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真空排污系統的選型分析

文檔作者：邵佳1 單立軍2 文檔來源： 1．歐盛騰水處理技術(杭州)有限公司 2．浙江物產化工集團有限公司		點擊數：	更新時間： 2024年09月02日
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2017年第5期(總第140期)
鈺ijI占芋釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATION
真空排污系統的選型分析
2017年5月
邵佳1，單立軍2
(1．歐盛騰水處理技術(杭州)有限公司，浙江杭州310053；2．浙江物產化工集團有限公司，浙江杭州310003)
摘要： 著重對真空系統的排污原理進行了論述，列舉了室內和室外真空系統的應用領域和應用案例，并總結了真空
系統的關鍵性選型原則，希望能給今后排污方案的比選提供借鑒。
關鍵詞： 市政；排污；真空；重力
中圖分類號：X703 文獻標識碼： A 文章編號： 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，城市生活污廢水的排放，多采用重力輸送
的傳統方式。隨著城市人口密度增加，發展速度加快，
各項城市在建或已建設施不可避免地要與市政設施尤
其是排水管網平面或豎向交叉，對排水系統提出了更
高的要求，傳統的重力排污系統面臨著多項挑戰【”。
不同于重力排污，真空排污系統是利用氣壓差作
為動力源，對污水進行抽吸與輸送[21。排污管道可隨地
形進行鋪設，具有埋深淺、土方開挖量少等安裝特點，
且管道的管徑小，便于避開障礙物；同時，系統負壓
工作，污物不會向環境溢散，因而，排水管可與給水
管敷設在同一溝渠中，施工方便。
真空排污技術作為一種污水輸送方案，適用于特
殊條件、復雜地形及一般的工業區、商業區及住宅區
的排污工程，具有極大的靈活性。但其作為一項新型
技術，在經濟性、安裝和維護經驗等方面與傳統重力
排污系統相比，仍存在劣勢【3】。本文著重對真空系統的
排污原理進行論述，列舉了室內和室外真空系統的應
用領域和應用案例，并總結了真空系統的關鍵性選型
原則，希望能給今后排污方案的比選提供借鑒。
1真空排污系統的原理
真空排污系統由真空泵站、真空管網和真空收集
裝置組成。
真空泵站，是真空污水收集系統的核心，包括真
空泵、真空罐、排污泵和電控等。真空泵產生并維持
系統設定的真空度，一般為一0．06 MPa—．0．07 MPa，
收稿日期：2017—01—13
第一作者簡介：邵佳，1986年生，女，山東淄博人，2014年畢業
于浙江大學化學工程專業，博士，工程師。
負壓將污水推送至真空罐內，當罐內液位達到設定值
時，排污泵自動開啟，將污水送入市政污水管網，或
送至污水處理裝置進行處理。
真空污水支管逐級匯入真空污水總管，構成真空
管網。各級支管和主管應敷設成鋸齒狀，即在總體坡
度0．2％的前提下，每隔一定距離設置提升彎，使得部
分污水在提升彎處匯集，在負壓差遞送過程中起到水
封的作用。污水從真空管網的末端，以柱塞流的形式，
分段提升，最終運送至真空泵站。
真空收集裝置，是真空系統的初始端，具有多種
形式。真空排污系統可根據真空收集裝置的類型和安
裝位置，分為室外真空排污系統和室內真空排污系統。
1．1室外真空排污
室外真空排污技術，顧名思義，即保持室內排水
仍采用傳統的重力排水方式，而室外污水運送則采用
真空方式。其真空收集裝置一般采用真空收集井的形
式，設置在建筑物外緣。
污水在重力作用下匯人真空收集井。井內設有氣
壓感應管，隨水位逐漸升高，感應管內的空氣受到壓
縮，氣壓上升，達到設定值時，觸發壓力開關，真空閥
開啟，此時，在真空壓差的作用下，污水和空氣以一
定的氣液比同時被抽人閥后的真空管道中。隨著井內
水位回落，感應管中的氣壓逐漸下降，當達到設定值
時，壓力開關自動將閥體關閉。系統的一個工作周期
結束，等待進入下一個循環。氣動方式，只需在中心
真空泵站處集中供電，無需在各收集井處增設線纜，
適用于地廣人稀的地形環境。
除了氣動方式，也可采用其它形式控制真空閥的
開閉。如，PLC(可編程邏輯控制器)電磁真空閥利用
PLC自動控制技術和液位控制原理，通過電磁閥的啟閉
·105·
萬方數據
2017年第5期紅源與午釷2017年5月
來控制系統的工作fl】。如果另增監控模塊，還可將真空
閥的啟閉狀態信號反饋到中控區的顯示屏上。該種工作
方式可迅速發現狀態異常的真空閥，縮短維修人員的巡
檢時間，保證真空排污系統盡快重新投入正常工作。
1．2室內真空排污
