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真空排污系统的选型分析

文档作者：邵佳1 单立军2 文档来源： 1．欧盛腾水处理技术(杭州)有限公司 2．浙江物产化工集团有限公司		点击数：	更新时间： 2024年09月02日
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2017年第5期(总第140期)
钰ijI占芋钍
ENERGY AND ENERGY CONSERVATION
真空排污系统的选型分析
2017年5月
邵佳1，单立军2
(1．欧盛腾水处理技术(杭州)有限公司，浙江杭州310053；2．浙江物产化工集团有限公司，浙江杭州310003)
摘要： 着重对真空系统的排污原理进行了论述，列举了室内和室外真空系统的应用领域和应用案例，并总结了真空
系统的关键性选型原则，希望能给今后排污方案的比选提供借鉴。
关键词： 市政；排污；真空；重力
中图分类号：X703 文献标识码： A 文章编号： 2095—0802一(2017)05—0105—02
The Selection and Analysis of the Vacuum Drainage Systems
SHAO Jial．SHAN Lijun2
(1．Aqseptence(Hangzhou)Co．，Ltd．，Hangzhou 31 0053，Zhejiang，China；2．Zhejiang Materials Industry Chemical Group Co
Ltd．，Hangzhou 31 0003，Zhejiang，China)
Abstract：This paper focused on the operation principle of the vacuum drainage system，illustrated the application fields of the
vacuum sewer／sanitation systems，summarized the key design principles of vacuum drainage system，and provided reference for the
future comparison and selection of drainage system．
Key words：municipal；drmnage；vacuum；gravity
0引言
目前，城市生活污废水的排放，多采用重力输送
的传统方式。随着城市人口密度增加，发展速度加快，
各项城市在建或已建设施不可避免地要与市政设施尤
其是排水管网平面或竖向交叉，对排水系统提出了更
高的要求，传统的重力排污系统面临着多项挑战【”。
不同于重力排污，真空排污系统是利用气压差作
为动力源，对污水进行抽吸与输送[21。排污管道可随地
形进行铺设，具有埋深浅、土方开挖量少等安装特点，
且管道的管径小，便于避开障碍物；同时，系统负压
工作，污物不会向环境溢散，因而，排水管可与给水
管敷设在同一沟渠中，施工方便。
真空排污技术作为一种污水输送方案，适用于特
殊条件、复杂地形及一般的工业区、商业区及住宅区
的排污工程，具有极大的灵活性。但其作为一项新型
技术，在经济性、安装和维护经验等方面与传统重力
排污系统相比，仍存在劣势【3】。本文着重对真空系统的
排污原理进行论述，列举了室内和室外真空系统的应
用领域和应用案例，并总结了真空系统的关键性选型
原则，希望能给今后排污方案的比选提供借鉴。
1真空排污系统的原理
真空排污系统由真空泵站、真空管网和真空收集
装置组成。
真空泵站，是真空污水收集系统的核心，包括真
空泵、真空罐、排污泵和电控等。真空泵产生并维持
系统设定的真空度，一般为一0．06 MPa—．0．07 MPa，
收稿日期：2017—01—13
第一作者简介：邵佳，1986年生，女，山东淄博人，2014年毕业
于浙江大学化学工程专业，博士，工程师。
负压将污水推送至真空罐内，当罐内液位达到设定值
时，排污泵自动开启，将污水送入市政污水管网，或
送至污水处理装置进行处理。
真空污水支管逐级汇入真空污水总管，构成真空
管网。各级支管和主管应敷设成锯齿状，即在总体坡
度0．2％的前提下，每隔一定距离设置提升弯，使得部
分污水在提升弯处汇集，在负压差递送过程中起到水
封的作用。污水从真空管网的末端，以柱塞流的形式，
分段提升，最终运送至真空泵站。
真空收集装置，是真空系统的初始端，具有多种
形式。真空排污系统可根据真空收集装置的类型和安
装位置，分为室外真空排污系统和室内真空排污系统。
1．1室外真空排污
室外真空排污技术，顾名思义，即保持室内排水
仍采用传统的重力排水方式，而室外污水运送则采用
真空方式。其真空收集装置一般采用真空收集井的形
式，设置在建筑物外缘。
污水在重力作用下汇人真空收集井。井内设有气
压感应管，随水位逐渐升高，感应管内的空气受到压
缩，气压上升，达到设定值时，触发压力开关，真空阀
