為了實現(xiàn)污水和餐廚垃圾同步資源化處理，我們開展了分布式污水處理系統(tǒng)的研究，真空排水系統(tǒng)是該系統(tǒng)的重要組成部分之一。為了檢驗該污水處理系統(tǒng)的性能以及發(fā)現(xiàn)和解決工程應(yīng)用中的技術(shù)問題，計劃在廣州市某工業(yè)園生活區(qū)采用該污水系統(tǒng)建設(shè)示范工程，因此該工業(yè)園需建造真空排水系統(tǒng)。本文主要介紹了該生活區(qū)真空排放系統(tǒng)的設(shè)計計算方法和過程。

　　我國是一個貧水國家，然而我國家庭用水方式仍是傳統(tǒng)的粗放用水方式，尤其是沖水便器的使用，依靠消耗大量的水來滿足衛(wèi)生要求。由于便器和排污系統(tǒng)的設(shè)計施工問題，沖水便器雖然消耗大量的水，但在使用中依然存在衛(wèi)生隱患，例如濺起糞便造成的空氣污染問題以及室內(nèi)環(huán)境與排污系統(tǒng)的隔離問題等。另一方面，衛(wèi)生問題的解決卻意味著需要處理大量被污染的水，使水資源的低效利用和處理污水的高額能耗成為新的環(huán)境問題。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.mp99x.cn/)認(rèn)為應(yīng)用新的技術(shù)來尋求各方需求的平衡是有必要的。

　　餐廚垃圾在我國城市生活垃圾中占較大比例，如果對餐廚垃圾單獨收集處理，可有效減少生活垃圾處理量，緩解“垃圾圍城”的矛盾;而且，與其他生活垃圾相比，餐廚垃圾具有含水量、有機物含量、油脂含量及鹽分含量高，營養(yǎng)元素豐富等特點，具有很大的回收利用價值。

　　由于我國居民的生活習(xí)慣以及垃圾收運管理等因素，我國餐廚垃圾實現(xiàn)分類收集仍存在較大的困難�，F(xiàn)在餐廚垃圾常常與其他生活垃圾混合收集，由于餐廚垃圾易腐爛發(fā)臭、滋生蚊蠅，在垃圾存放、收集、轉(zhuǎn)運以及填埋過程中會對環(huán)境造成污染。同時，含水率高導(dǎo)致垃圾的熱值低，不適合與生活垃圾一起焚燒處理。

　　將餐廚垃圾直接在廚房中進行預(yù)處理后，利用真空排水收運是一種有效的餐廚垃圾分類收運解決方案。這種方法從源頭上進行垃圾分類，直接進行餐廚垃圾預(yù)處理，利用真空收運，采用成熟的污水處理工藝進行處理分解。這樣就不存在重力管道直排的問題，同時避免與其他生活垃圾混合，有效實現(xiàn)餐廚垃圾的單獨收集目的，同時有利于餐廚垃圾的資源化處理。

1、真空排水技術(shù)

　　真空排水系統(tǒng)是利用真空設(shè)備使排水管道內(nèi)產(chǎn)生一定真空度(通常為- 60 kPa~- 70 kPa)，利用空氣輸送介質(zhì)的排水方式。真空排水系統(tǒng)中的污水以氣水混合物的形式，以較高的流速在管道內(nèi)輸送。

　　真空排水技術(shù)不是一個新的概念，1860 年荷蘭工程師Liernur 首次提出該概念;在20 世紀(jì)60 年代，瑞典人Liljendahl 對該技術(shù)進行進一步開發(fā)。而真空系統(tǒng)的廣泛使用開始于90 年代。在國外，真空排水系統(tǒng)已在高鐵、大型客輪、商業(yè)中心、醫(yī)院、酒店等得到成功應(yīng)用。由于真空排水系統(tǒng)是利用負壓，抽吸力大，相對于傳統(tǒng)重力排水系統(tǒng)，具有以下優(yōu)勢：

　　(1)節(jié)水性能好;

　　(2)施工方便，真空管路管徑小，允許管路提升，輕易繞過障礙物，布置靈活方便;

　　(3)環(huán)保衛(wèi)生，密閉式收集輸送，抽吸力大，能有效減少臭味以及有害病菌的外泄;

