[發明專利]一種用于市政污水收集的真空排水系統技術與裝置

在審

• 申請號: 201310576518.5
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN104652573A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 范彬;楊文元
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心;江蘇邨鎮水務技術服務有限公司
• 主分類號: E03F1/00
• 分類號: E03F1/00;E03F3/02;E03F5/22
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于市政排水技術領域，具體涉及一種利用真空排水技術對小區污水進行收集和排放的系統技術。

背景技術

小區污水收集是市政排水和污水處理的重要環節，其目的是將小區內的多個排水單位所排放的污水進行收集并輸送至主干管道排放或通過污水處理設施進行處理后排放。常規的小區污水收集技術為重力排水技術，即借助水的自重使各個排水單位所排出的污水進入收水支管并匯流至收水干管以達到對小區污水進行收集的目的。重力排水技術的應用存在盲區，難以做到對市政污水的全收集。一種情況是，部分排水單位地勢較低，污水不能自流進入干管；另一種情況是重力排水管徑大、管道埋深大，一些小區內因地質以及地面建筑物、道路等因素不具備鋪設重力排水管道的施工條件。采用真空排水技術可以實現上述重力排水盲區內的污水收集。真空排水技術系統通常由集水箱、真空閥、真空管道、真空罐、真空泵站及控制系統等組成。其排水原理是是利用真空泵等真空發生源在真空管道系統內形成負壓，當連接真空管道與集水箱的真空閥開啟時，集水箱中的污水在真空抽吸作用驅動下進入真空管道并流向真空污水收集終端，最終通過污水泵等從真空排水系統內排出。水在真空管道內傳輸的阻力包括水力自重和沿程管道阻力。為保證進入集水箱中的污水能夠順利通過真空管道系統排出，在連接集水箱的真空管道末梢必須始終保持一定的剩余負壓，通常在在-10kPa以下。

根據真空發生源及其排水方式的不同，可以將真空排水分為真空保持式和在線真空式兩種形式。前者在真空泵與真空管道之間須設置真空罐以儲存真空能量，利用真空泵抽吸真空罐內空氣，使真空罐內形成負壓，進而驅動與真空罐相連的真空管道內的污水向真空罐匯集，然后通過排污泵再將真空罐內的污水排出，在此過程中污水并不進入真空泵；后者是利用特制的真空泵直接抽吸真空管道內的氣水混合物，并將其排出真空系統，在此過程中污水需要從真空泵內通過。兩者各有優缺點。前者真空泵選型容易，市場上可供選用的成熟產品多，但系統復雜，后者系統簡單，但須采用專門的真空泵。二者為保證末梢剩余負壓所分別采用不同的策略。真空保持式主要是增加真空儲能罐的體積，而且通常需要對真空罐采取下沉式安裝，因此泵站占地大，施工難度高。在線真空式主要靠延長抽吸時間，但由于在線式真空泵依靠通過其中的污水對泵體冷卻，長時間抽吸空氣會導致泵體過熱。

發明內容

本發明的主要目的是吸收現有兩種真空排水方式的優點，同時克服二者的缺點。

水在真空管道內以不連續柱狀形式傳輸，兩段水柱之間保持一段空氣柱。每段水柱前行的動力均須由其前端面與后端面之間的壓差提供。當這一壓差不足以克服阻力及水柱自重時，真空排水即不能進行，這種情況一般在在管網末梢容易出現。

本發明的關鍵是在真空管道末梢設置連接空氣的排空管，并對排空管的啟閉進行控制，通過補入一定量的空氣增加水柱前端面與后端面的壓差，使得末梢水柱能夠順利前行。

本發明的內容包括：排空管及其補氣方法、集成泵站及其方法。

排空管1設置在管網末梢連接真空集水箱2與真空管道3的真空閥4的出水側5，排空管1通過一個單向的可控制啟閉的閥6連接大氣7，開啟閥6，空氣可以進入真空管道，關閉閥6，空氣則不能進入真空管道3，但無論閥6是否啟閉，真空管道3內的氣體或水均不能從排空管1內溢出。當真空閥4開啟后，若其出水側5的相對真空度過低時，開啟閥6，短暫時間后關閉閥6，作為優選，閥6每次開啟時間設定為5-15秒。一種控制閥6開啟的策略是，在真空閥4開啟期間檢測出水側5的真空度，當真空閥6出水側5的相對真空度大于設定值時開啟閥6，作為優選，當出水側5的真空度大于-2kPa時開啟閥6。另一種控制閥6開啟的策略是，在真空閥4開啟后，每延遲一設定時間，啟閉閥6一次，優選設定時間為5-15分鐘。