对铁路给排水设计方法的探讨

　　摘要：本文主要结合铁路污水排放的特点进行的工艺改进，同时也结合铁路污水量较小的特点进行简述，对水源及总排出口的设计进行分析，提出了推广使用新设备、新工艺的方法。
　　关键词：铁路给排水，设计，探讨
　　0前言
　　随着国内经济的高速发展，我国的铁路建设事业进入了一个崭新的大发展阶段，为适应铁路跨越式发展的需要，作为铁路建设的一个组成部分，铁路给排水工程的设计也必须做出及时的调整与更新，才能为铁路的建设的目标做出贡献，才能找准位置，满足和适应新形式的需要与发展。
　　由于排水检查井井盖密封不严，部分雨水进入污水管，一般情况下污水中含有相当数量的砂粒等杂质。沉砂池作为预处理设施，通常设置在细格栅后以去除进水中的砂粒，保证后续处理构筑物及设备的正常运行，减少在渠道、管道和处理构筑物产生大量沉积，避免重力排泥困难，防止对生物处理系统、污泥处理构筑物运行的干扰。
　　1铁路生产中给排水技术
　　针对目前广泛采用的旋流沉砂池，在形成旋流和排砂等方面大量采用机械设备，由于小型污水处理站缺乏专业的管理人员，运行费用也比较短缺，要保证污水处理系统的连续稳定运转，设计中必须在降低电耗和减少设备维护量等方面做文章。如果采用水力旋流代替机械旋流，重力排砂代替气提排砂，可以比较好地解决以上问题。
　　在池内形成水力向下旋流的关键有以下几点：(1)必须保证一定的进水流速；(2)池内设计导流设施(导流筒和池子进口处的导向挡板)；(3)砂水分离区和沉砂区采用斜坡连接，使得沉降的砂粒依靠重力，通过斜坡自然滑入集砂坑。
　　2工程实例
　　由于平流式沉砂池、曝气沉砂池具有占地面积大，运行费用相对较高的缺点，因此本工程采用水力旋流沉砂池作为本工程沉砂池池型。如何控制好旋流沉砂池的流态和流速，加速砂粒的沉淀，成为小型旋流沉砂池设计参数选择的关键。
　　对某铁路工程中，某生活污水处理站设计处理能力Q=400m3／d。设计进水水质COD≤250mg／L，BOD5≤150mg／L，SS≤220mg／L；设计出水水质COD≤60mg／L，BOD5≤20mg／L，SS≤20mg／L。
　　污水处理工艺流程为：生活污水一格栅井—污水泵站—沉砂池--SBR生化反应池一排放。
　　2．1设计参数
　　本工程最大设计流量Qmax=0．012m3／s，其水力表面负荷取值范围为40～73m3／(m2•h)，本工程取q=40m3／(m2•h)。最大流量水力停留时间t=40s。参考平流式沉砂池的设计要求，设计流速取=0．15—0．20m／s。
　　2．2工艺尺寸确定
　　2．2．1沉砂池直径
　　                    
　　2．2．2有效水深
　　                  
　　2．2．3池总高度H=H1(超高)+H2+H3(沉砂室高度)=0．40+0．40+0．70=1．50m。
　　2．3导流筒设计
　　在设计中，应考虑采用与沉砂池为同心圆的导流筒作为水流流向和流速控制的主要措施。池内有效水深为0．4m，如果按流速0．15—0．20m／s计算，水流宽度约为B=0．15—0．2m。根据以上计算，池内设置φ0．8—0．9m圆形导流简。为了保证较好的除砂效果，确定导流筒直径为0．8m。
　　为避免出现短流现象，在进水口附近，导流筒和沉砂池内壁间设置螺旋型的导流板(与水平面成45o角)；为保证筒内外污水的有效交换，在导流简壁4个方向上设置8个进、出水孔，孔尺寸50mm×50mm。
　　2．4其他
