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【摘要】为创造美好的生活环境，农村生活污水收集和处理工程正逐步向乡镇、行政村、自然村，甚至是居住分散的单户推进和实施。目前，污水收集仍以传统方式为主，而受地形、地质、地表建筑等条件限制，重力排水管道难以施工时，采用真空排水技术是一种不错的选择。本文主要介绍了真空排水系统的组成、原理和类别，并结合工程实际情况，选择合适的真空排水技术，对古村落的污水收集进行设计。
【关键词】接户管;真空管网;真空站
真空排水系统起源于19世纪下半叶的欧洲，20世纪90年代引入国内。目前，该技术已经基本成熟，在国内也有一定研究和应用。与传统的重力排水系统比较，真空排水系统具有以下几方面的优点：（1）管道敷设不受地形限制，可绕过障碍物，灵活铺设。（2）管径小，埋深浅，施工安装方便、快捷。（3）整个系统采用自动控制，管理简单。（4）系统密封性高，无异味外逸和污水的漫溢，对周围环境不会造成污染。
1、真空排水系统的组成和原理
真空排水系统分为室外真空排水系统和室内真空排水系统。室外真空排水系统一般由用户污水收集器（洗手盆、洗浴盆、地漏、卫生器具等）、排出管、收集箱、真空管道、真空泵站（收集罐、真空泵、排污泵）、除臭设施和在线监测系统组成。室内采用真空排水系统时可直接与室外真空排水系统连接，非真空卫生器具排水可通过收集箱与室外真空排水系统连接。
真空排水系统的基本原理是以负压为驱动力，对污水进行抽吸与输送。平时管网中保持一定的真空状态，当收集箱污水达到一定液位后开启真空界面阀， 系统内外压差将污水及几倍于污水体积的空气抽吸到真空管道中，污水经真空管道的传输进入真空收集罐，罐内收集的污水最后经污水泵序批排出。
2、设计要点
2.1系统布置
为便于用户重力管或压力管接入，收集箱应靠近污水排出点，一户或多户居民可设置一个收集箱。当排水量≤4L/s时，宜设单个真空阀的收集箱;当排水量>4L/s时，宜设两个真空阀的收集箱。真空泵站宜布置于真空排水系统中心或地势低的位置，与周围建筑物的距离不应小于25m，与生活给水泵房、水源、水池的距离不应小于10m，当达不到要求时，应采取有效的防污染措施。见图1。
2.2 接户管
古村落生活污水包括洗涤、淋浴、厨房（饭店）、厕所污水。為了避免真空管道堵塞，污水排入收集箱前，厨房、饭店污水必须建造隔油池，厕所污水必须建造化粪池，收集箱前设置格栅井。见图2。
（1）住户、饭店卫生间污水、厨房污水和洗涤污水等各类排污口接管要求全部接入新建系统中，接户管安装一般应遵循横平竖直的原则，以保持使用和外观整洁。
（2）接户管可选用管径范围75～160mm，管材一般选用UPVC管。坡度：管径选用75mm，坡度2%;管径选用110mm、160mm，坡度1%。
（3）为防止臭气回溢，须在卫生间、厨房出水立管设置“S”、“P”型存水弯。
（4）户外裸露接户管应采取防冻防晒措施，一般可用保温材料包扎管道，并用胶带捆扎。
（5）设置在户外的洗涤池要规范砌筑一槽或几槽，板上洗涤污水收集入槽，槽内污水用软管收集接入管网，收集软管与槽池底部须连接严密，连接处要做好防漏处理。
2.3 真空管网
真空管网主要由真空主管、真空支管、检查井和相关附件组成。管径按照污水量计算确定，一般为dn65～dn250。单个真空站的真空主管长度不宜大于4km，真空管道累积提升不超过3.5米。真空管网沿路敷设采用开挖施工，沿沟渠敷设采用支架架设施工。管道纵向、水平偏转夹角宜大于45°。真空管道施工应保证密闭性，管道连接处应保证管道内部光滑，不得采用90°弯头、三通，应采用45°弯头、斜三通。
