北京地鐵15號(hào)線花梨坎站、國(guó)展站室外水處理設(shè)備使用情況與改造實(shí)施

王珊

北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司 北京 100044

由于15號(hào)線水處理系統(tǒng)出水率較低，造成了車站用水量較大，且極易發(fā)生水處理系統(tǒng)設(shè)備故障。本文闡述了對(duì)現(xiàn)有設(shè)備實(shí)施改造的方案以及改造后用水使用的情況。

一、背景及原理

地鐵15號(hào)線花梨坎站、國(guó)展站設(shè)計(jì)初期附近無市政供條件，設(shè)計(jì)將該站生產(chǎn)、生活及消防用水設(shè)計(jì)為站外深井泵房取水形式。站內(nèi)生產(chǎn)、生活及消防水由站外深井泵抽升至室外消毒間，經(jīng)水處理設(shè)備過濾后，補(bǔ)入室外消防泵房生活水箱，再由生活加壓泵保壓（0.4Mpa）后供車站使用。

（一）反滲透工作原理

目前15號(hào)線水處理設(shè)備采用反滲透（RO）水處理設(shè)備。反滲透又稱逆滲透，是一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對(duì)膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時(shí)，溶劑會(huì)逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即濃縮液。目前反滲透技術(shù)已用于多種領(lǐng)域，如超純水的提取，污水處理等。

深井泵提升后的井水先經(jīng)過消毒間內(nèi)砂罐石英砂進(jìn)行初濾，再經(jīng)保安過濾器濾芯（PP棉）進(jìn)行第二次過濾，最后由加壓泵加壓穿過反滲透膜進(jìn)行精濾，過濾后的打入室外消防泵房生活水箱，再由水箱供給站內(nèi)生活、生產(chǎn)用水。

（1）石英砂初濾：本系統(tǒng)采用精制石英砂濾料，石英砂是最常使用的濾料，具有機(jī)械強(qiáng)度高、截污能力強(qiáng)、耐酸性能好的特點(diǎn)，在中性和酸性的水中化學(xué)穩(wěn)定性良好，價(jià)格便宜。用石英砂作為濾料可以起到過濾作用，就像水經(jīng)過砂石滲透到地下一樣，將水中的那些懸浮的物阻攔下來，主要針對(duì)那些細(xì)微的懸浮物。

（2）過濾棒：本系統(tǒng)先采用精慮，用30吋1UM的PP棉進(jìn)行截留，大于1UM的雜質(zhì)就會(huì)被截留不會(huì)通過，進(jìn)入機(jī)組。

（3）加藥系統(tǒng)：RO裝置為了溶解固體形物的濃縮排放和淡水的利用，為防止?jié)馑颂貏e是RO裝置最后一根膜組件濃水側(cè)出現(xiàn)CaCO3,MgCO3,MgSO4,CaSO4,BaSO4,SrSO4,SiSO4的濃度積大于其平衡溶解度常數(shù)而結(jié)晶析出,損壞膜原件的應(yīng)有特性 ,在進(jìn)入反滲透膜組件之前,應(yīng)使用離子軟化裝置或投放適量的阻垢劑阻止碳酸鹽, SiO2,硫酸鹽的晶體析出.

（4）反滲透（RO）：是利用反滲透膜，使水中的雜質(zhì)進(jìn)行去除。反滲透裝置主要包括多級(jí)高壓泵、反滲透膜元件、膜殼（壓力容器）、支架等組成。