室內真空排污系統的真空收集裝置，包括真空地
漏、臺盆真空收集器和真空便器等多種類型。以臺盆
真空收集器為例，該裝置可連接多個衛生設施，如盥
洗池、污水槽、小便斗等，少量污水在收集器內暫存，
達到設定水量后，裝置內的控制閥開啟，由于大氣和
管路內存在較大的壓力差，污水被吸人真空管道內。
控制閥關閉后，污水管路與大氣隔絕，防止氣味外泄。
2室外真空排污系統的選用
室外真空排污系統特別適用于以下場合：a)地勢
平坦或地形坡度不利于重力排水管敷設的地區。真空
系統靠動力傳輸污水，管道可順地形鋪設，只需在適
當位置設置提升彎；b)水源保護地區或水系復雜的地
區。真空排污采用全封閉的管網系統，無氣味逸出，
清潔度高，可防止污廢水滲漏對水源地產生不利影響；
c)地形條件復雜的地區，如巖石區、流沙區、沼澤區
等。真空管道安裝靈活，施工過程易于調整管道路線
或穿越障礙物；d)人口密度低的地區(如別墅區)或
需將污水遠距離輸送至指定地點的地區。真空管道管
徑僅為50 mm一250 mm，且管道坡度不受限；在長距
離污水輸送時，埋深淺，土方量少，無需增設提升泵
站；e)擴建和改建小區。在不替換原有室內衛生設施
的基礎上，可對排污系統進行真空改造。
上海國際賽車場【4】，可容納20×104人次的觀眾量，
賽事期間人流量激增，而非賽事期間衛生設施使用率
低，導致排污量峰谷效應極為顯著。“上”字形賽道
周邊設有弱電、強電、雨水、給水管線，管線復雜，地
面檢查井繁多。賽車場地處軟土地基，排污管道不得
穿越賽道，只能沿賽道周邊敷設。如采用傳統的重力
排污方式，為保證排水坡度，最大埋設深度將達6 m。
8 m，施工量大，施工周期長。最終采用RoeVac⑧的室
外真空排污系統，在滿足污水峰值流量的前提下，主
管最大管徑僅為250 1TIIB，管道埋設深度在1．60 m左右，
且無需設置窨井，與其它設施的交叉影響大大減少。
四川成都龍樾灣項目作為商住有機混合社區，包
含酒店、別墅、多層住宅和高層住宅等多種建筑類型，
規劃總建筑面積為994 504．92 m2。住宅區主要由14幢
別墅、8幢多層住宅和17幢高層住宅組成。人口密度
大，污水峰值流量高，如采用傳統重力排污，開挖回
填工程量大，導致投資和維護成本增加，施工時間延
長。另外，污水的滲漏也將影響小區整體的高端生活
品質。建設方在綜合考慮投資、環保和節能的各項指
標后，采用了Roevac⑧的真空系統，排污迅速，無堵塞
和沉淀；且溝渠窄，挖掘快速。
·106·
3室內真空排污系統的選用
室內真空排污系統特別適用于以下場合：a)水資
源匱乏區域或水處理成本高的區域，如飛機、船舶等。
傳統重力座便器每次沖洗用水為6 L一10 L，而真空座
便器每次沖廁僅需1 L水，可顯著節約寶貴的水資源，
且大大減少后續污水處理量；b)污廢水需分類處理的
場所。采用真空室內收集裝置，可最大程度防止有毒
有害物質的外泄，且可從源頭上區分灰水和黑水，分
類收集，單獨處理。
大同市疾病預防控制中心，由于其醫療特殊性，
排放的污廢水需采用密封式收集，采用Roevac⑧室內真
空排污系統，可防止污廢水內致病菌、病毒等對環境
的破壞及對人體的損害。醫務室內的洗手臺，隨時和
大氣連通，在其下方設置了臺盆真空收集器，以達到
隔離空氣的目的。密閉收集的污水、廢水經真空管道
集中到地下室一特定密封式罐體內。
廣州地鐵珠江新城輸送集運線，是目前廣州地鐵
唯一一條全線衛生間使用真空排污系統的運營線路同，
其充分利用了真空系統節水、密閉、占地面積極小、
可實現同層排水的優點。在運行初期，由于維護管理
經驗不足，出現真空閥阻塞、泵啟動頻繁等問題，后
經合理化改造后，真空排污系統運行狀況良好。
4真空排污系統的關鍵性設計選型原則
a)準確計算所接納的污水量，綜合考慮人口密度
和使用頻率等因素，選擇合適的氣液比，進行設備選
型；b)為最大程度利用真空效能，真空泵站往往設置
在真空管網的中心位置。根據地形高低，真空系統服
務半徑可達到3 km一4 km；c)真空泵站內所有設備的
運行和故障情況應能由上一級中央控制系統實現讀寫，
并具有必要的正常工作指示和故障報警指示等，以便
于管理人員方便地掌握整個系統運行狀況；d)真空管
道應敷設成鋸齒狀，坡度不小于0．2％，且每隔一定距
離設置提升彎。支管需沿流動方向與主管成450連接；
與水平方向的主管相連時，必須由水平主管的上方向
下與主管相接。圖1為RoeVac⑧真空排污支管接入主管
的示意圖；e)真空排污管網雖為排水管道，但屬于壓
力輸水，管道應具備一定的壁厚和承壓能力，考慮到
主視圖
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5。～90。—●
