清吸污水(节能环保新技术：室外真空排水系统及其应用)

Posted 2023-06-01

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清吸污水(节能环保新技术：室外真空排水系统及其应用)

1867年，荷兰工程师Charles T.Liernur首先提出了真空排水系统（vacuum sewerage system）的概念。1870年，世界上建立了第一套真空排水系统。尽管该系统在20世纪60年代才开始在美国使用，却在欧洲有着100多年的历史。第一个商业应用由瑞士Liljendahl公司（即今天著名的Electrolux公司）于1959年完成。直至20世纪60年代末，为了解决人口稀少区域建设传统重力排水系统需要相对较长、较深的管道及随之而来需设置大量提升泵站带来的高成本问题，真空排水系统作为若干新型低成本污水收集系统中的一种，再次受到人们的关注。我国在21世纪初开始引入真空排水技术，2004年上海国际赛车场室外真空排水系统是国内第一个室外真空排水系统大型应用，2006年上海南站室内真空排水系统是国内第一个室内真空排水系统大型应用。近年来，随着我国经济社会发展，国家政策及人们对环保、节水等方面的要求日益提高，真空排水技术的应用已被越来越多的人们所接受，上海南站、杭州西站枢纽、东莞鸿福路地铁枢纽、上海八万人体育场、上海浦东足球场、杭州亚运公园、上海肺科医院、天津第一中心医院、杭州湖滨银泰、深圳科兴科学院、广州白云国际会议中心等大型标志性公共建筑项目，萧山楼塔、萧山河上、绍兴安昌、淳安芹川、顺德新松涌、房山牤牛河、泰兴虹桥等村镇排水项目均应用了真空排水技术。

真空排水系统是指通过真空设备使管道内产生并达到维持运行要求的负压，并利用空气压差，将真空界面单元内的污水、废水推入排水管道的排水系统。室外真空排水系统是由真空泵在密闭的排水管网中造成真空条件，通过各收集井中的真空控制阀，利用管道内外的气压差推动污水流向污水罐，最后排至市政污水管网或污水处理设备。

真空排水系统布置示意图

真空排水系统剖面示意图

室外真空排水系统主要由：①真空污水收集井(终端设备)；②真空排水管道；③真空泵站三大部分组成。

(1)真空污水收集井(终端设备)。

真空污水收集井是污水由重力流转向真空流的过渡装置。单体内的污水通过重力流进入密封的收集井，在收集井的上方设真空控制阀(终端设备)，通过井内污水液位控制真空阀开启。真空控制阀的工作原理为：当收集井中的污水液位越来越高时，液位感应管中的空气会受到压缩，从而推动了真空控制阀中的隔膜将阀门打开。当收集井中的污水储满后，阀门通过上述原理会自动打开。通常一个污水收集井连接2~5户住宅。

活塞阀真空污水收集井

膜片阀真空污水收集井

(2)真空排水管道

真空排水管道为密闭状态，管内平时为负压，数值为-0.05~0．07MPa，由真空泵站中的真空泵产生，以保证污水传输动力。真空收集井至真空主干管间连接管道为支管，管径DN90mm；真空主干管管径则为DN100—250mm。为较好的保持气密性和防腐蚀能力，管道材料推荐使用UPVC或HDPE管；为有利于推动污水，管道剖面呈锯齿形布置，直线段按0.2%向下找坡，每隔100m设“S”形提升管 (由两个45。弯头和一段直管组成)，这样阀门关闭时，可保证部分污水停留在提升管底部，以形成有效水塞。这种锯齿形布置的好处还在于可以有效控制管道埋深，大大减少开挖工程量，降低工程造价。

真空排水管道敷设示意图

(3)真空泵站

真空泵站在功能上很像重力系统中的提升泵站。真空泵站中的污水泵将收集罐中的污水通过压力管道打入临近的市政管网或污水处理设备。与重力系统不同的是，真空泵站还有若干台真空泵，用来产生整个系统所需要的真空度。通常真空泵站配有真空泵、污水泵、真空罐、控制系统等。

室外真空排水系统具有以下优点：

（1）真空系统摆脱了重力的局限性，可以对污水进行适当提升，从而使管道布置更具灵活性，可以避开障碍物，适应复杂地形能力强。

（2）真空排水管道管径较小(90~250mm)，且为锯齿状敷设，可将埋深控制在0.5~1m左右，开挖断面小、沟槽浅，施工简单、快速、方便，施工外部影响小。

（3）真空排水系统无需设置大量检查井，减少了工程量、有利于管道布置，避免了臭味外溢对环境的影响及检查井盖对景观的破坏。

（4）整个真空系统是一个密闭的系统。污水在传输过程中没有任何的气味溢出。即使管道有裂缝，由于管道内是负压，因此只会将污水往里吸而不会有泄漏，不会造成环境的污染。

（5）污水在管道内的传输速度快，气水高速冲刷，具有自清洁功能，不会有堵塞。同时，污水不会大量聚积在管道内，不会导致细菌滋长。

（6）地下水不会渗入管网，可减轻后续污水处理厂负荷规模，提高处理效率。

（7）真空排水系统中只有真空泵站需要动力电源，终端用户无需电源(真空阀门采用的是气动原理)，减少电网布局的麻烦。

（8）对真空泵站、真空管道、真空污水收集井可进行全方位的监控，方便运行维护与管理。

（9）真空排水系统的检修维护均可在地面进行操作，无需管道清淤，简单方便，安全卫生。

（10）单个真空泵站系统服务范围在地势平坦的区域可达半径4km，在地势复杂区域，服务范围在此基础上可能略有减少。

真空排水系统相对传统排水系统来说是一个创新和有益的补充，具有潜在的应用前景。室外真空排水系统可以用在没有条件使用传统方式排水或传统方式排水不经济的区域，比如：

（1）地下水位高或地质条件差的区域，如：湖边、河边、海岸、沼泽等；

（2）地形平坦、坡度小，或需要适当提升输送污水的区域；

（3）开挖深掘困难的区域，如：古村镇、风景区、保护区、岩石地基等；

（4）需要严格防止污水渗漏的区域，如：人文景观、水源、自然环境保护区等；

（5）人口、建筑物分布密度低，污水排放点分散的区域，如度假村；

（6）地下构筑物多、管网密集、施工难度高、赔偿费用高的区域，如古村镇、老城区、老小区排水系统改造、沿河截污改造；