　　(4)解決地下空間污水提升的難題，直接提升到市政管網(wǎng)或指定位置，且系統(tǒng)維護費用低;

　　(5)無大量透氣管，不影響建筑外觀;

　　(6)動力輸送，不易堵塞。

　　我單位正在開展研究的分布式污水處理系統(tǒng)，以分布式處理為核心，利用真空排水系統(tǒng)收集餐廚垃圾和污水，節(jié)水并提高污水有機物濃度，同時利用先進的處理技術(shù)進行資源化處理，回收其中的資源和能源。

　　本分布式污水處理系統(tǒng)研發(fā)項目計劃在廣州市某工業(yè)園生活區(qū)建設(shè)示范工程，因此該工業(yè)園需建造真空排水系統(tǒng)。下面對該生活區(qū)的真空排水系統(tǒng)改造的設(shè)計計算方法進行介紹。

2、 真空排水系統(tǒng)的設(shè)計計算

　　真空排水系統(tǒng)包括室內(nèi)和室外系統(tǒng)兩種。室外真空排水系統(tǒng)主要包括真空泵站、真空收集箱和真空管網(wǎng)。室內(nèi)真空排水系統(tǒng)包括真空廁所、自動界面單元、真空管路、真空泵站。

2.1、工程概況

　　該生活區(qū)位于廣州市，地勢平坦，主要生活設(shè)施包括員工宿舍和食堂，主要情況如表1、2 所示。

表1 生活區(qū)各種設(shè)施類型服務(wù)人數(shù)

表2 現(xiàn)有主要衛(wèi)生潔具數(shù)量

　　項目需對該生活區(qū)產(chǎn)生的生活污水和餐廚垃圾進行真空收集。其中：

　　(1)通過將傳統(tǒng)馬桶改造成真空馬桶實現(xiàn)對糞便污水的真空收集;

　　(2) 其他污水重力排放至室外真空收集箱后，利用真空管網(wǎng)抽吸至真空泵站;

　　(3)餐廚垃圾研磨預(yù)處理后進行真空抽吸。主要流程圖如下圖所示：

圖1 真空排水系統(tǒng)流程圖

2.4、真空管網(wǎng)

　　真空管道由主管、支管、真空排出管、檢查管組成。真空管道的敷設(shè)方式如圖2 所示，在上坡和水平地勢時采用鋸齒形敷設(shè)方式，兩個相鄰鋸齒形提升段之間的坡度大于0.2%，保證具有足夠的重力水頭。污水在管道中為柱塞波浪狀運動，通過間歇運行、分段輸送至真空泵站。生活區(qū)地勢平坦，真空管道可采用鋸齒形敷設(shè)方式。通過計算，真空系統(tǒng)子系統(tǒng)的干管選擇DN110，系統(tǒng)主干管選擇DN160, 采用SDR- 21 級的UPVC 管及相關(guān)管件，粘結(jié)連接。如圖2 所示，

　　根據(jù)收集點布置可得主干管管線約為370 m。

圖2 真空管道的敷設(shè)方式以及管道中流體運送形式(QUA- VAC)

2.5、真空收集箱

　　真空馬桶的排水管與真空排水管道直接相連，其他生活污水先通過重力排水管道排至真空收集點，通過真空收集箱與真空管網(wǎng)相連接。根據(jù)《室外真空排水系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》，當(dāng)排水量小于等于4 L/s 時，宜設(shè)單個真空閥收集箱。當(dāng)排水量大于4 L/s 時，宜采用兩個真空閥的收集箱。該部分排水總量為12.4 m³/h=3.44 L/s，小于4 L/s，設(shè)置單個真空閥的收集箱即可。在每個收集點設(shè)置真空收集箱，箱體個數(shù)根據(jù)定制型號來確定。收集箱采用PVC 材質(zhì)。

2.6、真空系統(tǒng)布置簡圖

圖3 真空系統(tǒng)布置簡圖

3、結(jié)語

　　本設(shè)計計算充分考慮節(jié)水和餐廚垃圾單獨收集的要求，通過真空排放系統(tǒng)的建設(shè)，不僅實現(xiàn)節(jié)水和餐廚垃圾的單獨收集，而且為分布式污水處理系統(tǒng)的研究打下基礎(chǔ)。