全康環(huán)保:真空排水技術(shù)在村落生活污水收集系統中的應用與探討

一、真空排水系統的組成和原理

真空排水系統分為室外真空排水系統和室內真空排水系統。室外真空排水系統一般由用戶(hù)污水收集器（洗手盆、洗浴盆、地漏、衛生器具等）、排出管、收集箱、真空管道、真空泵站（收集罐、真空泵、排污泵）、除臭設施和在線(xiàn)監測系統組成。室內采用真空排水系統時(shí)可直接與室外真空排水系統連接，非真空衛生器具排水可通過(guò)收集箱與室外真空排水系統連接。

真空排水系統的基本原理是以負壓為驅動(dòng)力,對污水進(jìn)行抽吸與輸送。平時(shí)管網(wǎng)中保持一定的真空狀態(tài)，當收集箱污水達到一定液位后開(kāi)啟真空界面閥, 系統內外壓差將污水及幾倍于污水體積的空氣抽吸到真空管道中，污水經(jīng)真空管道的傳輸進(jìn)入真空收集罐，罐內收集的污水最后經(jīng)污水泵序批排出，見(jiàn)圖1。

圖1 真空排水系統構成圖

二、設計要點(diǎn)

1、系統布置

為便于用戶(hù)重力管或壓力管接入，收集箱應靠近污水排出點(diǎn)，一戶(hù)或多戶(hù)居民可設置一個(gè)收集箱；不宜設置在有車(chē)輛、行人經(jīng)過(guò)的地方。當排水量小于或等于4L/s時(shí)，宜設單個(gè)真空閥的收集箱。當排水量大于4L/s時(shí)，宜設兩個(gè)真空閥的收集箱。

真空泵站宜布置于真空排水系統中心或地勢低的位置，與周?chē)ㄖ锏木嚯x不應小于25m，與生活給水泵房、水源、水池的距離不應小于10m，當達不到要求時(shí)，應采取有效的防污染措施。真空排水系統布置見(jiàn)圖2。

圖2 真空排水系統布置示意圖

2、接戶(hù)管

村落生活污水主要包括洗滌、淋浴、廚房（飯店）、廁所污水。為了避免真空管道堵塞，污水排入收集箱前，廚房、飯店污水必須建造隔油池，廁所污水必須建造化糞池，收集箱前設置格柵井。住戶(hù)至真空收集箱污水收集示意見(jiàn)圖3。

（1）住戶(hù)、飯店衛生間污水、廚房污水和洗滌污水等各類(lèi)排污口接管要求全部接入新建系統中，接戶(hù)管安裝一般應遵循橫平豎直的原則，以保持使用和外觀(guān)整潔。

（2）接戶(hù)管可選用管徑范圍75~160mm，管材一般選用UPVC管。廚房的排水管徑采用75mmUPVC管，農戶(hù)衛生間污水到化糞池前的排水管徑不小于110mmUPVC管，化糞池出水到支管的排水管徑采用110mmUPVC管。

（3）出戶(hù)管坡度：管徑選用75mm，坡度2%；管徑選用110mm、160mm，坡度1%。

（4）為防止臭氣回溢，須在衛生間、廚房出水立管設置"S"型存水彎。若不能滿(mǎn)足最小離地距離，可在埋地橫管設置"P"型存水彎。

（5）戶(hù)外裸露接戶(hù)管應采取防凍防曬措施，一般可用保溫材料包扎管道，并用膠帶捆扎。

（6）設置在戶(hù)外的洗滌池要規范砌筑一槽或幾槽，板上洗滌污水收集入槽，槽內污水用軟管收集接入管網(wǎng)，且收集軟管與槽池底部必須連接嚴密，連接處要做好防漏處理。

圖3住戶(hù)至真空收集箱污水收集示意圖

3、真空管網(wǎng)

真空管網(wǎng)主要有由真空支管、真空主管、檢查井和相關(guān)附件組成。真空管管徑按照污水量計算確定，管徑較小，一般為dn65～dn250。單個(gè)真空站的真空主管長(cháng)度不宜大于4km，真空管道累積提升不超過(guò)3.5米。真空管網(wǎng)沿路敷設采用開(kāi)挖施工，沿溝渠敷設采用支架架設施工。管道縱向、水平偏轉夾角宜大于45°。真空管道施工應保證密閉性，管道連接處應保證管道內部光滑，不得采用90°彎頭、三通，應采用45°彎頭、斜三通。

（1）當地面為上坡、水平或坡度小于2‰時(shí)，真空管道以不小于2‰的坡度向下敷設。管道需提升時(shí)，采用鋸齒式向上提升。支管提升不宜超過(guò)1個(gè)，集水箱和提升段的距離≥1.5 m，集水箱和真空干管的距離≤30m。支管接入位置宜在干管鋸齒底部水平距離6m內，不宜設置在鋸齒頂部6m內。連續提升時(shí)，提升彎之間的水平距離不應小于6m，且不應大于100m。真空管道敷設示意見(jiàn)圖4。

