真空污水收集文献总结草稿.docx
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真空污水收集文献总结草稿
存在问题 发展方向 应用范围
1、真空排水系统的原理、方法及应用李剑波 上海建瓴工程
咨询有限公司 2011
重力排污系统存在众多弊端：
易受地形限制、不能灵活与其他专业管线进行整体协调需较
大
的坡度和埋深，需设置大量污水检查井、提升泵站或倒虹吸管等附属构筑物，致使施工难
度、建设和维护成本大幅增加。
真空排水系统正是在这一背景下应运而生的新型压力流污
水收集系统。
真空排水系统是由真空泵在密闭的排水管网中形成真空条件，通过各收集井中的真空阀控
制，利用真空负压产生的压差来实现污水流向污水罐，最后排至市政污水管网或污水处理
设备，属于压力流排水系统，与传统重力排水系统相比，真空排水系统只需保证覆土深度，
对管道坡度要求较低，管道的布置具有很大的灵活性，可用于地质构造复杂（不稳定地面、
地下水位高、岩石地层等），地形坡度不够（平原），及对排水有特殊要求的地区（如赛
车场、高档住宅区、地下商场、别墅区）
1987年洛蒂格公司在未改变原先内部房屋的重力排污结构的基础上，将真空收集原理
运用到户外排污系统。
美国第一套民用真空排污系统建于1970年，在维吉尼亚州弗雷德里克斯堡附近的湖区。
1997年英国公共标准协会制定了真空排污系统的规范BSEN1091:
1997.
日本于上世纪90年代开始研究真空排污系统，并较快地实现了应用，日本下水道协会
修订的《小水到设施计划与设计指针》加入了真空排污系统。
目前我国仍没有真空排水系统设计、施工和验收规范，通常都参照欧洲或美国的真空
排水系统设计规范
1996 年，弗罗里达州西南部的Englewood 住宅区安装了第一套真空排污系统，在该项
目的建设过程中，真空下水道系统被证实比重力下水道系统的人均建设费用节省25％，运
行维护费用与其它已建成的重力排污系统相当。
广州白云国际会议中心选用了完全密闭的真空排水系统，该系统每天电量是集水井系
统的26 %。
上海国际赛车场由于场地为软土地基，为确保赛道基础施工质量和赛道表面层的平整，
不宜全部采用传统重力排污系统，确定赛车场内距离污水重力排污管道系统较远的22栋固
定卫生设施采用真空排污系统。
北京南站作为2008 年奥运会的标志性工程，采用德国洛蒂格公司研制的真空排水系统
将站内卫生间所有的出水与真空排水系统连接。
上海铁路南站广场工程的真空排水系统虽然在造价上比传统的排水方式高20 %～30
%，但其能耗低，运行维护方便，并且在环境保护方面具有明显优势。
上海银座大厦设计采用真空排水系统。
系统设置真空排水泵站一套，卫生间内座便器
采用真空排水专用座便器，其余为普通卫生器具。
可节水80 %。
系统运行过程中无异味散
发、无污水外溢及管道内污物沉积的现象
根据相关工程，在城市地下建筑排水系统建设中，真空排水系统造价约为72 元／m2，
传统排水系统造价约为60 元／m2，但通过各方比较分析，虽然在造价上比传统的排水方式
高20 %～30 %。
但节能与运行维护，尤其在环境保护方面具有非常明显的优势。
2、生活污水真空收集技术 熊斌 1997
系统由真空便器、收集柜、污水泵、水喷射器及相应的真空污水管系组成
标准真空收集系统耗水 1.2 升，利用重力落差的便器耗水 10 升左右。
与瑞典 evac 公司合作
两种派生型真空收集系统：
简化型，采用真空泵取代原物水泵和水喷射器，收集柜为负压式容器，使得整套系统
极其紧凑，适用与空间特别狭小的场合。
收集-处理型，将标准型的真空手机系统与生化法生活污水处理装置结合，可在人员较
多的舰船上使用，该装置的曝气柜兼作真空系统的收集柜，采用特殊的措施，对高浓度的
生活污水作生化处理。
研制成的 WCV 型生活污水收集-处理装置已装备在我国海军导弹驱逐舰上应用数年。
