南京地铁四号线一期工程给排水系统创新性应用方案

南京地铁四号线一期工程给排水系统创新性应用方案

方玮

南京地铁建设有限责任公司

摘要：本文从给排水系统功能、方案选择、系统特点等方面详细阐述了南京地铁四号线的给排水及消防系统创新性应用方案，选择一种安全、可靠、环保的污水处理设施，是至关重要的，AO+MBR污水处理设施的成功应用，不仅满足了地铁运营的需要，同时也保护了城市环境，其带来的经济效益是无法用金钱来衡量的。

关键词：地铁、车站、给排水系统、污水、AO+MBR、膜处理

随着我国经济的高速发展，大城市的交通拥堵已成为影响经济发展的一大问题，建设城市轨道交通是解决城市交通拥堵的一种有效措施。地铁车站是城市轨道交通网络中一种重要的建筑，它是供乘客乘降、换乘和候车的场所，应保证旅客使用方便、安全、迅速地进出车站，并有良好的给水、排水、通风、照明、消防设备等，给乘客提供舒适、清洁、安全的环境。

给排水及消防系统^[1]是地铁车站中非常重要的设备系统之一，是保证地铁消防安全和人员疏散安全的重要系统，是地铁设备的重要组成部分。随着地铁建设的快速推进，新建线路的首尾两端站点往往到了城市郊区端部，而郊区的市政给排水管网往往不够不完善，导致地铁的给排水问题无法解决。为保证地铁能够顺利开通，给排水系统实施方案变得十分急迫，下面结合南京地铁四号线一期工程的给排水及消防系统的创新性应用方案进行详细论述。

1 工程概况

南京地铁4号线是一条东西向的城市主干线，其中一期工程起于龙江站，终于仙林湖站，共设车站18座，其中17座地下车站,高架车站1座。全线设青龙车辆段一处，设两座主变，分别位于紫金山北站和灵山站附近，新建灵山控制中心一座。二期工程为珍珠泉～龙江站，设站7座，主要位于江北，并涵盖越江工程。其中线路城东段位于城市未建成区，多处车站无市政管网，金马路站无市政污水管网，灵山站、东流站、孟北站、桦墅站则无任何市政管网，车站的给排水方案成为建设的重难点。

2 排水系统创新设计

2.1系统方案选择

1）方案一：新建配套市政污水管网

根据线路敷设情况，距离灵山站、东流站、孟北站、桦墅站最近的市政污水管网在距离灵山站3km远的宝山路上，把每个车站都修建市政污水管网，需要修建约10km的DN500的市政污水管网，并且需要设置污水加压泵站，造价在2000w以上，全部位于目前的小路上，与规划市政道路不符，后期需要全部废除，会造成较大的浪费，该方案的经济性不高。

2）方案二：修建超大化粪池，采用市政污水拖车

在车站周围设置大型化粪池，根据每座车站污水量30m³/天，按10天抽排一次计算，至少需要设置约400m³的化粪池，需要占地100m²，建设费用大概100w，运营开通后，需要运营方与市政污水部门对接相关的车辆，每座车站每个月的费用大概为5w，全线每年约需300w，后期运营维护费用相当高。该方案的经济性一般，后期运营较为繁琐。

3）方案三：设置AO+MBR污水处理设备

在车站设置普通化粪池，在化粪池后设置AO+MBR污水处理设备，车站污水经处理达标后排入车站周围的市政雨水管网或其它渠道，每座车站需要室外占地50m²，建设费用大概80w，运营开通后，运营方适当进行维护管理，即可保证出水水质达到排放标准。在后期市政污水管网建设配套后，直接废除该AO+MBR污水处理设备，从车站化粪池后接入市政污水管网。该方案后期维护较为方便，后期市政建设时，废除工程量最小，经济性最高。

文献^[2]、[3]对地铁给排水工程中存在的问题进行了详细研究，并给出了一系列应对措施。文献^[4]、[5]对AO+MBR污水处理设备进行了详细研究，认为该系统出水水质稳定，可以达到工艺回用水标准。

根据文献^[6]中的“21.5条水环境影响评价结论”、文献^[7]中的“16.7条水环境影响评价结论”要求、《关于南京地铁四号线部分站点环评措施的完善方案》的回复函，金马路站、灵山站、东流站、孟北站、桦墅站的污水需经过处理后满足文献^[8]中的到一级标准后才能排入车站周围的自然水体，而城东段各站附近的市政排水管网尚未有明确的实施完成时间，为了保证地铁4号线的能够顺利开通运营，需要在金马路站、灵山站、东流站、孟北站、桦墅站设置AO+MBR污水处理设备。

