既有铁路客车真空集便装置优化改造设想

既有铁路客车真空集便装置优化改造设想

李洪庆

长春中车轨道车辆有限公司  吉林长春  130000

摘要：针对既有铁路客车真空集便装置运用过程中出现的污物箱满箱、吸污频繁问题，本文参照生态卫生间“固液分离”模式，提出对真空集便装置进行优化改进的方案，并对具体改造方案进行了论述。

关键词：铁路客车；真空集便装置；生态卫生间；固液分离

1既有铁路客车厕所发展历程

铁路客车自发明至今，车辆配置的厕所经历了直排、暂集便、真空集便型式等多个发展阶段。现国外部分铁路客车已装用了生态降解厕所。

既有铁路客车自2004年开始在25G、25T型车批量加装真空集便装置。为了响应环保要求，在2011年经过理论论证及样车改造，自2012开始对既有铁路客车中的25K、25G型车加装真空集便装置。

2018年为进一步提升客运服务品质，改善旅客出行体验，按照总公司关于贯彻落实“厕所革命”的统一部署和“客运提质”工作要求，至2025年，所有旅客列车全部实现集便化。

2真空集便装置的优缺点

2004年至今，真空集便装置经过近20年的运用考验，相关配套设施、人员配置、使用规范等均已齐全。真空集便装置存在的问题也较为突出，其中影响旅客舒适性和增加运用维护成本的问题是污物箱易满箱、吸污频繁问题。

在真空集便装置批量装车使用时，国内针对列车污水处理的技术研究也在蓬勃发展。研究方向一个是卸污后污水的处理。总体来说，对于集便器卸载污水处理成本较高，处理设备相对庞大的问题也比较突出。另一个研究方向是生态卫生间。生态卫生间使用微生物技术对固液污物分别进行降解，液体污物降解后直接排放，剩余固体污物定期清理。生态卫生间已在民用领域得到广泛应用。针对铁路客车旅客数量多、使用频率高等特点，设计了应用于铁路客车的生态卫生间。

3生态卫生间现状

3.1国外现状

在国际上，目前对列车污水在线生物处理产品有一定批量实际应用，主要产品供应商包括德国的AKW公司、美国的MICROPHOR公司，以及南亚和东南亚的一些地方公司。已装车的产品大致可分三个档次:

第一档：德国AKW公司产品，对列车污水采用“固液分离+厌氧活性炭床+好氧生物膜床+高温消毒”的处理工艺，出水COD可降到800mg/L以下，耐热大肠菌≤1 MPN/100ml。其产品在欧洲有超过2000套的应用，使用效果还不错，无明显异味。但其产品价格及能耗较高，限制了其市场推广。

第二档：美国MICROPHOR公司产品，对列车污水采用“粗固液分离+自然好氧生物降解（无强制曝气）+化学消毒”的处理工艺，出水COD可降到2000mg/L以下，总大肠菌群≤1000 MPN/100ml。其产品在美国应用广泛，使用效果还可以，异味不明显。且其产品价格和能耗较低。

第三档：以印度产品为代表，对列车污水采用“粗固液分离+自然好氧生物降解（无强制曝气）+化学消毒”的处理工艺，工艺基本与美国MICROPHOR公司产品相同，但在具体设计制作和产品管理上较为粗放，且大部分卫生间未配置密闭式便器，因此虽然号称出水COD可降到2000mg/L以下，实际上很难达到，卫生间以及车下污物箱附近臭味较重。虽然存在上述缺点，但相比污水直排毕竟解决了卫生安全问题，并且产品成本较低，旅客要求也不高，因此比较适合当地国情，得到大批量推广。

3.2国内现状

目前国内同类的“固液分离”式生态厕所已有公司进行了研究试验，形成了产品。原山东华腾公司一直比较关注生态厕所技术，并进行了系统的调研和研究。包括直接调研了欧洲AKW公司的产品、美国MICROPHOR公司产品、以及印度、孟加拉等国家产品和实际应用情况，得到了详实的资料。在此基础上，在原国家铁路总公司立项开展了“旅客列车卫生间污物自处理生物反应器”的研究工作，完成了样机研制和测试，出水指标基本与欧洲AKW公司产品持平。

近期原山东华腾公司还根据部分东南亚国家的需求，正在开展低碳、低成本列车污水在线生物处理产品的研制，目前已完成产品设计，正在进行试制，预计2024年能实现装车应用。

4真空集便装置优化改造设想

4.1真空集便装置与“固液分离”式生态厕所对比

“固液分离”式生态厕所具有维护次数少、维护费用低，同时能够大量减少污物集中处理费用等优点，但因车下污物箱内微生物降解能力对环境温度要求较高，且须定时曝气（充入空气）处理，在北方及高寒地区运行时需要车辆提供较大的用电功率，以保证微生物繁殖、化学消毒所需的条件，故此类系统不具备全路普遍装用的通用性，且目前没有路内装车应用的经验。

4.2将真空集便装置增加“固液分离”功能的设想

“固液分离”式生态厕所因为装车经验、改造费用等原因，既有铁路客车无法直接加装。但可借鉴“固液分离”模式的优点，对真空集便装置进行优化改造。

将真空集便装置污物箱按下图示意进行改造，增加固液分离室、好氧处理室、化学消毒室。

4.3真空集便装置增加“固液分离”功能的优点

改造后的真空集便装置，可以在站内及时排出处理后的液体污污，固体污物使用吸污设备集中清理。因排出的液体已经过消毒、除味，不需要专用吸污车，排放较为便利。紧急情况时可在车辆运行时排放。

改造后的真空集便装置，排出的污水已经过处理，不会对环境造成污染。

5真空集便装置增加“固液分离”功能的实现过程

5.1改造前后对比

真空集便装置增加“固液分离”功能需要对污物箱进行改造。

污物箱增加真空中转箱、固液分离室、好氧处理室、化学消毒室。并增加端部加药口、排放口、通气口。

改造后的污物箱具有将原车真空保持式集便装置改造为真空中转式集便装置，并对污物进行固液分离、生物降解、化学消毒。消毒后的液体污物可直接排放或站内集中排放，固体污物定期清理。

改造后的污物箱仍安原吊装尺寸安装，对车辆电气、钢结构、供风管路等没有影响。改造范围小，可结合车辆厂修改造或赴段改造。改造费用低，收益大。

6结论

    通过对既有车辆真空集便装置污物箱进行“固液分离”改造，能够解决污物箱满箱、吸污频繁的问题。能够提高旅客乘车舒适性，降低真空集便装置使用维护成本。

参考文献

[1] 董锡明.现代技术装备维修理论与实践——在轨道列车中应用[M].成都：西南交通大学出版社，2009.

[2] 国家标准 GB/T 21562-2008：轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例[S].北京：中国标准出版社，2008.

[3] 中国国家铁路集团有限公司.铁路客车厂修规程.北京：中国铁道出版社有限公司，2022.