北京地铁15号线花梨坎站、国展站室外水处理设备使用情况与改造实施

王珊

北京市地铁运营有限公司 北京 100044

由于15号线水处理系统出水率较低，造成了车站用水量较大，且极易发生水处理系统设备故障。本文阐述了对现有设备实施改造的方案以及改造后用水使用的情况。

一、背景及原理

地铁15号线花梨坎站、国展站设计初期附近无市政供条件，设计将该站生产、生活及消防用水设计为站外深井泵房取水形式。站内生产、生活及消防水由站外深井泵抽升至室外消毒间，经水处理设备过滤后，补入室外消防泵房生活水箱，再由生活加压泵保压（0.4Mpa）后供车站使用。

（一）反渗透工作原理

目前15号线水处理设备采用反渗透（RO）水处理设备。反渗透又称逆渗透，是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。目前反渗透技术已用于多种领域，如超纯水的提取，污水处理等。

深井泵提升后的井水先经过消毒间内砂罐石英砂进行初滤，再经保安过滤器滤芯（PP棉）进行第二次过滤，最后由加压泵加压穿过反渗透膜进行精滤，过滤后的打入室外消防泵房生活水箱，再由水箱供给站内生活、生产用水。

（1）石英砂初滤：本系统采用精制石英砂滤料，石英砂是最常使用的滤料，具有机械强度高、截污能力强、耐酸性能好的特点，在中性和酸性的水中化学稳定性良好，价格便宜。用石英砂作为滤料可以起到过滤作用，就像水经过砂石渗透到地下一样，将水中的那些悬浮的物阻拦下来，主要针对那些细微的悬浮物。

（2）过滤棒：本系统先采用精虑，用30吋1UM的PP棉进行截留，大于1UM的杂质就会被截留不会通过，进入机组。

（3）加药系统：RO装置为了溶解固体形物的浓缩排放和淡水的利用，为防止浓水端特别是RO装置最后一根膜组件浓水侧出现CaCO3,MgCO3,MgSO4,CaSO4,BaSO4,SrSO4,SiSO4的浓度积大于其平衡溶解度常数而结晶析出,损坏膜原件的应有特性 ,在进入反渗透膜组件之前,应使用离子软化装置或投放适量的阻垢剂阻止碳酸盐, SiO2,硫酸盐的晶体析出.

（4）反渗透（RO）：是利用反渗透膜，使水中的杂质进行去除。反渗透装置主要包括多级高压泵、反渗透膜元件、膜壳（压力容器）、支架等组成。

（二）维护保养情况

本系统不具备远程监控，目前采取人工每日进行巡视巡检的方式 。

日常维护工作：

（1）石英砂砂罐在运行一定时间后都是需要进行冲洗，反冲洗的。过滤过程中水从上向下，罐体下部有一个配水系统，用于收集过滤水，在滤层被堵塞需要反冲洗时可以均匀分配冲洗水，冲洗后的废水溢流到上部的排水管，被排出。为了控制过滤和反冲洗在进水管、出水管、反冲洗管、排水管路都设有阀门。本套系统是通过多路阀来实现的。多路阀有设置定时进行冲洗和反冲洗的功能，在需要冲洗的时候，多路阀可以关闭出水管路，打开排水管路和反冲洗管路，冲洗后的水通过泄水阀进行排水。炭罐有着良好的机械强度，通过冲洗和反冲洗后可以全面地去除滤料表面的杂质颗粒。

（2）过滤棉，每天进行巡视查看过滤棉颜色，发现过滤棉出现黄色时进行更换。

（3）配电柜工作指示灯是否正常，成品水箱中的液位是否有超过或过低的情况，以及管道是否有堵塞的情况。

（4）查看RO机组产水及压力情况，机组的产水主要是通过水泵提供的高压将水从罐体中间压到膜外侧来完成分离提纯。只有保障进水压力达到4公斤，以及给水和排水适当的比例，才能保证主机产水。在日常巡视中应注意排水阀门的开度不要过大，与产水保持3：1的比例为宜。