圖1 RoeVac固真空排污支管接入主管示意圖
(下轉127頁)
拄
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E 一
萬方數據
2017年第5期孫亮：煤礦采煤方法與技術的研究2017年5月
煤礦采煤現場煤層分布良好、地質條件優良，具有較
大的煤炭儲量。這種方法使用中的主要特征是：長臂
推進、長臂布置，對工作面進行針對性操作。在長臂
采煤法使用的過程中，應充分考慮采煤作業計劃實施
的穩定性，應在采空區預留一定的空間，并在推進中
保留部分煤柱，充分發揮間歇式作業方式的優勢。現
階段長臂采煤法使用過程中分為了這三種工藝：a)炮
采工藝。在邊角煤層塊段開展采煤計劃時，可采用這
種工藝完成作業計劃。實際操作中應在需開采的煤壁
上設置炮眼，采取爆破作業方式粉碎煤層，通過人工
方式進行運煤。由于這種開采方式效率低，安全風險
大，使用中具有一定的局限性；b)綜采工藝。這種工
藝機械化程度高，在采煤、運煤等階段都是在機械化
設備的支持下操作完成的，實際應用效果良好；c)善
采工藝。這種工藝主要應用于煤炭儲量小、地勢復雜
的作業環境，實際操作與炮采工藝基本類似。
2．2開采中的傾斜長臂采煤法
這種采煤技術使用中的操作方式與長臂采煤技術
相似，主要區別在于巷道布置及工作面布置。使用這
種采煤技術完成相關的作業計劃時，若基礎設備設置
相同，采用傾斜長臂采煤法投產速度快，主要在于這
種工藝運用時無需布置采區。同時，運用這種工藝可
使采煤作業區的水在一定的時間內進入采礦區，減少
了采煤過程中排水作業量。此外，采煤工作面使用傾
斜采煤工藝時，由于煤層傾角將會對采煤工作面產生
一定的應力，致使懸臂巖層逐漸向采空區靠近，間接
優化了頂板巖層的力學性能，為采煤作業頂板的有效
管理提供了便利剛。
2．3生產中的條帶開采技術
這種技術又稱為保護性開采技術，在煤礦開采過
程中有著一定的應用范圍。具體表現在：a)將需開采
的煤層通過條帶的方式進行有效劃分，開采1條的同時
需要保留1條，實現了煤層開采中的結構穩定性，避免
地采動因素對作業計劃造成不必要的影響；b)在煤層
開采區域周圍建筑物距離較近時，為了避免地表下沉，
需結合條帶開采技術的優勢，對作業區域內的地表移
動狀況進行分析，增強條帶劃分科學的同時確保了煤
礦開采計劃實施的安全性；c)運用條帶開采技術的過
程中相關的投入設備簡單、經濟性良好，主要缺陷在
于開采資源難以回收囹。
2．4開采中的放頂采煤技術
在煤礦厚煤層開采作業計劃實施的過程中，應加
強放頂采煤技術的有效使用，沿著煤層底部設置一定
采高的長臂工作面，結合回采要求j運用綜合機械化
方式進行針對性操作，并結合人工松動方法將破碎后
的頂煤通過支架上方的區域運出。在厚煤層開采的過
程中，運用放頂采煤技術時需在煤層底部設置工作面，
運用相關的采煤作業方式開展回采作業，通過煤層應
力作用，將破碎的頂煤放出。這種采煤技術的優勢在
于經濟性良好、作業方式高效，但煤炭回收率低，經
常作為輔助技術加以使用，優化采煤作業方式。
3結語
合理運用各種采煤方法與技術，可為煤礦生產計
劃的安全實施提供重要技術支持，增加采煤經濟效益
的同時優化傳統采煤工藝，實現現代化煤礦企業長期
發展中的生產目標。因此，未來煤礦企業戰略部署制
定及作業計劃開展的過程中，應加強對采煤方法及技
術的深入理解，在不同的生產階段選擇相應的采煤技
術，促使各種采煤問題能得到及時處理，滿足煤礦生
產計劃實施的各項要求。
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【責任編輯：劉倩倩)
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(上接106頁)
地面的荷載和污水的腐蝕性，推薦管材為：PVC—U
(≥PNIO，SDR一21)或HDPE(一>PNIO，SDR一11)。
5結語
真空排污系統相對傳統的重力排污具有較大的優
勢，如管徑小、埋深淺、管道敷設不需坡度、節水、無
滲漏、施工方便、安裝靈活等。但應注意的是，真空排
污系統需要較高的密閉性，對施工安裝質量要求高；
而且，真空排污作為一項新興技術，其初始投資成本
高，在重力系統適用的一般性排污場合，真空技術的
價格還不能與重力相抗衡。因此，在進行排污方案比
選時，需綜合考慮技術經濟、施工周期、維護管理和
環境保護等多方面因素，確定最優排污方案。
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(責任編輯：高志鳳)

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