（二）維護(hù)保養(yǎng)情況

本系統(tǒng)不具備遠(yuǎn)程監(jiān)控，目前采取人工每日進(jìn)行巡視巡檢的方式 。

日常維護(hù)工作：

（1）石英砂砂罐在運(yùn)行一定時(shí)間后都是需要進(jìn)行沖洗，反沖洗的。過濾過程中水從上向下，罐體下部有一個(gè)配水系統(tǒng)，用于收集過濾水，在濾層被堵塞需要反沖洗時(shí)可以均勻分配沖洗水，沖洗后的廢水溢流到上部的排水管，被排出。為了控制過濾和反沖洗在進(jìn)水管、出水管、反沖洗管、排水管路都設(shè)有閥門。本套系統(tǒng)是通過多路閥來實(shí)現(xiàn)的。多路閥有設(shè)置定時(shí)進(jìn)行沖洗和反沖洗的功能，在需要沖洗的時(shí)候，多路閥可以關(guān)閉出水管路，打開排水管路和反沖洗管路，沖洗后的水通過泄水閥進(jìn)行排水。炭罐有著良好的機(jī)械強(qiáng)度，通過沖洗和反沖洗后可以全面地去除濾料表面的雜質(zhì)顆粒。

（2）過濾棉，每天進(jìn)行巡視查看過濾棉顏色，發(fā)現(xiàn)過濾棉出現(xiàn)黃色時(shí)進(jìn)行更換。

（3）配電柜工作指示燈是否正常，成品水箱中的液位是否有超過或過低的情況，以及管道是否有堵塞的情況。

（4）查看RO機(jī)組產(chǎn)水及壓力情況，機(jī)組的產(chǎn)水主要是通過水泵提供的高壓將水從罐體中間壓到膜外側(cè)來完成分離提純。只有保障進(jìn)水壓力達(dá)到4公斤，以及給水和排水適當(dāng)?shù)谋壤拍鼙ＷC主機(jī)產(chǎn)水。在日常巡視中應(yīng)注意排水閥門的開度不要過大，與產(chǎn)水保持3：1的比例為宜。

定期維護(hù)：

在正常運(yùn)行一段時(shí)間后，即使進(jìn)水水質(zhì)符合要求，反滲透膜也會(huì)有一些污染，因此需要進(jìn)行定期對(duì)反滲透膜進(jìn)行反沖洗和化學(xué)清洗。污染膜元件的物質(zhì)中最常見的為碳酸鈣垢、金屬氧化物垢、硅沉淀物及有機(jī)物或無機(jī)沉積物。污染物的性質(zhì)及污染速度與進(jìn)水條件有關(guān)，污染是緩慢發(fā)展的，如不及早采取措施將會(huì)對(duì)膜元件造成一定程度的損害。一般來說反滲透設(shè)備需要進(jìn)行停用維護(hù)，反滲透的停運(yùn)保護(hù)措施對(duì)于RO系統(tǒng)膜的使用壽命非常重要。

(l)短期停運(yùn)保護(hù)。停運(yùn)5至30天一般為短期停運(yùn)，在此期間可采用低壓沖洗的方法來沖洗RO裝置。也可以采用在運(yùn)轉(zhuǎn)條件下運(yùn)轉(zhuǎn)1至2小時(shí)。

(2)長(zhǎng)期停運(yùn)保護(hù)。停運(yùn)1個(gè)月以上，一般稱為長(zhǎng)期停運(yùn)。長(zhǎng)期停運(yùn)時(shí)可采用pH 2—4的鹽酸溶液對(duì)反滲透裝置一段一段地清洗干凈，通常的清洗時(shí)間為2小時(shí)。酸溶液清洗完畢后，用預(yù)處理水把RO裝置沖洗干凈，清洗至進(jìn)出水pH相等為止。然后通過清洗裝置向反滲透裝置中注人1%的亞硫酸氫鈉溶液進(jìn)行保護(hù)。注滿保護(hù)液后，關(guān)閉RO裝置所有的閥門，防止空氣進(jìn)入RO裝置。

二、目前系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題

（1）RO技術(shù)來降低水中離子濃度，一般RO的回收率在70%，因此30%的RO進(jìn)水被當(dāng)作廢水排掉了。

（2）為延長(zhǎng)RO反滲透膜使用壽命，需每2日進(jìn)行石英砂過濾器沖洗操作，每次反洗20分鐘，正洗10分鐘，總計(jì)30分鐘用水量15噸，每月按30天計(jì)算用水量總計(jì)為225噸水。