地面为上坡、水平或下坡时时，真空管道均应以≥2‰的坡度向下敷设。管道需提升时，采用锯齿式向上提升。支管提升不宜超过1个，集水箱和提升段的距离≥1.5 m，集水箱和真空干管的距离≤30m。支管接入位置宜在干管锯齿底部水平距离6m内，不宜设置在锯齿顶部6m内。连续提升时，提升弯之间的水平距离不应小于6m，且不应大于100m。
2.4 真空站
真空站有两种形式，一种为在线式，由凸能泵、蓄能罐组成;另一种为集中式，由真空泵、污水泵、真空罐组成。
在线式仅设置一个蓄能罐，不设置真空收集罐，凸能泵具有抽真空和污水排出功能。集中式通过真空泵在系统中产生负压，利用污水泵排出。前者设备体积小，布置灵活，适用于卫生器具较少，1～2个卫生间共用一套在线式系统，见图3。后者适用于同一建筑物、小区、住宅群的室外真空排水系统，见图4。
污水收集至真空罐后，排污最简便的方式是先破除罐内真空，并停止污水收集，再利用排污泵、高压气体或真空泵反转产生正压加速排放。由于污水不间断排放，往往要求真空罐排污时不允许停止污水的收集。针对排水系统特殊性，目前，有三种解决方法：
（1）双真空罐交替集污与排污，其中一罐破除真空后利用排污泵加速排污，同时另一罐收集污水。
（2）二级真空罐，即一个真空罐分上、下两个腔室。集污时上、下腔室连通，污物由上腔室进人，在重力作用下落入下腔室。排污时上腔室保持负压并持续收集，下腔室与大气连通，用排污泵加速排污，排污完成后上下腔室再次连通。与双真空罐相比，二级真空罐方式所需设备小，真空罐容积利用率高。
（3）单真空罐带负压排放。污水收集量达设计容积时不破坏真空，使用大扬程排污泵强制排放。
目前，单真空罐带负压排放是国内外真空罐排放的主流技术，应采用真空罐一排污泵一平衡管的组合。相比于前两者，此种污水排放方式的设备及控制更为简单，投资及占地更小，且不会因周期破坏真空而浪费系统真空动力，但对排污泵扬程、气蚀余量和系统气密性等性能有更高要求。 2.5 废气排放和处理
真空站排气应符合现行国家标准《恶臭污染物排放标准》GB14554的规定，有条件时可高空排放。当不能满足要求时，应设置净化装置对真空泵排出废气进行处理。
3、古村落真空排水设计
由于古村落街道狭窄，排水沟渠多，古民居基础多为鹅卵石，地质条件不利于管道施工，地下敷设重力污水管道无法保证古建筑的安全，采用传统污水收集方式面临着巨大风险与挑战。经过技术、经济比较，最终选用集中式室外真空排水系统。
古村落的面积不大，南北约600m，东西约400m，地形较平坦，地势北高南低，西高东低。经研究，古村落设置1座真空站系统。为了便于将古村落的污水输送至污水处理厂，将真空站设于古村落东南侧，该处为绿化建设用地，且地势低，有利于真空管道的敷设，同时满足真空站的选址要求。古村落为旅游区，为不破坏古村落原有风貌，真空站设计为地下式。真空站设除臭滤池，滤料采用松樹皮、活性炭、刨花等，用于吸附废气，减小废气对周围大气环境的影响。
结语：
（1）真空排水系统较传统重力排水系统复杂、投资费用高，但随着外部条件变差，传统排水技术难以实施时，真空排水系统却不受外部条件限制，其技术性、经济性优于传统排水系统。
（2）为使污水收集取得更好效果，接户管工程应按规范同步实施。由于古村落建筑缺乏规划，每家接户管都不尽相同，改造难度大，实施过程中应加强管理和协调，保证每家每户污水均能收集到排污系统中去。
（3）继续探索室外真空排水技术在我国城镇、村落污水治理中的应用模式，开展适用技术和设备的研发、引进，提高其可靠性、可控性，通过标准化及模块化降低投资、使用及维护成本。
参考文献：
[1]范翔.真空排水系统在综合管廊工程中的应用探讨.给水排水.2017，5.
[2]张健，高世宝，章菁.真空便器与真空排水在节水和污水源分离中的应用.给水排水.2008，2.
[3]李旻，周敬宣，阳国柱.真空排水系统室外集水单元的关键技术与设计.给水排水.2009，1.