定期维护：

在正常运行一段时间后，即使进水水质符合要求，反渗透膜也会有一些污染，因此需要进行定期对反渗透膜进行反冲洗和化学清洗。污染膜元件的物质中最常见的为碳酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉淀物及有机物或无机沉积物。污染物的性质及污染速度与进水条件有关，污染是缓慢发展的，如不及早采取措施将会对膜元件造成一定程度的损害。一般来说反渗透设备需要进行停用维护，反渗透的停运保护措施对于RO系统膜的使用寿命非常重要。

(l)短期停运保护。停运5至30天一般为短期停运，在此期间可采用低压冲洗的方法来冲洗RO装置。也可以采用在运转条件下运转1至2小时。

(2)长期停运保护。停运1个月以上，一般称为长期停运。长期停运时可采用pH 2—4的盐酸溶液对反渗透装置一段一段地清洗干净，通常的清洗时间为2小时。酸溶液清洗完毕后，用预处理水把RO装置冲洗干净，清洗至进出水pH相等为止。然后通过清洗装置向反渗透装置中注人1%的亚硫酸氢钠溶液进行保护。注满保护液后，关闭RO装置所有的阀门，防止空气进入RO装置。

二、目前系统运行中存在的问题

（1）RO技术来降低水中离子浓度，一般RO的回收率在70%，因此30%的RO进水被当作废水排掉了。

（2）为延长RO反渗透膜使用寿命，需每2日进行石英砂过滤器冲洗操作，每次反洗20分钟，正洗10分钟，总计30分钟用水量15吨，每月按30天计算用水量总计为225吨水。

（3）目前地铁用水采用自备井，且生活水多用于冲厕，消防用水，原水水质本身较好，完全满足生活杂用水水质标准。2013年花梨坎站的年用水量为10765吨，平均每月897吨，最高月1046吨。

（4） 消毒设备供水管为UPVC材质，管路间应采用熔接，但实际采用了粘接的方式，由于该材质管路粘接强度差、承压能力低（承压能力不足0.4Mpa）极易出现管件破裂现象。

（5）由于建设15号线时原设计采用市政接驳方案，在建设时由于市政设施未能敷设到附近，采取此套设备作为临时措施安装，后续无资料交接，无厂商维护，在反渗透装置出现问题时无法进行维修，只能直接采购新RO膜进行整体性更换。且由于建设后无相关培训资料和联系厂商，造成了药剂无法添加等问题。

（6）15号线RO设备后接的成品水箱不是封闭式水箱，水箱与大气相连通，成品水箱中的水无法保障饮用水水质标准。且整套设备无法对于水质情况进行检测报警，日常维护人员只能通过观察出水率、浊度等来判断设备系统运行情况。

三、改造方案及实施

（一）改造方案

利用分质供水的概念，将生活饮用水和冲厕消防水分开，将车站饮用的生活用水处单独加装RO反渗透，以保障车站工作人员饮用，其余的冲厕、消防用水采用自备井原水。改造方式如下：

1）在消毒间内的石英砂出水管路加装三通及阀门，其中一路直接接入水箱供水管路。

2）同时在车站饮水处，电热水器位置增加小型一体化水处理设备。

（二）改造实施

2014年10月对花梨坎、国展站进行了水处理设备改造，对原有管路增加三通，并在饮水处增加RO水处理设备。改造后如图所示：

原管路增加三通

饮水处增加水处理装置

改造后取饮水处水样进行水质检测，检测机构，检测指标按照《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。检测报告如下：

（三）改造后用水情况

用水量情况：

通过2015年月用水量与2014年月用水量对比，环比平均减少89.19%，节水量明显.

（四）其他情况

15号线孙河站、望京东站同样采取深井泵供水，但水处理方式采用电解得的方式，在设备维护及用水量来看都比使用反渗透设备经济。

四、结论

依据《地铁设计规范》（GB50157-2013）地铁给水水源应采用城市自来水，但由于建设及市政管路敷设等问题，当无城市自来水时，应采取其他可靠的给水水源。

在地铁中，生活用水多用于车站保洁、卫生间冲厕等生活杂用水，饮用水仅有少量工作人员使用。使用反渗透等水处理设备会较大程度的浪费，并且对于设备的维护也造成一定困难，应在地铁设计中考虑到使用水的目的，能够与市政接驳的采取市政接驳，不能接驳市政供水的应尽量避免使用反渗透工艺的水处理设备。