（3）目前地鐵用水采用自備井，且生活水多用于沖廁，消防用水，原水水質(zhì)本身較好，完全滿足生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2013年花梨坎站的年用水量為10765噸，平均每月897噸，最高月1046噸。

（4） 消毒設(shè)備供水管為UPVC材質(zhì)，管路間應(yīng)采用熔接，但實(shí)際采用了粘接的方式，由于該材質(zhì)管路粘接強(qiáng)度差、承壓能力低（承壓能力不足0.4Mpa）極易出現(xiàn)管件破裂現(xiàn)象。

（5）由于建設(shè)15號(hào)線時(shí)原設(shè)計(jì)采用市政接駁方案，在建設(shè)時(shí)由于市政設(shè)施未能敷設(shè)到附近，采取此套設(shè)備作為臨時(shí)措施安裝，后續(xù)無資料交接，無廠商維護(hù)，在反滲透裝置出現(xiàn)問題時(shí)無法進(jìn)行維修，只能直接采購新RO膜進(jìn)行整體性更換。且由于建設(shè)后無相關(guān)培訓(xùn)資料和聯(lián)系廠商，造成了藥劑無法添加等問題。

（6）15號(hào)線RO設(shè)備后接的成品水箱不是封閉式水箱，水箱與大氣相連通，成品水箱中的水無法保障飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。且整套設(shè)備無法對(duì)于水質(zhì)情況進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警，日常維護(hù)人員只能通過觀察出水率、濁度等來判斷設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行情況。

三、改造方案及實(shí)施

（一）改造方案

利用分質(zhì)供水的概念，將生活飲用水和沖廁消防水分開，將車站飲用的生活用水處單獨(dú)加裝RO反滲透，以保障車站工作人員飲用，其余的沖廁、消防用水采用自備井原水。改造方式如下：

1）在消毒間內(nèi)的石英砂出水管路加裝三通及閥門，其中一路直接接入水箱供水管路。

2）同時(shí)在車站飲水處，電熱水器位置增加小型一體化水處理設(shè)備。

（二）改造實(shí)施

2014年10月對(duì)花梨坎、國(guó)展站進(jìn)行了水處理設(shè)備改造，對(duì)原有管路增加三通，并在飲水處增加RO水處理設(shè)備。改造后如圖所示：

原管路增加三通

飲水處增加水處理裝置

改造后取飲水處水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)，檢測(cè)指標(biāo)按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）。檢測(cè)報(bào)告如下：

（三）改造后用水情況

用水量情況：

通過2015年月用水量與2014年月用水量對(duì)比，環(huán)比平均減少89.19%，節(jié)水量明顯.

（四）其他情況

15號(hào)線孫河站、望京東站同樣采取深井泵供水，但水處理方式采用電解得的方式，在設(shè)備維護(hù)及用水量來看都比使用反滲透設(shè)備經(jīng)濟(jì)。

四、結(jié)論

依據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2013）地鐵給水水源應(yīng)采用城市自來水，但由于建設(shè)及市政管路敷設(shè)等問題，當(dāng)無城市自來水時(shí)，應(yīng)采取其他可靠的給水水源。

在地鐵中，生活用水多用于車站保潔、衛(wèi)生間沖廁等生活雜用水，飲用水僅有少量工作人員使用。使用反滲透等水處理設(shè)備會(huì)較大程度的浪費(fèi)，并且對(duì)于設(shè)備的維護(hù)也造成一定困難，應(yīng)在地鐵設(shè)計(jì)中考慮到使用水的目的，能夠與市政接駁的采取市政接駁，不能接駁市政供水的應(yīng)盡量避免使用反滲透工藝的水處理設(shè)備。