真空排水的技术特征与关键技术

1、真空排水的技术特征与关键技术摘要：概括叙述了室内和室外真空排水系统的工作原理，列举出各种适用场 所，分析了真空排水系统的使用特点和优势，从真空触发部件、管道、设计计算 方法、真空泵站和监控系统等几方面阐述了真空排水的关键技术。主题词：真空排水使用特点真空触发部件计算方法Abstract: briefly indoor and outdoor vacuum drainage system of the working principle, list the various application places, analyzes the vacuum drainage system in use features and advantages, from the vacuum trigger parts, piping, design and calculation method, vacuum pump station and monitoring system and other several aspects of the key technology of vacuum drai

2、nage.Keywords: vacuum drainage use features vacuum trigger parts calculation method1前言真空排水技术的出现和发展打破了传统重力排水的单一模式，使排水系统在 管道布局、适应特殊条件、经济性等方面呈显出较大的灵活性。真空排水尤其适 用于地下建筑、特殊地形、不稳定的土壤等场所。真空触发部件、真空泵站、系 统的设计计算以及监控系统是真空排水的关键技术。真空排水系统按其作用的范围分为室内真空排水系统和室外真空排水系统。 室内真空排水用于建筑物内部，是将建筑物内的排水点用真空方式收集，室外真 空排水是将建筑物产生的排水用重力收集之后用真空的方式输送到市政管道。2室内真空排水的特点2.1系统组成及工作原理图-1室内真空排水系统是一个由真空洁具、真空管道、真空泵站等部分组成的一 个密闭系统。排水流向如下：真空泵站使系统内产生并保持真空（-50-70kpa），蹲（或座）便器的出口 有真空阀，触发控制开关后真空阀和冲洗水阀打开，产生的污水在大气与真空压 力差的作用下进入真空管道最终到达泵站，泵站收集的污水达到一定容积后由排

3、 放泵排到市政管道。卫生间的小便器、洗手盆、其他污水盆为重力洁具，产生的 废水以重力方式排放到中间箱内，中间箱达到控制液位后自动打开真空阀排空。 卫生间地漏单独排放积水，工作原理与中间箱相同。因卫生间使用的洁具不同于重力排水，室内真空排水的排水管道通常使用上 排水，从卫生间的顶部或夹墙内汇集到真空泵站。有条件的地方也可以使用下排 水，下排水可以减少排放过程的能量损失。2.2适用场所（1）排污困难的地下建筑，如地铁、地下商场等场所；（2）需要重建或改造的楼层，但重建或改造非常困难或昂贵；（3）放射科和传染病的医院，污废水排放过程需要密闭，并且需要进行特 殊处理；（4）排放流量变化比较大的场所，如体育馆、旅游景点的旅馆等，因为真 空排水即使长时间不用也不会造成沉积；（5）缺水的场所，真空便器的冲洗水量为12L，较重力便器可节约2/3的 水量；（6）建筑结构的限制，重力管道无法铺设的地方。2.3使用特点分析使用真空排水一般都有特殊原因，就是重力排水不可行或者昂贵。室内真空 排水的使用一般是看重了系统的密闭性和管道可以上行所带来的效益。尽管室内 真空排水在前期需要有真空洁具和泵站的额外投入，在

4、日常也需要对设备进行维 护和维持一定的电力消耗，但在一些特殊地点经过综合考评仍然是一种具有优势 的方式。例如上海地铁多个站点的卫生间改造，历经了移动卫生间、生物卫生间 的选型使用过程，最终使用真空卫生间达到了设置卫生间又不能散发臭味的效 果。3室外真空排水的特点3.1系统组成及工作原理图-2室外真空排水是将建筑物内重力洁具产生的污水用一个阀门井单元收集起 来，用真空的方式输送到市政管道。排水流向如下：在室外真空排水中，阀门井单元的真空阀与泵站之间形成密闭的真空系统， 当收集坑中达到一定的液位时，真空阀被触发打开，污水在大气与真空压力差的 作用下进入真空管道最终到达泵站，泵站收集的污水达到一定容积后由排放泵排 到市政管道。3.2适用场所（1）困难的地面条件，例如岩石，砂质，泥炭，沼泽等，不宜于开挖或者 开挖困难；（2）地势过于平坦，重力排水埋深太大，需要设很多提升泵站；（3）地面有不利的梯度，如连绵山丘，难以长距离敷设重力管道；（4）建筑物稀疏，例如别墅区；（5）污水流量变化很大，例如临时机构或度假娱乐设施；（6）有障碍物，如过境河流，小溪，铁路，主要道路等；（7）地下水位高；生态敏感地

