真空排水技術在皖南古村落生活污水收集工程中的應用與探討

【摘要】為創造美好的生活環境，農村生活污水收集和處理工程正逐步向鄉鎮、行政村、自然村，甚至是居住分散的單戶推進和實施。目前，污水收集仍以傳統方式為主，而受地形、地質、地表建筑等條件限制，重力排水管道難以施工時，采用真空排水技術是一種不錯的選擇。本文主要介紹了真空排水系統的組成、原理和類別，并結合工程實際情況，選擇合適的真空排水技術，對古村落的污水收集進行設計。

【關鍵詞】接戶管;真空管網;真空站

真空排水系統起源于19世紀下半葉的歐洲，20世紀90年代引入國內。目前，該技術已經基本成熟，在國內也有一定研究和應用。與傳統的重力排水系統比較，真空排水系統具有以下幾方面的優點：（1）管道敷設不受地形限制，可繞過障礙物，靈活鋪設。（2）管徑小，埋深淺，施工安裝方便、快捷。（3）整個系統采用自動控制，管理簡單。（4）系統密封性高，無異味外逸和污水的漫溢，對周圍環境不會造成污染。

1、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）、除臭設施和在線監測系統組成。室內采用真空排水系統時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力，對污水進行抽吸與輸送。平時管網中保持一定的真空狀態，當收集箱污水達到一定液位后開啟真空界面閥， 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，污水經真空管道的傳輸進入真空收集罐，罐內收集的污水最后經污水泵序批排出。

2、設計要點

2.1系統布置

為便于用戶重力管或壓力管接入，收集箱應靠近污水排出點，一戶或多戶居民可設置一個收集箱。當排水量≤4L/s時，宜設單個真空閥的收集箱;當排水量>4L/s時，宜設兩個真空閥的收集箱。真空泵站宜布置于真空排水系統中心或地勢低的位置，與周圍建筑物的距離不應小于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，應采取有效的防污染措施。見圖1。

2.2 接戶管

古村落生活污水包括洗滌、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。見圖2。

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

（2）接戶管可選用管徑范圍75～160mm，管材一般選用UPVC管。坡度：管徑選用75mm，坡度2%;管徑選用110mm、160mm，坡度1%。

（3）為防止臭氣回溢，須在衛生間、廚房出水立管設置“S”、“P”型存水彎。

（4）戶外裸露接戶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。

（5）設置在戶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，收集軟管與槽池底部須連接嚴密，連接處要做好防漏處理。

2.3 真空管網

真空管網主要由真空主管、真空支管、檢查井和相關附件組成。管徑按照污水量計算確定，一般為dn65～dn250。單個真空站的真空主管長度不宜大于4km，真空管道累積提升不超過3.5米。真空管網沿路敷設采用開挖施工，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。

地面為上坡、水平或下坡時時，真空管道均應以≥2‰的坡度向下敷設。管道需提升時，采用鋸齒式向上提升。支管提升不宜超過1個，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，提升彎之間的水平距離不應小于6m，且不應大于100m。

2.4 真空站

真空站有兩種形式，一種為在線式，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。

在線式僅設置一個蓄能罐，不設置真空收集罐，凸能泵具有抽真空和污水排出功能。集中式通過真空泵在系統中產生負壓，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個衛生間共用一套在線式系統，見圖3。后者適用于同一建筑物、小區、住宅群的室外真空排水系統，見圖4。

污水收集至真空罐后，排污最簡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，同時另一罐收集污水。

（2）二級真空罐，即一個真空罐分上、下兩個腔室。集污時上、下腔室連通，污物由上腔室進人，在重力作用下落入下腔室。排污時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，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單，投資及占地更小，且不會因周期破壞真空而浪費系統真空動力，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。

2.5 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》GB14554的規定，有條件時可高空排放。當不能滿足要求時，應設置凈化裝置對真空泵排出廢氣進行處理。

3、古村落真空排水設計

由于古村落街道狹窄，排水溝渠多，古民居基礎多為鵝卵石，地質條件不利于管道施工，地下敷設重力污水管道無法保證古建筑的安全，采用傳統污水收集方式面臨著巨大風險與挑戰。經過技術、經濟比較，最終選用集中式室外真空排水系統。

古村落的面積不大，南北約600m，東西約400m，地形較平坦，地勢北高南低，西高東低。經研究，古村落設置1座真空站系統。為了便于將古村落的污水輸送至污水處理廠，將真空站設于古村落東南側，該處為綠化建設用地，且地勢低，有利于真空管道的敷設，同時滿足真空站的選址要求。古村落為旅游區，為不破壞古村落原有風貌，真空站設計為地下式。真空站設除臭濾池，濾料采用松樹皮、活性炭、刨花等，用于吸附廢氣，減小廢氣對周圍大氣環境的影響。

結語：

（1）真空排水系統較傳統重力排水系統復雜、投資費用高，但隨著外部條件變差，傳統排水技術難以實施時，真空排水系統卻不受外部條件限制，其技術性、經濟性優于傳統排水系統。

（2）為使污水收集取得更好效果，接戶管工程應按規范同步實施。由于古村落建筑缺乏規劃，每家接戶管都不盡相同，改造難度大，實施過程中應加強管理和協調，保證每家每戶污水均能收集到排污系統中去。

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

參考文獻：

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作者簡介：

王文斌，男（1981-）安徽樅陽人，研究生，高級工程師，研究方向;給排水設計。