[4]李湘梅，周敬宣，李旻，等.真空排水系统真空罐排放的关键技术与设计.给水排水.2009，11.
作者简介：
王文斌，男（1981-）安徽枞阳人，研究生，高级工程师，研究方向;给排水设计。
【关键词】接户管;真空管网;真空站
真空排水系统起源于19世纪下半叶的欧洲，20世纪90年代引入国内。目前，该技术已经基本成熟，在国内也有一定研究和应用。与传统的重力排水系统比较，真空排水系统具有以下几方面的优点：（1）管道敷设不受地形限制，可绕过障碍物，灵活铺设。（2）管径小，埋深浅，施工安装方便、快捷。（3）整个系统采用自动控制，管理简单。（4）系统密封性高，无异味外逸和污水的漫溢，对周围环境不会造成污染。
1、真空排水系统的组成和原理
真空排水系统分为室外真空排水系统和室内真空排水系统。室外真空排水系统一般由用户污水收集器（洗手盆、洗浴盆、地漏、卫生器具等）、排出管、收集箱、真空管道、真空泵站（收集罐、真空泵、排污泵）、除臭设施和在线监测系统组成。室内采用真空排水系统时可直接与室外真空排水系统连接，非真空卫生器具排水可通过收集箱与室外真空排水系统连接。
真空排水系统的基本原理是以负压为驱动力，对污水进行抽吸与输送。平时管网中保持一定的真空状态，当收集箱污水达到一定液位后开启真空界面阀， 系统内外压差将污水及几倍于污水体积的空气抽吸到真空管道中，污水经真空管道的传输进入真空收集罐，罐内收集的污水最后经污水泵序批排出。
2、设计要点
2.1系统布置
为便于用户重力管或压力管接入，收集箱应靠近污水排出点，一户或多户居民可设置一个收集箱。当排水量≤4L/s时，宜设单个真空阀的收集箱;当排水量>4L/s时，宜设两个真空阀的收集箱。真空泵站宜布置于真空排水系统中心或地势低的位置，与周围建筑物的距离不应小于25m，与生活给水泵房、水源、水池的距离不应小于10m，当达不到要求时，应采取有效的防污染措施。见图1。
2.2 接户管
古村落生活污水包括洗涤、淋浴、厨房（饭店）、厕所污水。為了避免真空管道堵塞，污水排入收集箱前，厨房、饭店污水必须建造隔油池，厕所污水必须建造化粪池，收集箱前设置格栅井。见图2。
（1）住户、饭店卫生间污水、厨房污水和洗涤污水等各类排污口接管要求全部接入新建系统中，接户管安装一般应遵循横平竖直的原则，以保持使用和外观整洁。
（2）接户管可选用管径范围75～160mm，管材一般选用UPVC管。坡度：管径选用75mm，坡度2%;管径选用110mm、160mm，坡度1%。
（3）为防止臭气回溢，须在卫生间、厨房出水立管设置“S”、“P”型存水弯。
（4）户外裸露接户管应采取防冻防晒措施，一般可用保温材料包扎管道，并用胶带捆扎。
（5）设置在户外的洗涤池要规范砌筑一槽或几槽，板上洗涤污水收集入槽，槽内污水用软管收集接入管网，收集软管与槽池底部须连接严密，连接处要做好防漏处理。
2.3 真空管网
真空管网主要由真空主管、真空支管、检查井和相关附件组成。管径按照污水量计算确定，一般为dn65～dn250。单个真空站的真空主管长度不宜大于4km，真空管道累积提升不超过3.5米。真空管网沿路敷设采用开挖施工，沿沟渠敷设采用支架架设施工。管道纵向、水平偏转夹角宜大于45°。真空管道施工应保证密闭性，管道连接处应保证管道内部光滑，不得采用90°弯头、三通，应采用45°弯头、斜三通。
地面为上坡、水平或下坡时时，真空管道均应以≥2‰的坡度向下敷设。管道需提升时，采用锯齿式向上提升。支管提升不宜超过1个，集水箱和提升段的距离≥1.5 m，集水箱和真空干管的距离≤30m。支管接入位置宜在干管锯齿底部水平距离6m内，不宜设置在锯齿顶部6m内。连续提升时，提升弯之间的水平距离不应小于6m，且不应大于100m。
2.4 真空站
