浅析真空排污系统

浅析真空排污系统
摘要：真空排水系统是一种新型的排水系统，与传统重力排水系统相比具有环保、节水、节电等优点；该文介绍了真空排水系统的原理、组成及特点，并列举了真空排水系统在国内的一些应用实例，对真空排水系统在国内的应用前景进行了预测。

关键词：真空排水系统排水管网节能
Abstract: the vacuum drainage system is a new type of drainage system, and the traditional gravity drainage system compared with environmental protection, water conservation and power saving advantages; This paper introduces the principle of vacuum drainage system, composition and characteristics, and lists the vacuum drainage system in domestic some application examples, the vacuum drainage system of in the domestic application prospect was predicted.
Keywords: vacuum drainage system drainage pipelines energy saving
长期以来，排污管道系统大都采用重力排污系统。

然而，重力排污系统存在众多弊端：易受地形限制。

不能灵活与其他专业管线进行整体协调需较大的坡度和埋深，需设置大量污水检查井。

提升泵站或倒虹吸管等附属构筑物，致使施工难度、建设和维护成本大幅增加。

且2003年香港陶大花园爆发大规模“非典”，卫生防疫部门事后证实，其中一个重要原因是：卫生间地漏水封干涸致使含有病菌的气溶胶通过下水道及通气管道传播。

确保排污畅通，防止臭气入室，病菌污水泄漏，应作为排污系统设计的基本原则，而真空排污系统为我们提供了一个发展思路[1]。

真空排污系统是由真空泵在密闭的排水管网中形成真空条件，通过各收集井中的真空阀控制，利用真空负压产生的压差来实现污水流向污水罐，最后排至市政污水管网或污水处理设备，属于压力流排水系统[2]。

与传统重力排水系统相比，真空排水系统只需保证覆土深度，对管道坡度要求较低，管道的布置具有很大的灵活性，可用于地质构造复杂（不稳定地面地下水位高岩石地层等），地形坡度不够（平原），及对排水有特殊要求的地区（如赛车场、高档住宅区、地下商场、别墅区）[3]。

1、真空排污系统的工作原理
真空排污系统是利用真空泵抽取真空罐及管网中的空气，使管网中长期保持0.035~0.045Mpa的相对真空，通过压差作用使污水被高速吸入真空管道，进入真空收集罐中；进入收集罐的污水可以再排入附近的重力排水管网或污水处
理厂，也可处理后制成复合生物肥料。

一套完整的真空排污系统由末端设备（真空便器及污水收集阀井）、输送系统（管网）和动力系统（真空站）组成。

1.1 末端设备
作为终端设备—真空便器基本原理为：便后，通过真空气控延时阀进行喷水，同时真空界面阀打开，粪便与水在负压作用下进入真空管网；气控阀关闭，则界面阀关闭，隔断便器与真空管网，保证真空系统的稳定；水阀延时后停止供水。

建筑物中污水汇入建筑周边的污水真空收集阀井，其可作为真空排水系统的起点设备，通常设于单体建筑物附近，同时为周边多个建筑服务。

污水真空收集阀井（见图1）包括污水收集井和真空接触阀，污水收集井用来临时收集建筑物内的污水，真空接触阀安置在污水收集井内，且与建筑下水道及支管相连。

当污水收集井内的水位升高时，真空接触阀感应管内空气受到压缩，气压上升，当感应管内气压与真空管道内的压差达到设定值时，真空接触阀开启，收集井中污水在压差作用下通过抽吸管进入接触阀后的真空管道中。

随着集水井中污水携带的空气进入和污水中空气的逸出，井内水位回落，使得感应管中的气压下降，当感应管中的气压降低到一定值时，压力开关自动关闭，如此系统可进行周期性循环。

图1 污水真空收集阀井
Fig.1 Sewage Vacuum Collect Value Well
1.2 输送系统
真空管网由许多水平管段和很短的提升段所组成的齿状纵段结构。