（2）當地面自然坡度＞2‰時(shí)，真空污水管道敷設坡度宜采用地面自然坡度，見(jiàn)圖5。

圖4地面為上坡、水平或坡度小于0.2‰時(shí)真空管道敷設示意圖

圖5地面為下坡時(shí)真空管道敷設示意圖

4、真空站

真空站有兩種形式，一種為在線(xiàn)式，由凸能泵、蓄能罐組成；另一種為集中式，由真空泵、污水泵、真空罐組成。

在線(xiàn)式僅設置一個(gè)蓄能罐，不設置真空收集罐，凸能泵具有抽真空和污水排出功能。集中式通過(guò)真空泵在系統中產(chǎn)生負壓，利用污水泵排出。前者設備體積小，布置靈活，適用于衛生器具較少，１～２個(gè)衛生間共用一套在線(xiàn)式系統，見(jiàn)圖6。后者適用于同一建筑物、小區、住宅群的室外真空排水系統，見(jiàn)圖7。

圖6 在線(xiàn)式真空站系統示意圖

圖7 集中式真空站系統示意圖

污水收集至真空罐后，排污最簡(jiǎn)便的方式是先破除罐內真空，并停止污水收集，再利用排污泵、高壓氣體或真空泵反轉產(chǎn)生正壓加速排放。由于污水不間斷排放，往往要求真空罐排污時(shí)不允許停止污水的收集。針對排水系統特殊性，目前，有三種解決方法:

（1）雙真空罐交替集污與排污，其中一罐破除真空后利用排污泵加速排污，同時(shí)另一罐收集污水。

（2）二級真空罐，即一個(gè)真空罐分上、下兩個(gè)腔室。集污時(shí)上、下腔室連通，污物由上腔室進(jìn)人，在重力作用下落入下腔室。排污時(shí)上腔室保持負壓并持續收集，下腔室與大氣連通，用排污泵加速排污，排污完成后上下腔室再次連通。與雙真空罐相比，二級真空罐方式所需設備小，真空罐容積利用率高。

（3）單真空罐帶負壓排放。污水收集量達設計容積時(shí)不破壞真空，使用大揚程排污泵強制排放。

目前，單真空罐帶負壓排放是國內外真空罐排放的主流技術(shù)，應采用真空罐一排污泵一平衡管的組合。相比于前兩者，此種污水排放方式的設備及控制更為簡(jiǎn)單，投資及占地更小，且不會(huì )因周期破壞真空而浪費系統真空動(dòng)力，但對排污泵揚程、氣蝕余量和系統氣密性等性能有更高要求。

5、廢氣排放和處理

真空站排氣應符合現行國家標準《惡臭污染物排放標準》GB 14554 的規定，有條件時(shí)可高空排放。當不能滿(mǎn)足要求時(shí)，應設置凈化裝置對真空泵排出廢氣進(jìn)行處理。

三、工程案例

皖南某古村落街道狹窄，排水溝渠多，民居基礎多為鵝卵石，地質(zhì)條件不利于管道施工，地下敷設重力污水管道無(wú)法保證建筑的安全，采用傳統污水收集方式面臨著(zhù)巨大風(fēng)險與挑戰。經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟比較，最終選用集中式室外真空排水系統。

該古村落南北約600m，東西約400m，地形較平坦，地勢北高南低，西高東低。為了便于將村落的污水輸送至污水處理廠(chǎng)，將真空站設于村落東南側，該處為綠化建設用地，且地勢低，有利于真空管道的敷設，同時(shí)滿(mǎn)足真空站的選址要求。村落為旅游區，為不破壞村落原有風(fēng)貌，真空站設計為半地下式。

該村落居民人數約2300人，生活污水設計排水量約120m3/d。工程設置收集井62座，de63真空管900m，de160真空管2300m，真空收集站1套，收集站平面尺寸為7m×6m。采用單真空罐帶負壓排放，罐體體積8.0m3，罐體真空度-40～-60kpa；水環(huán)真空泵2臺，抽氣量400m3/h；排污泵2臺，流量為65m3/h。

圖8 真空站平面布置圖及剖面圖

四、結語(yǔ)

（1）真空排水系統較傳統重力排水系統復雜、投資費用高，但傳統排水技術(shù)難以實(shí)施時(shí)，真空排水系統卻不受外部條件限制，其技術(shù)性、經(jīng)濟性?xún)?yōu)于傳統排水系統。

（2）為使污水收集取得更好效果，接戶(hù)管工程應按規范同步實(shí)施。實(shí)施過(guò)程中應加強監督和管理，保證每家每戶(hù)污水均能收集到排污系統中去。

（3）加強排污系統后期管養，聘請專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，為每家每戶(hù)提供技術(shù)支持，并對收集管路、真空泵、監控設備等進(jìn)行定期檢查和維護。

（4）繼續探索室外真空排水技術(shù)在我國城鎮、村落污水治理中的應用模式，開(kāi)展適用技術(shù)和設備的研發(fā)、引進(jìn)，提高其可靠性、可控性，通過(guò)標準化及模塊化降低投資、使用及維護成本。