　　在设计中，我们要考虑运行稳定，管理简单的原则，沉砂池选择采用重力排砂系统。砂水分离区和沉砂区间斜坡采用53o角，每天定时开启提拔式排泥阀，依靠水的静压将沉砂排人贮砂池。沉砂池的平面图，见下表。
　　               
　　
　　3水源及总排出口的设计
　　由于铁路建设的周期比较长，从可行性研究到初步设计、施工图设计往往存在3～4年的时间间隔。期
　　间，由于经济的发展，周围环境的变化，致使原设计的取水方案与现实情况发生很大变化；特别是在经济较
　　发达地区，随着城镇化进程的推进，前期调查时经济不可行的接水方案由于地方管网的延伸，直接导致输水
　　管道距离的缩短，相应变为合理方案，加上近年来国家加大了对地下水开采的限制、管理力度，从可持续发展考虑，也应该抛弃过去那种不求人的小而全观念，尽可能采用市政、公用水源。所以今后建设过程中，实施阶段与设计阶段的水源调整现象将频繁出现，作为设计人员应该在工艺方案设计之初，就制订好水源变更的预案，这样才能够统筹考虑，适应建设阶段的突发情况。类似于同样的情况，可研及初设时制订排污方案可能因市政公用管网的延伸，相应变得不再经济合理，初设时采纳的工艺流程也要相应调整。所以，铁路给排水设计人员一定要跟踪所设计项目当地客观条件的变化情况，及时制定、调整相应的设计方案，才能最大
　　限度地发挥社会资源的潜能，节约铁路建设投资，更好地适应铁路运输生产的需要。
　　4大胆推广使用新设备、新工艺
　　由于铁路运输生产的特殊情况，各车站、用水点基本远离城镇的中心区域，蛰居城市一偶，无论是自备水源还是接用市政自来水，均存在一个加压过程。基于传统，普遍采用水池储水，机械加压，水塔调配的工艺方法。应该说这是一个成熟、传统工艺，完全能够满足铁路运输生产的用水需求；但该工艺也存在许多无法克服的缺陷。首先是能源的浪费，特别是压力不足条件下的转供水情况(大多数市政管网的水压在0．2MPa以内，而铁路客车上水和其他一些工艺、消防用水压力需求大于0．2MPa)，将原来具备的初始能量全部放弃，再从基准水位加压，造成很大的浪费；其次，根据最新的规范要求，自来水二次加压后必须进行消毒，为此还须添置相应的消毒仪器、设备，同时还需要配备必要的值班、看守人员。而铁路给水所由于受生产规模限制，无法经济合理地采用液氯消毒的工艺，目前广泛使用的二氧化氯、次氯酸钠消毒工艺不仅操作、管理复杂，而且运营的成本也较高，且不易实现自动化操作，加上水塔的建设不仅占地较大，一段时间使用后，其破损的外观直接影响周围的景观，这一系列问题导致水塔加压供水的工艺在城镇新建小区的使用受到限制。作为与新建小区基本相同功能要求的铁路地区供水方案设计，也应该借鉴地方类似问题的处理方法，积极推广使用投资省、占地少的变频恒压供水方案，同时要结合铁路用水的特点，尽可能全部(或部分)直接抽取市政管网水源连续增压，做到小流量时由变频泵直接抽取市政管网水源增压(恒压)供水，差多少，补多少，具有显著节能效果。大流量时启动工频泵以水池水源并联增压供水，可以有效避免峰值流量对市政管网的冲击，并相应缩小常规水池的容积。结合消毒药品的持续定点投用，设备及压力、流量的仪器远传功能的实现，不仅完全可以实现有人值守给水所的正常功能，由于取消先有的值班人员，还可以大大降低日常的生产
　　成本，真正提高企业效益。
　　5总结
　　总之，随着铁路改革的深入进行，结合铁路污水排放的特点进行的工艺改进，同其他池形相比具有能耗较低，占地面积小，除砂效率高、运行稳定可靠的特点，已得到越来越多的工程应用。铁路给排水设计更应该从深层次研究、探索可能到来的变革，以自己的实际行动为铁路的改革发展出谋、出力，才能确保铁路给排水跟上铁路大发展的步伐，服务铁路，服务社会。