水平管段按大于0.002的坡度顺水流方向敷设，提升段可以避免管道覆土过深。

地面坡度大于0.002时，管道可以顺坡敷设，这样可以实现整个管网的浅埋。

真空管网的敷设见图2。

在锯齿形管道中，污水并不完全浸没管底，而是在水面上保留一个气流间隙。

从一段连续时间来看，各提升段低洼处的污水在空气作用下不断地被冲刷，后续的污水和气体推送着前方的污水，经过多次提升，污水被逐步、间歇地输送至真空站。

图2 真空排污管道设计示意图
Fig.2 Schematic of design of vacuum sewerage pipeline
1.3 动力系统
真空站是真空排污系统的核心部分，由真空储存罐、真空收集罐、真空泵、排污泵、控制系统组成。

它负责提供真空管网所需的真空度，每次开启气控阀都会有一定的空气随真空界面阀的开启而进入真空管网；或者，当真空泄漏或真空破坏时，管网真空度下降，真空泵即自行启动维持系统的正常工作。

进入真空收集罐的污水水位上升到设定高度，排污泵启动将污水排至指定地点。

2 真空排污系统特点
2.1、节水节能
现今倡导的节水型坐便器的设计一次冲水量为6L，而真空坐便器的一次冲洗量小到仅需1L。

节水的直接经济效益产生于节约的水费、水资源费及排污费。

更主要的是从保护水资源的角度，满足了全球性环境保护要求。

2.2、安装灵活，不限地形
建筑内部排水管道设计时无需重力坡度，还可以上翻，甚至可以上行至最高达 3.5~4.5m，且管径相对较小（单个坐便器只需DN40，输水干管也只需DN63），使卫生系统安装更灵活，轻松解决“管道在本层敷设”的问题。

室外排水由于管道采用压力输送污水，亦不需要保持严格的管道坡降，易于污水提升，从而使管道布置更具灵活性。

真空排污系统除适用采用重力排污系统的地区（例如，工商业区、城镇居民区）外，还适用于重力排污系统修建困难的地区，例如生态旅游区、低洼、地势平坦、地势陡峭、浅岩、流沙区、沼泽地带等。

3 真空排污系统发展及应用现状
1987年洛蒂格公司在未改变原先内部房屋的重力排污结构的基础上，将真空收集原理运用到户外排污系统，这一利用空气作为传输介质的理念，使室内、外排污系统设计更完美、经济地得到发挥之后，AIRV AC、ENVIROV AC、WPCF、等公司对真空排污系统进行了研究，取得了一定的成果，申请了许多专利。

到目前为止，AIRV AC在美国21个州有100多个真空排水系统已在正常运转中，最早的住宅系统安装于1973年。

迄今为止，已有多于500套的不同规模的真空排水系统在运行之中。

可以说，AIRV AC公司其技术非常成熟。

德国洛蒂格真空与住宅技术公司同样在该领域拥有重要的地位。

其中该公司的ROEV AC系统已经在全世界拥有250多个业绩，该公司还将真空污水排导系统，用于处理医院含放射性物质污水的清除、火车站卸污排导等。

德国洛蒂格雄厚的技术实力使其成为世界范围内名副其实的真空污水排导技术的带路人。

国内真空室外排水系统—上海国际赛车场排水系统就是应用该公司的产品。

4、结语
根据相关工程实践，在建筑排污系统建设中，真空排污系统造价约为72元m2，传统排污系统造价约为60元m2，但通过各方比较分析，虽然在初投资上比传统的排水方式高20%~30%，但节能与运行维护，尤其在环境保护方面具有非常明显的优势。

真空排水系统在西方国家已经有了广泛应用，在我国应用还极少，尚未有相应的设计规范和标准，主要依靠国外的设计规范，并且整个系统大部分设备还依赖进口，设备投资偏大。

随着真空排污系统设备的国产化、系统设计水平的提高以及人们对环境问题的日益关注，真空排污系统作为一种新的替代型排污管道，正在逐渐引起关注，会在国内得到越来越多的应用。

参考文献
马信国.建筑排水技术发展的若干问题[J].给水排水.2006,32(04):63-69.
左光应.浅谈室外真空排水系统[J].工程设计与建设,2005,37(3):33-35.
钱进,宋乐平,张大鹏,等.污水管网压力流设计探讨[J].中国给水排水,2005,21(7): 68-70.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。