真空排水系統(tǒng)在古村鎮(zhèn)生活污水收集中的運(yùn)用

1 概述

浙江省于2003年以“五水共治”為載體，正式啟動(dòng)農(nóng)村生活污水治理工作。為了切實(shí)提高農(nóng)村污水治理水平，削減農(nóng)村污染物排放，促進(jìn)農(nóng)村生活污水的長(zhǎng)效治理，要求做到“全覆蓋”和“應(yīng)接盡接”。相比于現(xiàn)代化村鎮(zhèn)，古村鎮(zhèn)的污水納管施工難度較大，其主要原因有：

1）前后排房子之間的間距狹小，無(wú)法滿足同時(shí)設(shè)置室外管線的管位間距要求；

2）由于房子間距狹小，無(wú)法滿足機(jī)械施工的作業(yè)面要求，挖機(jī)進(jìn)不了場(chǎng)，只能靠人工施工，施工進(jìn)度較慢；

3）由于房子房齡較大，住戶擔(dān)心開挖管線超過(guò)一定深度會(huì)影響房子的結(jié)構(gòu)安全。

在古村鎮(zhèn)生活污水治理過(guò)程中，對(duì)于部分施工困難的場(chǎng)所，采用室外真空排水系統(tǒng)單獨(dú)收集生活污水進(jìn)行，可以取得較好的效果。

室外真空排水技術(shù)起源于19世紀(jì)的歐洲，目前技術(shù)發(fā)展成熟，在歐美國(guó)家已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用。如今，在國(guó)內(nèi)的常熟、蘇州、北京、山東等地也有較好的運(yùn)用。

室外真空排水技術(shù)是利用負(fù)壓管道中的負(fù)壓梯度將用戶處排放的污水逐步輸送至真空中心集中處理及排放。它利用真空設(shè)備使真空排污管道內(nèi)產(chǎn)生一定真空度，通過(guò)空氣壓差逐級(jí)輸送污水至真空泵站。系統(tǒng)主要由收集箱、真空管道和真空泵站（收集罐、真空泵、排污泵）、除臭設(shè)施和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成，見圖1。

圖1 室外真空排水系統(tǒng)示意

相對(duì)于重力流系統(tǒng)，真空排水系統(tǒng)具有管徑小、埋深淺、無(wú)需機(jī)械開挖施工、走管靈活、管道系統(tǒng)無(wú)異味散發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。

2 工程概況

本項(xiàng)目位于杭州市某歷史文化古村鎮(zhèn)。由于古鎮(zhèn)年代久遠(yuǎn)，地下管網(wǎng)年久失修，無(wú)法滿足“五水共治”和農(nóng)村污水治理的要求，需要重新敷設(shè)生活污水管道，將生活污水收集后集中排放至市政污水管網(wǎng)。

本項(xiàng)目的室外污水管網(wǎng)，原設(shè)計(jì)為重力流，但是在施工階段，發(fā)現(xiàn)大部分區(qū)域由于宅間距只有2～3 m，難以滿足機(jī)械施工要求。同時(shí)周邊居民因擔(dān)心開挖施工影響老宅地基安全而反對(duì)施工，所以施工一度陷入停頓。后經(jīng)多維比較，決定對(duì)部分難以采用機(jī)械施工的區(qū)域采用真空排水系統(tǒng)，主要流程見圖2。

圖2 室外真空排水系統(tǒng)主要流程

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 污水量計(jì)算

采用真空排水的區(qū)域目前有常住居民750戶，考慮部分沿街住宅以后有可能改造成餐飲或者民宿，所以最大日生活污水量按720 m3/d，最大小時(shí)生活污水量按75 m3/h。

3.2 收集箱設(shè)計(jì)

收集箱箱體可以采用土建結(jié)構(gòu)，也可采用復(fù)合材料成套設(shè)備。由于街巷比較狹窄，開挖深度有限（最多1 m），而成品PE標(biāo)準(zhǔn)收集箱的深度為1.5 m左右。所以本工程將用戶的出戶檢查井與收集箱結(jié)合，收集箱箱體利用已施工完成的檢查井，本工程共設(shè)置177套收集箱。

收集箱真空閥有氣控和電控兩種形式。氣控型無(wú)需外接電源，簡(jiǎn)化了相關(guān)電氣設(shè)計(jì)，減少了相關(guān)投資。電控型可控性好，但是對(duì)于防水要求也高，同時(shí)電磁閥由于頻繁啟動(dòng)，需要經(jīng)常維保。本工程采用氣控型真空閥，為防止極端情況下雨水倒灌，將控制器設(shè)置在收集箱外部高于地面的場(chǎng)所。

3.3 真空管道設(shè)計(jì)

真空管道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于鋸齒型管道。管道的布置除應(yīng)根據(jù)服務(wù)人口和計(jì)算管長(zhǎng)選擇管徑及根據(jù)地形等高線確定管道走向外，還應(yīng)注意提升彎之間的間距和提升高度的控制。

本項(xiàng)目根據(jù)匯水區(qū)域，共設(shè)置4根真空主管，管徑d160～200 mm，每根真空主管的長(zhǎng)度為500～1 000 m。提升彎之間的間距控制在6～100 m［1］。在管道提升區(qū)，管道傾斜度至少為管道內(nèi)徑的70%。在重力流區(qū)域，管道的坡度不小于0.2%。管道單次提升高度在0.2～0.45 m，每根主管的總提升高度在1.0～1.8 m。管材采用公稱壓力1.0MPa的PVC-U管，粘接。

在每根支管及主管上均設(shè)置檢視管，用于施工及系統(tǒng)運(yùn)行期間測(cè)試系統(tǒng)的氣密性。在每段管線的起端以及每處提升后的最高處均須設(shè)置檢視管，相鄰檢視管之間的間距不大于100 m。檢視管根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況，就近設(shè)置在視線相對(duì)隱蔽處。

3.4 真空泵站設(shè)計(jì)

真空泵站是室外真空系統(tǒng)的核心部分，包括真空罐、真空泵、污水泵、電氣控制系統(tǒng)以及臭氣排放系統(tǒng)。

本工程最大日生活污水量按720 m3/d，最大小時(shí)生活污水量按75 m3/h，平均氣水比取5［1］。經(jīng)計(jì)算，本工程采用真空罐2個(gè)，單罐體積為10 m3；采用5臺(tái)真空泵（4用1備），單臺(tái)抽氣量300 m3/h；污水泵采用無(wú)堵塞干式離心泵，4臺(tái)（3用1備），單泵流量30 m3/h，揚(yáng)程12 m。泵站臭氣排放采用伸頂排放的形式。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目于2020年年底正式竣工并投入運(yùn)行，截至目前，運(yùn)行狀況良好。該項(xiàng)目的成功運(yùn)行，表明室外真空系統(tǒng)在農(nóng)村污水治理中是可行的，同時(shí)也為無(wú)法滿足大開挖機(jī)械施工的古村鎮(zhèn)生活污水收集工程提供了一種新思路。