国产的真空便器本体为玻璃钢制品，外涂彩色聚四氟乙烯，采用电磁阀控制冲洗水量，适
用于在汽车和火车上使用。
生活污水真空收集系统的使用在国内尚属起步阶段，国外已有冲洗水量仅为 0.2 升的新一
代生活污水收集装置，与生活污水真空收集系统配套的接收设施不完善。
3、雪龙号船生活污水收集处理系统应用 赵勇 中国极地研究中
心
真空收集的优势：
1、 管系布置方便，相比重力收集使用的管子小，不受排污管上下高低的影响，具有很大
的灵活性。
2、 节约水源，真空便器的冲水量为 1.25l-1.5l/次，普通便器为 10l/次。
3、 厕所无异味
所有的真空便器是连在一起的，在真空便器后安装隔断阀可以有效的切断故障便器与真空
系统的联系，降低一直真空便器发生真空泄露造成的影响。
系统在设计中将整个系统分成 4 个支路，每个支路上加装真空隔膜阀，在调试的时候可以
按支路调试，避免调试时管路发现泄露造成整个系统瘫痪。
4、居民小区污水真空收集系统的设计 段金明 厦门集美大
学环境工程研究所
黑水、灰水分流式真空收集系统
黑水、灰水合流式真空收集系统
缺水地区宜采用黑水、灰水分流式真空收集系统;普通居民区宜采用黑水、灰水合流式真
空收集系统, 直接利用建筑内部原有的重力式排水管网, 无需额外的费用; 高层建筑群宜采
用黑水、灰水分流式真空收集系统, 可以避免阀井过大、不切实际的情况;别墅群和国外的
居民区情况极为相似, 可考虑采用黑水、灰水合流式真空收集系统, 2~ 4 栋别墅共用一个阀
井; 若考虑用收集的高浓度粪便制造高效有机复合肥, 则选用黑水、灰水分流式真空收集系
统。
污水真空收集需要设真空泵、真空罐、真空接触启动装置以及真空界面阀的监控系统与信
号电缆，会较大地增加系统的投资和运行管理费。
5、污水收集系统真空容积对污水泵的影响分析 孙长江
目前船用真空设备及附件主要依赖国外进口。
管路系统的真空度的大小与系统及设备有很大的关系, 真空度过小, 因管路系统与外
界的压差小难以有效地输送污水, 真空度过大则对污水泵、喷射器、卫生器具、管系等的
结构和密封要求高, 在工艺上难以做到。
一般情况下, 收集系统的压力为- 30 ~ - 60 kPa,
当绝对压力高于- 30 kPa时, 系统发出低真空报警信号。
生活污水真空收集系统目前已在船舶中得到了广泛的应用, 真空容积是真空收集系统
的重要指标之一, 决定了污水泵的启动时间、启动次数,同时影响到能同时使用的卫生器具
的数量。
由于船舶使用人数、马桶配置数量的不同, 在使用的高峰时段可能对污水泵的启
停造成不同的影响, 污水泵和喷射器的选用必须考虑整个系统的设置和实际使用情况, 才
能使生活污水收集及处理系统的各项性能指标达到最优状态。
6、真空排水在排水系统中的设计理论研究 陈丽琴
该系统的应用领域相当广泛：
①公共建筑同层排水，摆脱了相邻楼层间的束缚，避免了由于排水管道侵占下层
空间而造成的一系列麻烦和隐患；
②大型公共地下建筑排水，可实现向上排水或同层排水，提高了地下各层使用空
间和使用功能的任意转换，有效断绝排水系统异味的产生；
③生态排水系统，主张生活废水的源头分类和源头控制，即将人体排泄物单独收
集和资源化，生活废水进行分散的和接近源头的处理以避免远距离输送和不同
来源的废水的混合以及输水管网的高用；
④水源保护区、地下水位高的区域，避免污水渗漏污染水源，在地下水位高的地
区也可避免地下水反渗入污水管道，造成污水厂负荷增加；
⑤生态敏感区、沙地、滨水地区，埋深浅，开挖量少；
⑥邻近湖海度假区、风景区排水系统，系统尺寸灵活，可用于污水流量大的地区；
⑦新开发区域、市政排水不能一步到位的房地产开发区，真空排水系统无需化粪
池、污水检查井及提升泵站等附属构筑物，施工安装快捷。
当社会折现率取8%时，真空生态排水系统的经济净现值远大于传统重力排水系统。
因
此，从经济角度分析看，真空生态排水系统在我国具有可行性。
在采用逐级提升的真空管道系统中，污水的最远输送距离可达约3000m。
