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浅谈真空排水系统在室外污水处理中的应用
【摘要】我们该如何把真空排水系统在室外污水处理中加以最科学合理的利
用呢？笔者将在本文中为大家揭晓答案。

【关键词】真空排水系统;室外污水处理;应用

如果某座城市立交桥下积水面积达500 平方米、积水深度达 8 米，采用排水
能力为 2 立方米/秒的真空排水系统，仅需要 34 分钟即可将这些水排净;而采用目
前常用的排水系统，则至少需要85 分钟，时间相差50 分钟。如果急需排水抢救
生命和财产，这50 分钟就显得弥足珍贵。因此，真空排水系统的实际应用具有
非常重要的现实意义。笔者希望有关部门对此给予足够的重视，制定相应政策、
法规，相关科研院校加大研究力度，最科学合理地把真空排水系统应用到室外污
水处理之中。

真空排水系统按作用范围分为室内真空系统和室外真空排水系统。室外真空
排水技术由德国诺蒂格公司于 1987 年首先提出应用。真空污水排水系统具有稳
定性、 可靠性等特点， 可以作为污水输送的一种方案， 用于特殊条件、 复杂地形、
地铁工程、一般的工业区、商业区及住宅区的污水收集、输送，使得排水系统具
有极大的灵活性。

一、室外真空排水系统组成及工作原理

室外真空排水系统由污水收集井、 真空接触启动装置、 真空排水管网、 真空
站、 真空监控系统等组成。 系统工作通过设在各污水收集井中的真空接触启动装
置自动启闭来控制， 在真空负压的作用下， 污水可以竖向被提升输送至污水干管
或污水处理厂。

污水收集井作为真空排水系统的起点设施， 通常设置于各单体建筑附近， 视
具体情况每栋建筑可设置 1 个或多个。首先在室内依重力将污水排到室外检查
井，把各单体重力污水管网中的最后一个污水检查井作为该单体的污水收集井。

真空接触启动装置作为真空排水系统的一个组成部分，位于污水收集井内，
控制着系统的工作。 诺蒂格公司采用专用的真空接触阀作为启动装置， 其工作步
骤如下：

1、真空接触阀设有气压感应管，当污水收集井中的污水水位升高时，感应
管内的空气随着污水水位的升高而受到压缩，使感应管内气压上升。

2、气压通过感应管传递到接触阀顶部的压力感应器，当感应管中的气压增
大至某一额定值时，压力开关打开，真空排水系统便开始工作。此时，在真空压
差的作用下，收集井中污水液面上的大气压将污水送进接触阀后的真空管道中。

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3、随着集水井中污水携带的空气进入和污水中空气的逸出，井中水位回落，
使得感应管中的气压下降，当感应管中的气压降低到一定值时，压力开关自动将
阀体关闭，系统的一个工作周期结束，将进入下一个循环周期。真空接触启闭装
置也可采用其他的控制形式，如采用 PLC 电磁真空阀。

真空排水管道包括真空排水干管和支污水管，两者之间的连接采用 2 只 45
度弯头，形成顺流的条件，减小支流对干流的干扰。由于真空压差的作用，污水
在排水管道中运动呈压力流状态， 由支管向干管流动。 在真空接触阀刚打开的瞬
间，污水在排水支管中的流速平均为 4 m/s，最高可达 5—6 m/s，由于收集井中
空气和污水中逸出的空气进入， 管道内真空度逐渐降低，管内与外界压差逐渐减
小，该流速也将逐渐减小。当管内外压力趋于平衡时，真空接触阀关闭，管内污
水将处于重力流状态，污水将汇集到管网末段的最低点。因此，真空排水管道应
按段铺设成波浪形或锯齿状，以便汇集部分污水，用作产生真空时所需的水封。
因此，污水在真空管道中输送，是分段接力输送，间歇运行，而不是一次就到达
排放点。

真空站是整个真空排水系统的心脏， 通过真空泵抽吸作用使真空罐保持真空
状态。 真空罐使真空排水管道与集水井之间形成真空压差， 真空压差使污水在管
路中得以输送。

真空接触阀的监控系统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接触阀不能正
常关闭而造成。 监控系统则通过对真空接触阀启闭状态的监控， 对不能正常关闭
的接触阀进行定点扫描， 以便找出真空失效点。 其工作原理是在真空接触阀的阀
体上安装感应器， 感应器的另一端通过信号电缆与监控系统连接， 并将接触阀的
启闭状态信号反馈到监控系统的显示器 （通常位于真空站内） 上。 当接触阀长时
间处于开启状态时，显示器上的指示灯会亮， 并同时显示其代码。 通过这种方式
迅速发现不能正常关闭的真空阀， 缩短维修人员巡检管网的时间， 并保证真空排
水系统能尽快重新投入正常工作。

二、在室外污水处理中应用真空排水系统的优点

1、管道铺设不需坡度，适用范围广。因为真空排水呈压力流，管道铺设不
需要坡度， 使污水竖向输送成为可能。 竖向处理容易， 比传统重力排水系统施工
安装更方便、更快捷。

2、污水在管中满流压力输送，流速高，管径小。如果按重力排水设计充满
度为 ，在同等条件下，真空排水管管径仅为重力排水管径的三分之一，
小管径的真空排水管道可以置于浅而窄的沟槽中， 挖槽、回填及地面恢复所需工
程费用显著降低，施工工期短，对交通影响也可以降到最低。

3、系统密封性高。较高的密封性是真空排水系统负压工作的前提，系统无
渗漏和漫溢，是水资源保护地区的最佳选择 ;较高的输送流速和持续通风，可以
防止污水中的污染物在管道中沉淀淤积，防止异味或臭气产生，系统基本上不需
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清掏维护;系统不需设检查井和提升泵站，无异味外逸和污水的漫溢，有利于改
善环境质量。

4、运行费用低。真空压力排水，管道铺设无坡度要求， m
覆土层要求即可，这意味着管道安装时土方开挖及回填量将大为减少，从而降低
了排水管网的施工费用。需要强调的是真空排水系统需设真空泵、真空罐、真空
接触启动装置以及真空接触阀的监控系统与信号电缆，增加系统的投资和运行管
理费，但从整体成本考虑，真空排水系统增加的设备费及安装费将远低于重力排
水系统节省的费用，从而使整个系统的综合费用变小。

三、在室外污水处理中应用真空排水系统不容忽视的重要因素

第一，要选用合适的真空接触启动装置、真空设备及管材。真空接触启动装
置是系统的起端设备，决定了系统正常工作与否，一旦真空控制阀处于长时间的
启动状态，导致管道出现失真空点，将影响系统的正常工作。

第二，要选用高密度聚乙烯（ HDPE ）塑料管，热熔或电熔连接。真空排水
系统属于压力输水， 管道应具有一定的承压能力。 污水在管道中的流动主要是通
过气压差的作用， 一旦管道内外压力趋于平衡， 管道内的污水将停止流动， 因此
管道应铺设成波状， 以使滞留污水停留在管道波段的最低处， 形成水封， 一旦真
空泵启动，在各段的气压差作用下，污水以波浪状的接力形式分段输送。

第三，真空系统的计算是以流体力学中的管流计算为基础， 要利用有压管流
计算的原理和方法来进行设计计算。 在计算的理论上， 要重点研究污水在管道中
运行的规律，找出系统的设计流量、真空度、管径、管段长度之间的关系，从而
确定系统真空设备的规格型号。

第四，确保真空监控系统安全、稳定、可靠。通过监控系统，能够便捷、迅
速地发现系统的失真空点， 确保真空排水系统能尽快地修复， 在最短的时间内重
新投入正常工作。
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