开启，此时，在真空压差的作用下，污水和空气以一
定的气液比同时被抽人阀后的真空管道中。随着井内
水位回落，感应管中的气压逐渐下降，当达到设定值
时，压力开关自动将阀体关闭。系统的一个工作周期
结束，等待进入下一个循环。气动方式，只需在中心
真空泵站处集中供电，无需在各收集井处增设线缆，
适用于地广人稀的地形环境。
除了气动方式，也可采用其它形式控制真空阀的
开闭。如，PLC(可编程逻辑控制器)电磁真空阀利用
PLC自动控制技术和液位控制原理，通过电磁阀的启闭
·105·
万方数据
2017年第5期红源与午钍2017年5月
来控制系统的工作fl】。如果另增监控模块，还可将真空
阀的启闭状态信号反馈到中控区的显示屏上。该种工作
方式可迅速发现状态异常的真空阀，缩短维修人员的巡
检时间，保证真空排污系统尽快重新投入正常工作。
1．2室内真空排污
室内真空排污系统的真空收集装置，包括真空地
漏、台盆真空收集器和真空便器等多种类型。以台盆
真空收集器为例，该装置可连接多个卫生设施，如盥
洗池、污水槽、小便斗等，少量污水在收集器内暂存，
达到设定水量后，装置内的控制阀开启，由于大气和
管路内存在较大的压力差，污水被吸人真空管道内。
控制阀关闭后，污水管路与大气隔绝，防止气味外泄。
2室外真空排污系统的选用
室外真空排污系统特别适用于以下场合：a)地势
平坦或地形坡度不利于重力排水管敷设的地区。真空
系统靠动力传输污水，管道可顺地形铺设，只需在适
当位置设置提升弯；b)水源保护地区或水系复杂的地
区。真空排污采用全封闭的管网系统，无气味逸出，
清洁度高，可防止污废水渗漏对水源地产生不利影响；
c)地形条件复杂的地区，如岩石区、流沙区、沼泽区
等。真空管道安装灵活，施工过程易于调整管道路线
或穿越障碍物；d)人口密度低的地区(如别墅区)或
需将污水远距离输送至指定地点的地区。真空管道管
径仅为50 mm一250 mm，且管道坡度不受限；在长距
离污水输送时，埋深浅，土方量少，无需增设提升泵
站；e)扩建和改建小区。在不替换原有室内卫生设施
的基础上，可对排污系统进行真空改造。
上海国际赛车场【4】，可容纳20×104人次的观众量，
赛事期间人流量激增，而非赛事期间卫生设施使用率
低，导致排污量峰谷效应极为显著。“上”字形赛道
周边设有弱电、强电、雨水、给水管线，管线复杂，地
面检查井繁多。赛车场地处软土地基，排污管道不得
穿越赛道，只能沿赛道周边敷设。如采用传统的重力
排污方式，为保证排水坡度，最大埋设深度将达6 m。
8 m，施工量大，施工周期长。最终采用RoeVac⑧的室
外真空排污系统，在满足污水峰值流量的前提下，主
管最大管径仅为250 1TIIB，管道埋设深度在1．60 m左右，
且无需设置窨井，与其它设施的交叉影响大大减少。
四川成都龙樾湾项目作为商住有机混合社区，包
含酒店、别墅、多层住宅和高层住宅等多种建筑类型，
规划总建筑面积为994 504．92 m2。住宅区主要由14幢
别墅、8幢多层住宅和17幢高层住宅组成。人口密度
大，污水峰值流量高，如采用传统重力排污，开挖回
填工程量大，导致投资和维护成本增加，施工时间延
长。另外，污水的渗漏也将影响小区整体的高端生活
品质。建设方在综合考虑投资、环保和节能的各项指
标后，采用了Roevac⑧的真空系统，排污迅速，无堵塞
和沉淀；且沟渠窄，挖掘快速。
·106·
3室内真空排污系统的选用
室内真空排污系统特别适用于以下场合：a)水资
源匮乏区域或水处理成本高的区域，如飞机、船舶等。
传统重力座便器每次冲洗用水为6 L一10 L，而真空座
便器每次冲厕仅需1 L水，可显著节约宝贵的水资源，
且大大减少后续污水处理量；b)污废水需分类处理的
场所。采用真空室内收集装置，可最大程度防止有毒
有害物质的外泄，且可从源头上区分灰水和黑水，分
类收集，单独处理。
大同市疾病预防控制中心，由于其医疗特殊性，
排放的污废水需采用密封式收集，采用Roevac⑧室内真
空排污系统，可防止污废水内致病菌、病毒等对环境
的破坏及对人体的损害。医务室内的洗手台，随时和
大气连通，在其下方设置了台盆真空收集器，以达到
隔离空气的目的。密闭收集的污水、废水经真空管道
集中到地下室一特定密封式罐体内。
广州地铁珠江新城输送集运线，是目前广州地铁
唯一一条全线卫生间使用真空排污系统的运营线路同，
其充分利用了真空系统节水、密闭、占地面积极小、
可实现同层排水的优点。在运行初期，由于维护管理
经验不足，出现真空阀阻塞、泵启动频繁等问题，后
经合理化改造后，真空排污系统运行状况良好。
4真空排污系统的关键性设计选型原则
a)准确计算所接纳的污水量，综合考虑人口密度
和使用频率等因素，选择合适的气液比，进行设备选
型；b)为最大程度利用真空效能，真空泵站往往设置
在真空管网的中心位置。根据地形高低，真空系统服
务半径可达到3 km一4 km；c)真空泵站内所有设备的
运行和故障情况应能由上一级中央控制系统实现读写，
并具有必要的正常工作指示和故障报警指示等，以便
