城市軌道交通給排水系統節水節能措施

牛宇錕

（中國鐵道科學研究院集團有限公司節能環保勞衛研究所，北京 100081）

城市軌道交通是當前城市公共交通中應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，若不采取有效的節能節水措施，則會導致嚴重的資源浪費。因此，在“雙碳”目標驅動下，節能節水措施理應成為城市軌道交通運營中必須高度重視的內容[3]。

城市軌道交通的給排水系統是節能節水的關鍵環節，通過優化給排水系統，可達到節能節水的目標，進一步推動城市軌道交通行業用水精細化進程，創造環境效益和經濟效益，響應國家節能減排的戰略方針。本文擬根據對城市軌道交通給排水系統用水結構和排水特性的研究，分析系統內節水潛能，給出可行的節水節能措施。

1 城市軌道交通給水系統

城市軌道交通給水系統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用水、生活用水及消防用水。

車站生產用水主要包括空調系統冷卻循環水補水、通風系統濾網清潔用水、公共區域的保潔用水等。車站生活用水主要包括乘客和工作人員在衛生間、盥洗間、茶水間、洗臉室等生活區域用水，供沖廁、洗漱、飲用水使用。車輛段生產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、生產給水系統一般由地面的城市自來水管單獨引入1根給水管，車站的給水管敷設在站廳層及站臺層，不必構成環狀[4]。消防給水系統一般為消火栓系統，該系統在車站及區間隧道設2條給水干管，并在車站兩端與區間隧道連通，構成環狀管網給水系統[5]。當存在地下商場、地下停車庫以及地下倉庫時應單獨設置自動噴水滅火系統。

2 城市軌道交通排水系統

城市軌道交通排水系統主要分為車站排水系統和車輛段排水系統（圖2）。

圖2 城市軌道交通排水系統分類圖

車站排水主要為生活污水、結構滲水、消防廢水和雨水[6]，其中生活污水多為衛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，因此車站和區間內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、污水管網系統。

車輛段排水分為生活污水、生產廢水、消防廢水、雨水。其中生活污水主要為綜合辦公樓、配套食堂、浴室等產生的污水，生產廢水主要為車輛段內洗車庫、停車列檢庫、工程車庫車輛檢修作業和清洗所產生的廢水，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《污水排入城鎮下水道水質標準》中水質要求下，可由污水管網收集后經末端提升泵房提升排至市政排水管網。

3 城市軌道交通給排水系統節能措施

城市軌道交通給排水系統應從精細化管理、給水節能、排水循環利用和節水器具推廣方面，采取節能節水措施。

3.1 管理措施

在城市軌道交通領域實行精細化定額用水管理制度，根據不同站段客流量、所處區位氣候等因素，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水技術，提升節水管理水平，從而提高水資源的利用率[8]。

3.2 分區供水

對于上蓋物業開發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分壓供水。對于蓋下部分，如市政管網的用水壓力可滿足其用水器具的供水最低工作壓力，應采用市政管網供水，無需設置二次供水水箱，充分利用余壓，盡可能減少加壓能耗。

給水系統整體優化供水壓力，使各用水點供水壓力不大于0.2 MPa，對于超壓用水點應在其供水干管上設置減壓閥，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 車輛段污水分質回收利用

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

車輛段內各生產車間產生的含油等廢水排入生產廢水排水管道，統一收集進入廢水處理站。生產廢水中的含油廢水、清洗廢水及維修作業產生的其他廢水經調節沉淀池、隔油池、氣浮裝置、消毒裝置處理后，滿足回用水標準，可回收用于段內綠化、沖廁。洗車廢水處理系統所產生污泥經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 車站空調冷凝水回收利用

車站生產用水如空調系統冷卻水補水可以采用地鐵站空調冷凝水回收，回用于空調機組補水、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果分析得出，在空調使用季，該車站空調系統冷卻塔補水約占總用水量的55%，該地下站公共衛生間，乘客、職工使用衛生間和車站清潔均由此取水，用水量占整體用水的32%[12]。可見車站空調系統冷卻水補水占比較大。

蔡思遠等人研究發現，由于環境相對密閉，加之疫情防控要求，地鐵站內的空調通風系統須不間斷運行，而空調運行會產生大量的冷凝水，將冷凝水統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、空調室外機冷卻用水以及衛生清潔用水[13]。

3.4 集便器節水

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

郭培對真空排污系統進行了系統節水分析，采用真空排污系統的情況下，每次用水1～2 L，較傳統排污系統可以節約75%以上的沖廁用水量，節水效果可觀[15]。

3.5 污水提升泵采用大口徑自動攪勻型潛污泵

因污水提升泵多設置于地下，城市軌道交通中所產生污廢水多需經過潛污泵提升才能進入市政排水管網，對于潛污泵選型應選擇大口徑自動攪勻型潛污泵，在衛生間排水進入集水坑的起端設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 結論與建議

在“雙碳”目標驅動下，節能節水措施目前備受重視，基于此，我國城市軌道交通節能節水技術的發展前景十分廣闊。給排水系統又是節能節水的關鍵一環，必須充分認識到加強節能節水技術應用的必要性，遵循精細化管理、給水節能、排水循環利用和節水器具推廣的理念，注重科學合理地使用市政給水管網絡壓力分區供水、中水回用、集便器節水，并對污水提升泵合理選型。通過優化給排水系統，推動城市軌道交通行業精細化管理，實現節水節能目標，創造環境效益和經濟效益，響應國家節能減排的戰略方針。