真空站有两种形式，一种为在线式，由凸能泵、蓄能罐组成;另一种为集中式，由真空泵、污水泵、真空罐组成。
在线式仅设置一个蓄能罐，不设置真空收集罐，凸能泵具有抽真空和污水排出功能。集中式通过真空泵在系统中产生负压，利用污水泵排出。前者设备体积小，布置灵活，适用于卫生器具较少，1～2个卫生间共用一套在线式系统，见图3。后者适用于同一建筑物、小区、住宅群的室外真空排水系统，见图4。
污水收集至真空罐后，排污最简便的方式是先破除罐内真空，并停止污水收集，再利用排污泵、高压气体或真空泵反转产生正压加速排放。由于污水不间断排放，往往要求真空罐排污时不允许停止污水的收集。针对排水系统特殊性，目前，有三种解决方法：
（1）双真空罐交替集污与排污，其中一罐破除真空后利用排污泵加速排污，同时另一罐收集污水。
（2）二级真空罐，即一个真空罐分上、下两个腔室。集污时上、下腔室连通，污物由上腔室进人，在重力作用下落入下腔室。排污时上腔室保持负压并持续收集，下腔室与大气连通，用排污泵加速排污，排污完成后上下腔室再次连通。与双真空罐相比，二级真空罐方式所需设备小，真空罐容积利用率高。
（3）单真空罐带负压排放。污水收集量达设计容积时不破坏真空，使用大扬程排污泵强制排放。
目前，单真空罐带负压排放是国内外真空罐排放的主流技术，应采用真空罐一排污泵一平衡管的组合。相比于前两者，此种污水排放方式的设备及控制更为简单，投资及占地更小，且不会因周期破坏真空而浪费系统真空动力，但对排污泵扬程、气蚀余量和系统气密性等性能有更高要求。 2.5 废气排放和处理
真空站排气应符合现行国家标准《恶臭污染物排放标准》GB14554的规定，有条件时可高空排放。当不能满足要求时，应设置净化装置对真空泵排出废气进行处理。
3、古村落真空排水设计
由于古村落街道狭窄，排水沟渠多，古民居基础多为鹅卵石，地质条件不利于管道施工，地下敷设重力污水管道无法保证古建筑的安全，采用传统污水收集方式面临着巨大风险与挑战。经过技术、经济比较，最终选用集中式室外真空排水系统。
古村落的面积不大，南北约600m，东西约400m，地形较平坦，地势北高南低，西高东低。经研究，古村落设置1座真空站系统。为了便于将古村落的污水输送至污水处理厂，将真空站设于古村落东南侧，该处为绿化建设用地，且地势低，有利于真空管道的敷设，同时满足真空站的选址要求。古村落为旅游区，为不破坏古村落原有风貌，真空站设计为地下式。真空站设除臭滤池，滤料采用松樹皮、活性炭、刨花等，用于吸附废气，减小废气对周围大气环境的影响。
结语：
（1）真空排水系统较传统重力排水系统复杂、投资费用高，但随着外部条件变差，传统排水技术难以实施时，真空排水系统却不受外部条件限制，其技术性、经济性优于传统排水系统。
（2）为使污水收集取得更好效果，接户管工程应按规范同步实施。由于古村落建筑缺乏规划，每家接户管都不尽相同，改造难度大，实施过程中应加强管理和协调，保证每家每户污水均能收集到排污系统中去。
（3）继续探索室外真空排水技术在我国城镇、村落污水治理中的应用模式，开展适用技术和设备的研发、引进，提高其可靠性、可控性，通过标准化及模块化降低投资、使用及维护成本。
参考文献：
[1]范翔.真空排水系统在综合管廊工程中的应用探讨.给水排水.2017，5.
[2]张健，高世宝，章菁.真空便器与真空排水在节水和污水源分离中的应用.给水排水.2008，2.
[3]李旻，周敬宣，阳国柱.真空排水系统室外集水单元的关键技术与设计.给水排水.2009，1.
[4]李湘梅，周敬宣，李旻，等.真空排水系统真空罐排放的关键技术与设计.给水排水.2009，11.
作者简介：
王文斌，男（1981-）安徽枞阳人，研究生，高级工程师，研究方向;给排水设计。