高,可将地漏连接横管设置在结构楼板下方,再从间壁处穿过楼板连接到地漏控制盘上。为了方便蹲便器和地漏的安装,将男卫和女卫地面整体抬高150mm,男卫和女卫的蹲便器的厕位处地面抬高260mm。男卫、女卫内及无障碍卫生间座便器安装处的地漏连接横管设置在卫生间地板垫层内,无障碍卫生间洗手盆处地漏连接横管设置在结构地板下方。将男女卫生间蹲便器控制盘安装在对应厕位的夹层内,便器排污口通过PVC管连接至便器控制盘排泄阀入口,排泄阀排污口连接到真空排污管道上。在设备间的地板上安装真空机组;将AC380V电源连接到真空机组的控制箱;连接从真空机组的电控箱到各部件(便器或灰水收集装置)控制模块的DC24V电源和控制信号线路。连接真空机组的污物出口至市政排污管路。3.2真空机组hdpe真空排污管道布置在卫生间间壁夹层及吊顶空间内,管道采用De63的HDPE管,管道固定在墙壁或楼板上。各条真空排污管道分别连接至设备间内,再分别连接到设备间内的真空机组上的各污物入口。系统在各条排污管路上均设置了隔离阀,用于检修时隔离各条排污管路。3.3向排污口连接卫生间内便盆安装在地板上。便器的排污管采用后排水方式,直接向上连接至排泄阀,通过便器排泄阀连接至真空排污管。冲洗按钮安装在间壁墙上,按钮控制线连接至便器控制单元。3.4便器或灰水收集装置控制将系统所需的AC380V电源引至设备间内真空机组的电控箱,由真空机组的电控箱引控制线以及DC24V电源线,穿过设备间,通过走线管固定在卫生间夹层墙壁上及吊顶内引至各