7、真空排污系统输送机理及系统优化研究 段金明
真空排污系统技术在我国应用的还极少，尚未有相应的设计规范和标准，而且整个系
统大部分设备还依赖进口，设备投资偏大。
德国柏林的Tegel机场附近的Charlottenburg工程；为了减少铺设下水管道过程中的开
挖量，减少对周围环境的影响，采用了真空排污系统。
大多数的真空干管都铺设在狭窄道
路下，这套真空下水道系统总共连入了1900个用户端。
位于意大利威尼斯的Costruzioni Dondi工程。
1999年，威尼斯的SS.Giovanni E
Paolo医院的建设项目，需建立相应配套的污水收集系统。
最初尝试用重力下水道系统，但
由于施工过程中种种困难而不得不停止改用了真空下水道方案，整个系统共有53个用户端，
用户端采用的是3英寸的界面阀。
这主要是因为威尼斯是一个水城，管道埋深不能太大。
Costruzioni Dondi工程说明了真空下水道是威尼斯城唯一行的污水收集方案。
我国要推广应用室外真空排污技术，需要解决的关键技术大致有：
① 确定系统设计计算的理论基础、计算原理和方法；理论基础为气液两相管流，重
点研究污水在管道中运行的规律，寻找管道压力损失计算模型，以此为基础，优
化确定系统的真空度、各种规格管道的最大设计流量、系统最大收集半径，从而
确定系统真空设备的规格型号。
② 选用合适的管材、管道敷设方式（优化）与真空站设备；
管道的密封性对系统的正常运行影响极大，应选择气密性、抗腐蚀性好的管材。
而且应考虑管道的经济性、工作压力、外部荷载、连接方式、安全卫生、耐热性、施
工维护等问题。
当真空管网的最大压力损失小于4米高水柱时，选用水环式真空泵；而当真空管网
的最大压力损失大于4米水柱时，选择滑阀型式真空泵、旋转片式真空泵等具有更高真
空度的真空泵。
然后，根据真空泵抽气量初步确定真空泵型号。
最后通过真空泵的抽
气时间来校核真空泵是否满足系统工作要求。
③ 研制真空接触启动装置和真空监控系统。
固定式地面真空卸污系统可抽吸、输送旅客列车污物箱中的污水、粪便，能方便
污
水集中处理，避免污染环境，该系统自动化程度及作业效率高，在欧美国家已得到应
用，
国内尚处于研究开发阶段。
采用逐级提升输送布管技术，真空站的真空度长期维持在0.05～0.07Mpa，污水可
被提升4～5.5m，最远输送距离可达3～4公里。
对国外相关资料及成果进行消化、整理，并结合科研组的研究，结合本文研究成
果，编写了《真空排污系统设计规范》。
该《规范》主要针对室外真空排污系统而提
出的，基本涵盖了对系统设计的总体要求及有关气液动力学设计、真空管网设计、真
空站设计、污水真空收集阀井设计、管网压力检测系统设计以及真空排污系统安装、
测试和校验等内容。
8、真空系统在船舶污水收集中的应用 邵晓华 中国船舶重
工集团公司
主要技术问题：
1、 真空度一般控制在30%-60%，不宜过高或过低。
这与几个因素有关：
（1）马桶冲洗需要系统，当系统真空度过小时，马桶冲洗时污水流速也过小，排污阀
关闭时，会产生没有将污物排泄干净的情况，很容易因为污物阻塞在排污阀的阀
芯和阀壁之间，导致排污阀关不死，产生系统漏气现象.
（2）系统真空度小时，污水在管道内的流速也小，污物的输送能力差，容易形成污物
淤积，影响管道通畅.
（3）真空泵或喷射泵的抽气能力与系统的真空度有关，真空度越低，抽气能力越大.若
系统真空度过大，真空泵/喷射泵的抽气流量会很小，需要增加真空泵/喷射泵的配
置，系统不经济.
（4）马桶的空气耗量冲洗马桶时，马桶的空气耗量与大气压和管系内的真空压力差有
关，真空度低时，空气耗量小，真空度高时，空气耗量大.若系统真空度大于60%
时，马桶的空气耗量将成倍增加，提高了真空泵/喷射泵的抽气要求.
（5）控制马桶冲洗时产生过大的噪音真空度越大马桶冲洗时动能越大，同时产生的噪
音也越大，过大的噪音会影响人员的身心健康，所以需控制系统的真空度不大于
60%.