2.2污水处理工艺流程

原水通过专用排水管自流进入格栅井，格栅除去较大颗粒的杂质后经提升水泵提升进入A—缺氧生化池。污水在A—缺氧生化池的缺氧条件下，通过附着于填料上的大量反硝化菌脱除回流硝化液中的硝态氮，同时降解除去污水中的部分有机物，使污水的有机物浓度得到一定程度的降低，A-缺氧生化池出水自流进入O—好氧生化池，在好氧条件和较低的有机负荷下，通过填料上大量存在的硝化菌将污水中的NH4+-N转化为NO3--N，同时使污水中的有机物浓度降到一个更低的水平，使污水得到比较彻底的净化，再通过MBR进行泥水分离，在进行泥水分离的同时达到水体净化的目的。MBR出水通过抽吸泵进入产水池，产水池作为MBR反洗水存储，同时水体从产水池中直接排放。

栅渣经自动格栅提升后从格栅井自动滑入贮泥池，贮泥池参照化粪池和结构和参照化粪池的工作原理进行工作，栅渣和剩余污泥在贮泥池中经浓缩和自然酵解使其体积得以减小、污泥性质得以稳定，稳定后的污泥由环卫部门定期清掏。

各池体排出的带有异臭气味的尾气用管道统一收集后由屋顶排入大气。

图1 AO+MBR污水处理工艺原理图

2.3、MBR膜生物反应器

MBR是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，具有独特结构的浸没式膜组件置于曝气池中，在经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出。同传统污水处理方法具有很大区别，取代了传统生化工艺中二沉池和三级处理工艺。由于膜的存在大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度提高，出水可达到杂用水标准，经后续处理后可达到景观用水标准。

由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间（HPR）与活性污泥泥龄(SRT)的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、操作简单等优点。目前广泛应用于洗浴废水和各种可生化工业废水的处理及回用中。为了能是整个 MBR 系统能稳定的运行，MBR 运行状态分为过滤产水、停歇、反洗、维护性化学清洗、恢复性化学清洗5个状态。

图2 MBR工艺流程图

3 系统特点

AO+MBR污水处理设施是目前国内城市轨道交通应用最新型的一种污水处理方式，具有如下特点：

1）栅渣经自动格栅提升后直接进入贮泥池，无须每日清理栅渣，定期除泥就可，与南京地铁既有线运营的方式相同，不增加额外的工作量；

2）采用AO+MBR工艺，可充分保证出水CODcr、BOD5与NH3-N的达标排放，起到保护环境，减少污染的效果；

3）生化处理系统采用接触氧化法，容积负荷率高、运行稳定可靠、处理效果良好、操作管理方便、且剩余泥量较少；

4）生化池中采用立体弹性填料，该填料具有易挂膜、易安装、比表面积大及不会结球等特点，同时它还对空气泡有再次切割作用，有利于提高氧的利用率；

5）栅渣及剩余污泥一道在贮泥池中进行自然酵解，最终污泥量少、污泥性质稳定、易于进行最终处置；

6）采用一体化结构，布置紧凑、投资和占地均较小；

7）采用埋地封闭式构造，环境影响较小、便于尾气收集和防止二次污染的发生；

8）采用适当的自动控制系统，可实现无人操作管理，系统自动运行。

4 结论

AO+MBR污水处理设施本身造价不高，经济效益不够明显，但是却至关重要，不仅满足了地铁运营的需要，而且也保护了城市环境；选择一种安全、可靠、环保的污水处理设施，其带来的经济效益是无法用金钱来衡量的，AO+MBR污水处理设施的应用，使得4号线成为名副其实的“绿色交通”。南京地铁4号线一期工程的顺利通车运营，推动了南京市的经济发展，工程中设计了安全、可靠、环保、高效的污水处理设施，可以为乘客创造一个舒适的乘车环境，同时创造了巨大的社会环境效益，也为其他地铁线路的应用提供了一个可靠参考。

参考文献

[1]《地铁设计规范》 （GB 50157-2013）

[2] 覃 旭，地铁车站污水系统排水方案探析，中国资源综合利用. 2020,38(06)

[3] 宋鹏，地铁给排水工程设计中存在的问题及对策研究，价值工程. 2018,37(34)

[4] 邓书平 牟淑杰 包清华，一体式A/OMBR反应器处理生活污水的试验研究，长春理工大学学报(自然科学版).2008(02)

[5] 尚 海 涛杨琦，A/OMBR处理回用城市生活污水的中试研究，净水技术，2009,28(02)

[6]《南京地铁四号线一期工程环境影响报告书》

[7]《南京地铁四号线一期工程调整补充环境影响报告书》

[8]《污水综合排放标准》（GB8978-1996）