于管理人员方便地掌握整个系统运行状况；d)真空管
道应敷设成锯齿状，坡度不小于0．2％，且每隔一定距
离设置提升弯。支管需沿流动方向与主管成450连接；
与水平方向的主管相连时，必须由水平主管的上方向
下与主管相接。图1为RoeVac⑧真空排污支管接入主管
的示意图；e)真空排污管网虽为排水管道，但属于压
力输水，管道应具备一定的壁厚和承压能力，考虑到
主视图
●l
5。～90。—●
图1 RoeVac固真空排污支管接入主管示意图
(下转127页)
拄
昌图敝旰世
图
E 一
万方数据
2017年第5期孙亮：煤矿采煤方法与技术的研究2017年5月
煤矿采煤现场煤层分布良好、地质条件优良，具有较
大的煤炭储量。这种方法使用中的主要特征是：长臂
推进、长臂布置，对工作面进行针对性操作。在长臂
采煤法使用的过程中，应充分考虑采煤作业计划实施
的稳定性，应在采空区预留一定的空间，并在推进中
保留部分煤柱，充分发挥间歇式作业方式的优势。现
阶段长臂采煤法使用过程中分为了这三种工艺：a)炮
采工艺。在边角煤层块段开展采煤计划时，可采用这
种工艺完成作业计划。实际操作中应在需开采的煤壁
上设置炮眼，采取爆破作业方式粉碎煤层，通过人工
方式进行运煤。由于这种开采方式效率低，安全风险
大，使用中具有一定的局限性；b)综采工艺。这种工
艺机械化程度高，在采煤、运煤等阶段都是在机械化
设备的支持下操作完成的，实际应用效果良好；c)善
采工艺。这种工艺主要应用于煤炭储量小、地势复杂
的作业环境，实际操作与炮采工艺基本类似。
2．2开采中的倾斜长臂采煤法
这种采煤技术使用中的操作方式与长臂采煤技术
相似，主要区别在于巷道布置及工作面布置。使用这
种采煤技术完成相关的作业计划时，若基础设备设置
相同，采用倾斜长臂采煤法投产速度快，主要在于这
种工艺运用时无需布置采区。同时，运用这种工艺可
使采煤作业区的水在一定的时间内进入采矿区，减少
了采煤过程中排水作业量。此外，采煤工作面使用倾
斜采煤工艺时，由于煤层倾角将会对采煤工作面产生
一定的应力，致使悬臂岩层逐渐向采空区靠近，间接
优化了顶板岩层的力学性能，为采煤作业顶板的有效
管理提供了便利刚。
2．3生产中的条带开采技术
这种技术又称为保护性开采技术，在煤矿开采过
程中有着一定的应用范围。具体表现在：a)将需开采
的煤层通过条带的方式进行有效划分，开采1条的同时
需要保留1条，实现了煤层开采中的结构稳定性，避免
地采动因素对作业计划造成不必要的影响；b)在煤层
开采区域周围建筑物距离较近时，为了避免地表下沉，
需结合条带开采技术的优势，对作业区域内的地表移
动状况进行分析，增强条带划分科学的同时确保了煤
矿开采计划实施的安全性；c)运用条带开采技术的过
程中相关的投入设备简单、经济性良好，主要缺陷在
于开采资源难以回收囹。
2．4开采中的放顶采煤技术
在煤矿厚煤层开采作业计划实施的过程中，应加
强放顶采煤技术的有效使用，沿着煤层底部设置一定
采高的长臂工作面，结合回采要求j运用综合机械化
方式进行针对性操作，并结合人工松动方法将破碎后
的顶煤通过支架上方的区域运出。在厚煤层开采的过
程中，运用放顶采煤技术时需在煤层底部设置工作面，
运用相关的采煤作业方式开展回采作业，通过煤层应
力作用，将破碎的顶煤放出。这种采煤技术的优势在
于经济性良好、作业方式高效，但煤炭回收率低，经
常作为辅助技术加以使用，优化采煤作业方式。
3结语
合理运用各种采煤方法与技术，可为煤矿生产计
划的安全实施提供重要技术支持，增加采煤经济效益
的同时优化传统采煤工艺，实现现代化煤矿企业长期
发展中的生产目标。因此，未来煤矿企业战略部署制
定及作业计划开展的过程中，应加强对采煤方法及技
术的深入理解，在不同的生产阶段选择相应的采煤技
术，促使各种采煤问题能得到及时处理，满足煤矿生
产计划实施的各项要求。
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【责任编辑：刘倩倩)
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(上接106页)
地面的荷载和污水的腐蚀性，推荐管材为：PVC—U
(≥PNIO，SDR一21)或HDPE(一>PNIO，SDR一11)。
5结语
真空排污系统相对传统的重力排污具有较大的优
势，如管径小、埋深浅、管道敷设不需坡度、节水、无
渗漏、施工方便、安装灵活等。但应注意的是，真空排
污系统需要较高的密闭性，对施工安装质量要求高；
而且，真空排污作为一项新兴技术，其初始投资成本
高，在重力系统适用的一般性排污场合，真空技术的
价格还不能与重力相抗衡。因此，在进行排污方案比
选时，需综合考虑技术经济、施工周期、维护管理和
环境保护等多方面因素，确定最优排污方案。
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(责任编辑：高志凤)

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