2、 系统真空容量的适配性
真空系统收集能力主要与真空泵、喷射泵抽吸空气的能力有关；真空系统的运行稳定
性与收集系统的管系容量有关，管系容量越大，真空系统运行越稳定.
3、 管系设置原则
真空污水收集系统由于采用负压收集，管路可以随意布置，为保证系统中的便器正常运行，
且尽量减少相互干扰和影响，管系的设置需遵循一定的原则.
9、中国船舶生活污水处理技术发展概况 郁敏奇
十多年来, 我国船用生活污水处理技术有了很大发展, 形成了比较的产品系列, 有的产品获得
了国家专利, 产品生产初具规模, 其中WCH型和WCB型装置的年销量达一百多台, 同时, 随着陆
上船舶生活污水处理厂的建成, 可以满足各种船舶和海洋工程对活污水的要求。
10、真空排水系统标准化初步研究 范红兵
真空排水系统作为一个新兴的排水技术，与重力排水系统相比，其具有许多优点：
（1）真空系统摆脱了重力的局限性，可以对污水进行提升，从而使布置管道更具灵活性；
（2）管道无需铺设在马路中央，无需设置大量检查井，减少了对环境、景观的破坏；
（3）真空系统管径较小（90～250mm），且每100m左右只有0.2％的坡度，可将埋深控制在
0.5～1.0m左右，施工简单、快速、方便；
（4）对于真空管道的维修无需进行大面积的挖掘，依据监控系统可以准确定位；（5）真空界
面阀的维修、更换简单易行，且不影响整个系统的运行；
（6）整个真空系统是一个密闭的系统。
污水在传输过程中没有任何的气味溢出。
即使管道有裂
缝，由于管道内是负压，因此只会将污水往里吸而不会有泄漏。
不会造成环境的污染；
（7）污水在管道内的传输速度快，不会有堵塞。
同时，污水不会大量聚积在管道内，不会导致
细菌滋长；
（8）由于采用压力流，排水系统管径较重力系统小二到三档；由于锯齿形布管，埋深较小，故
节省投资、缩短工期；
（9）由于整个系统均采用压力管且全程监控，故系统寿命长，可靠性高。
但是，同时，不可否认，与重力排水系统相比，室外真空系统也存在以下缺点：
（1）整个系统除真空排水管外目前大部分依赖进口，设备投资偏大；
（2）该系统的大量运用仅限于欧美地区，目前国内建成并投入运行的只有上海F1赛场等几家，
缺乏符合国情的设计、施工经验；
（3）运行期间，真空度的保持需要一定的电力消耗，故运行成本较高；
（4）该系统对管道的气密性要求较高，对施工的质量要求更高。
本文结合实验室对真空排水系统多年基础研究的资料以及国内真空排水的发展情况，对真空排
水技术的标准化作了初步研究，以期充分发挥真空排水技术的优势。
首先，对真空排水系统相
关术语进行了统一。
然后，针对国内真空排水系统的相关设备和材料如，界面阀、真空便器、
的发展情况，对其给出了一些定性的要求，这些要求可作为相应的产品标准的参考。
最后，对
真空排水系统的水量和水力计算进行了研究，其中也包含了管道铺设论述。
特别的，在进行水
力计算研究之前，通过实验室装置研究了真空污水管道内的污水运动流型。
实验表明：
①真空
管道内二相流流型随气水比改变而改变，通过控制气水比可得到不同的流型；②随着气水比的
增大，真空管道内摩擦损失更大。
5.2本文不足之处
真空排水系统的标准化工作在国内刚刚起步，其本身就是一个长期的过程，再加上国内关于真
空排水系统的研究较少，仅结合实验室的基础资料，所以真空排水系统的标准化工作比较困难。
本文标准化研究工作有如下不足之处：
（1）限于经验，真空排水系统的施工、安装、检验和操作维护等标准化工作本文没有涉及，而
这恰恰又是标准化工作必不可少的部分。
国内相关规范虽只是规定了重力流管道的相关施工检
验规范[42]，但由于具有相通性可从中吸取必要的部分。
（2）国内关于真空排水系统的关键部件的开发研究力度不够，系统噪声较大，这些由于在技术
上没有突破，所以标准化工作难以深入，借鉴过多。
5.3研究展望
占有更多的真空排水系统的相关资料是进行标准化工作的必备前提。
国内应对真空排水系统的
监测和气动阀件等关键技术加大研究攻关力度，这样在不依赖于设备进口的情况下，国内标准
化工作才真正的显示出意义。
11、节能型洁具真空吸排系统的研究 郭钟华