5、区；地下水保护区；（8）排污场所远离市政管道。3.3使用特点分析无论是地质条件的困难或地面梯度的困难都是使重力管道难以开挖或开挖 量过大，产生材料、设备、施工成本的过度增加，使用室外真空排水能够缓解这 一难题。室外真空排水通常需要较小的管径（d90 - d250聚乙烯或聚氯乙烯），埋 管沟既浅又窄，开挖量小，而且污水管及给水管可以铺设在同一个管沟内；室外 真空排水管道沿程不用设泵站，只需一个真空泵站，而且输送距离长，3km很容 易做到。因管道的密封性，管道不会对周边的土壤和地下水产生污染，因此尤其 适用对生态保护要求比较高的场所。因排水管道覆盖范围比较大，对阀门井的维 护可能会相对滞后，因此室外真空排水通常会对阀门井的工作状态进行监控。上海F1赛车场就是一个比较典型的应用室外真空排水的案例。赛车场地处 软土地基，设计要求各种管道不得随意穿越赛道，须沿赛道周边布置，如果采用 传统的重力排水，沿赛道29处卫生间有1700m长的管道，并且埋深达68m， 经过对技术经济、施工周期、维护管理等方面的综合比对之后认为，采用室外真 空排水系统管道埋深1.6m，最大管径De250。有资料显示，排水工程

6、因此节约 资金40%。4真空排水的关键技术4.1真空触发部件真空触发部件是安装在真空排水终端的专用部件，包含真空阀及控制组件， 功能是将外界与真空系统隔离，需要排水时经触发真空阀打开，排水过程完成后 自动关闭。在室内排水系统中，真空便器、中间箱、真空地漏是真空触发部件， 真空便器通过便器的冲洗开关触发，中间箱和地漏用液位控制自动触发。在室外 真空排水中，阀门坑是真空触发部件，也是通过液位控制触发真空阀打开。不同 的产品技术有不同的的真空阀形式、不同的液位触发方式和控制方式，以下列举 几种产品的图例。图-3真空便器图-4中间箱图-5真空地漏图-6阀门井4.2管道布置真空排水系统需要遵循特殊的布管规则，主要规则包括：（1）每距离一定长 度设置一个锯齿形提升弯，提升弯两端管道坡度不低于0.2%，设置提升弯的目 的是为了使液体在管道低处形成封堵产生压力差，这样就能使液体在压差的作用 下阶段性向前提升；（2）所有管道连接处使用Y型45连接，使液体能够正向流 动；（3）真空管道末端的损失不能高于泵站最小真空度，这样才能形成真空输送 的机制。管道的布局和计算是真空系统最为关键复杂的部分，关系到真空系

7、统是 否能够正常运行，这与真空触发部件的性能、气液比、材料、采用的数学模型等 多种因素相关，需根据设计使用经验综合考虑。4.3确定系统计算方法系统计算包括流量计算，管道规格、坡度计算，管道损失计算，泵站设备能 力计算等。流量计算的关键是能够确定终端服务部件的使用频率和气液比，使用 频率基本可以参照重力排水的相关标准和项目的实际情况确定，气液比根据真空 触发部件的每次排放量、运转周期、冲刷效果及管道敷设情况确定；管道规格、 坡度的选取和计算主要依据现有的一些经验数据来确定；管道损失计算包含静损 失和流动损失两部分，因流动损失计算复杂且不准确，通常采取管道坡度大于 0.2%将流动损失忽略不计，静损失是管道沿程所有提升高度之和，静损失与末端 真空阀开启压力之和须不大于真空泵站的最小真空度才能保证真空系统的基本 运转；泵站设备能力的计算包括真空泵抽吸能力、真空罐容积和污水泵排放能力 的计算，真空泵抽吸能力按照每小时最大排量及相对应的气液比确定，污水泵的 排放能力按照最大小时流量确定，真空罐的最小容积需要保证真空泵和污水泵比 较合理的运行周期。4.4真空泵站设计真空泵站的设计是依据基本的设备能力

8、计算来合理配置设备，并对设备进行 选型和运行状态设计。一般的要求是真空泵和污水泵的能力有冗余备用，泵站的 设备长期运行可靠，泵站能够自动运行并具有检测故障和报警功能，有条件的项 目应保持泵站与终端设备的通讯。4.5监控系统监控系统的功能是准确及时地发现管网中真空失效点，以维持系统的正常运 行。在管网运行过程中，真空失效点的出现通常是由于真空阀不能正常关闭而造 成。监控系统通过对真空阀启闭状态的监控或某部分真空损失的监控，找出真空 失效点。这种监控及信息的反馈对保证系统的及时维护和正常运行是必要的。5结语真空排水相对于传统的重力排水在管道敷设的灵活性、系统密封性和土建施 工的方便快捷等方面具有较大的优势，但需要掌握开发真空触发部件等关键产 品技术才能保证真空排水系统的可靠运行，此外，系统运行需要一定的电力消耗。 作为一项工程新技术，真空排水提供了一种解决排水问题的新方式，其合理运用 必将对现有排水体系起到完善和促进作用。参考文献:1王宝贞.水污染控制工程.高等教育出版社，1990年2达道安.真空设计手册.国防工业出版社，1991年3BS EN 1091： 1997室外建筑真空排水系统4EN12109： 1999室内建筑真空排水系统注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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