真空排水系统在古村镇生活污水收集中的运用

浙江省于2003年以“五水共治”为载体，正式启动农村生活污水治理工作。为了切实提高农村污水治理水平，削减农村污染物排放，促进农村生活污水的长效治理，要求做到“全覆盖”和“应接尽接”。相比于现代化村镇，古村镇的污水纳管施工难度较大，其主要原因有：

1）前后排房子之间的间距狭小，无法满足同时设置室外管线的管位间距要求；

2）由于房子间距狭小，无法满足机械施工的作业面要求，挖机进不了场，只能靠人工施工，施工进度较慢；

3）由于房子房龄较大，住户担心开挖管线超过一定深度会影响房子的结构安全。

在古村镇生活污水治理过程中，对于部分施工困难的场所，采用室外真空排水系统单独收集生活污水进行，可以取得较好的效果。

室外真空排水技术起源于19世纪的欧洲，目前技术发展成熟，在欧美国家已经得到了广泛的运用。如今，在国内的常熟、苏州、北京、山东等地也有较好的运用。

室外真空排水技术是利用负压管道中的负压梯度将用户处排放的污水逐步输送至真空中心集中处理及排放。它利用真空设备使真空排污管道内产生一定真空度，通过空气压差逐级输送污水至真空泵站。系统主要由收集箱、真空管道和真空泵站（收集罐、真空泵、排污泵）、除臭设施和监测系统等组成，见图1。

图1 室外真空排水系统示意

相对于重力流系统，真空排水系统具有管径小、埋深浅、无需机械开挖施工、走管灵活、管道系统无异味散发等优点。

本项目位于杭州市某历史文化古村镇。由于古镇年代久远，地下管网年久失修，无法满足“五水共治”和农村污水治理的要求，需要重新敷设生活污水管道，将生活污水收集后集中排放至市政污水管网。

本项目的室外污水管网，原设计为重力流，但是在施工阶段，发现大部分区域由于宅间距只有2～3 m，难以满足机械施工要求。同时周边居民因担心开挖施工影响老宅地基安全而反对施工，所以施工一度陷入停顿。后经多维比较，决定对部分难以采用机械施工的区域采用真空排水系统，主要流程见图2。

图2 室外真空排水系统主要流程

3.1 污水量计算

采用真空排水的区域目前有常住居民750户，考虑部分沿街住宅以后有可能改造成餐饮或者民宿，所以最大日生活污水量按720 m3/d，最大小时生活污水量按75 m3/h。

3.2 收集箱设计

收集箱箱体可以采用土建结构，也可采用复合材料成套设备。由于街巷比较狭窄，开挖深度有限（最多1 m），而成品PE标准收集箱的深度为1.5 m左右。所以本工程将用户的出户检查井与收集箱结合，收集箱箱体利用已施工完成的检查井，本工程共设置177套收集箱。

收集箱真空阀有气控和电控两种形式。气控型无需外接电源，简化了相关电气设计，减少了相关投资。电控型可控性好，但是对于防水要求也高，同时电磁阀由于频繁启动，需要经常维保。本工程采用气控型真空阀，为防止极端情况下雨水倒灌，将控制器设置在收集箱外部高于地面的场所。

3.3 真空管道设计

真空管道设计的关键在于锯齿型管道。管道的布置除应根据服务人口和计算管长选择管径及根据地形等高线确定管道走向外，还应注意提升弯之间的间距和提升高度的控制。

本项目根据汇水区域，共设置4根真空主管，管径d160～200 mm，每根真空主管的长度为500～1 000 m。提升弯之间的间距控制在6～100 m［1］。在管道提升区，管道倾斜度至少为管道内径的70%。在重力流区域，管道的坡度不小于0.2%。管道单次提升高度在0.2～0.45 m，每根主管的总提升高度在1.0～1.8 m。管材采用公称压力1.0MPa的PVC-U管，粘接。

在每根支管及主管上均设置检视管，用于施工及系统运行期间测试系统的气密性。在每段管线的起端以及每处提升后的最高处均须设置检视管，相邻检视管之间的间距不大于100 m。检视管根据现场场地情况，就近设置在视线相对隐蔽处。

3.4 真空泵站设计

真空泵站是室外真空系统的核心部分，包括真空罐、真空泵、污水泵、电气控制系统以及臭气排放系统。

本工程最大日生活污水量按720 m3/d，最大小时生活污水量按75 m3/h，平均气水比取5［1］。经计算，本工程采用真空罐2个，单罐体积为10 m3；
采用5台真空泵（4用1备），单台抽气量300 m3/h；
污水泵采用无堵塞干式离心泵，4台（3用1备），单泵流量30 m3/h，扬程12 m。泵站臭气排放采用伸顶排放的形式。

本项目于2020年年底正式竣工并投入运行，截至目前，运行状况良好。该项目的成功运行，表明室外真空系统在农村污水治理中是可行的，同时也为无法满足大开挖机械施工的古村镇生活污水收集工程提供了一种新思路。

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