目前的真空洁具系统由于在工作时冲洗力设定为固定值，真空抽吸时间按最大污物量设定，对
于高频率的中、低污物量冲洗作业而言，存在空气消耗量的浪费。
为了节约能源，论文致力于
研究一种根据实际污物量实时无级调节冲洗力以满足冲洗和节能要求的真空吸排系统。
围绕这
一目标，论文提出了通过调节真空度改变洁具冲洗力的新构想。
为了实现这一构想，系统采用
调节供气时间的方法来调节真空度和空气耗量，以实现适应负载的冲洗力调节。
因此，该文在
节能型洁具真空吸排系统的总体构成、污物量测量与冲洗力调节技术、真空系统供气量与输出
力的关系、真空发生器回路的能效分析、真空系统吸排气测试技术、真空建立和污物输送模型
和节能量测试等方面进行了深入研究并取得了相应成果。
（l）该研究己完成人工污物的排污试验，得出了基本的物理规律。
然而，实际的真空洁具还需要
考虑很多具体的因素，如安装在高速列车上的洁具系统要求机械装置零部件的连接强度必须能
承受一般正常工况下列车的振动且电控系统能承受各向振动，因此有必要结合具体的应用场合，
对机械结构、电控和气动系统做进一步的校核和优化设计。
（2）由于人体污物的特点，固体污物的冲洗不能单纯依靠真空抽吸力来实现，而是借助适量水的
润滑作用来获得更好的冲洗效果。
因此，是否可以结合传统洁具和真空洁具各自的优点，使各
自的优势得到最大程度的发挥，不仅有利于交通工具等特殊生活环境中人们的基本需求，更可
以推广至人们的日常生活中，收到良好的社会效益和生态效益。
12、基于船舶VDT 技术的移动厕所开发研究 葛志祥
船舶真空海水淡化机（ 即造水机） 的工作原理是VDT 移动厕所处理技术的基础。
造水机的
原理是通过喷射泵造成装置中90~ 94%的真空度, 此时海水对应的沸点降为45 ~ 35 !
, 然
后利用低温废热（ 主要是主机冷却水） 对海水进行加热至沸腾, 从而产生水蒸汽, 再通过
冷凝器将水蒸汽冷凝成淡水并收集至淡水舱。
利用造水机原理结合船舶生活污水烘干处理技术, 研发出的移动厕所—VDT 厕所能将污水
中的液体部分蒸发成汽体后直接排大气, 而留下的固体干燥物可用作有机肥料, 从而达到
污水零排放的目的。
为了将造水机原理与污水收集相结合, 并使整个移动厕所装置更加紧
凑, 污水的收集必须采用真空收集法, 亦即安装真空坐便器，两者结合后的VDT 移动厕所
装置如图2 所示。
参照远洋货船, 船舶造水机每天可生产淡水约20~ 25 m3 , 以此类推, VDT 移动厕所每天
可处理污水达几十吨之多。
据国外的一些资料统计, 远洋船舶船员每人每天产生的黑水（
粪便污水） 量约为14L, 当采用真空坐便器收集黑水时, 污水量大大减少, 每人每天产生的
粪便污水量将不超过10 L 。
环境保护是当今社会共同的目标, 随着水资源短缺及环境污染
的日益严重, 生活污水的收集和处理将成为重大问题。
综上所述, VDT 移动厕所的处理技术在理论上完全可行, 具有多项重大突破, 一旦实现,
应用前景非常明朗。
缺陷是, 在严寒地区节能使用可能受限, 外供能源时方可正常使用,
这样虽然不节能了, 但是环保和收集处理等功能同样发挥。
一体化污水提升装置在地铁中应用的探讨 高建
真空排水系统按其作用的范围可以分为室内真空系统和室外真空排水系统[ 2] 。
真空排水系
统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。
但应该注意的是真空污水提
升系统噪声大、稳定性不高; 真空排水管路系统要求较高的密闭性, 对施工安装质量要求
较高; 其次, 真空接触启动装置是一项关键技术, 整个系统的安全运行取决于它的稳定性
和可靠性, 所以对真空接触启动装置的开发与研究也是目前所面临的技术难题;再就是为维
持系统的真空需要一定的电耗, 增加运营成本[ 3] ; 另外, 真空污水提升系统对日常维护、
保养人员的技术水平要求较高。
这些因素就限制了真空污水提升系统在地铁站排水中的大
规模使用。
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