在東湖聽濤景區碧潭觀魚景點真空環保廁所的設計中采用了真空排汙係統收集糞便汙水 ,介紹了該係統的工藝流程及主要設備, 並詳述了係統管網和真空站的設計 、計算方法。東湖聽濤景區真空廁所設計采用了室內真空排汙係統 。該真空廁所位於東湖聽濤景區碧潭觀魚景點內 , 總占地麵積為 48 m2,由控製間 (即真空站)及男 、女廁所構成 ,男 、女廁所各有 4套真空便器, 共 8套 。蹲便器采用真空排汙,糞便僅需少量水衝洗 ,在負壓作用下通過真空管網排入真空集汙罐 ,清潔無異味;當真空集汙罐中的汙水液位達到設定上限時報警 , 汙水排入化糞池;小便鬥 、拖把池 、洗臉池及地漏所產生的汙水由重力排汙管網直接排入化糞池 。

1　 係統工藝流程及主要設備

真空廁所係統的功能模塊可分為三部分:水路 、氣路和電路 。其中,水路部分主要承擔汙水的收集 、輸送及排放 ;氣路部分主要負責真空的形成及汙物的收集 ;電路部分則對水路及氣路部分實現監控及自動控製。各部分之間的關聯和職能如圖 1所示 。

真空廁所係統由真空站 、管網 、真空便器組成 。真空站內的主要設備有 :1個真空集汙罐 ,用來存放臨時汙水, 罐內設有料位計;1個真空儲能罐,其中分為控製腔室和執行腔室, 控製腔室為真空界麵閥的打開提供穩定的動力, 保證控製氣路中的負壓大於真空界麵閥開啟所需負壓 , 執行腔室起儲能罐的作用 ,既可減少霧汽、雜物進入真空泵, 又可儲備真空能量 ;2台水環真空泵 ;1個循環水箱,為水環泵提供水源 ,並將真空泵排出的臭氣過濾排出 ;1台排汙泵 ,用於將真空集汙罐中的汙水排入化糞池;1個電控櫃,起主控作用 ;8個終端控製盒, 盒內以時間繼電器、繼電器等電氣元件組成,用於控製電磁閥和真空界麵閥的啟閉 ;1台備用發電機 ,用於停電事

故發生時維持係統的正常運行。同時, 主要設備均采取一定的隔振降噪措施 。真空廁所係統工作過程包括抽吸過程、衝廁過程和排汙過程。

①　抽吸過程

水環式真空泵是係統的主要動力源, 真空泵對真空收集罐 、真空儲能罐及管網進行抽吸 ,從而使其產生真空。水環式真空泵的動力由電機提供 ;水箱水位由水位計控製,使水箱水位保持在上 、下水位之間 ;真空泵有進氣口和出氣口, 進氣口通過真空單向閥與收集罐及儲能罐相連 , 真空單向閥的作用是在真空泵停止運行後, 使收集罐及儲能罐內仍能保持一定的真空度。係統中還設置了電接點負壓表 ,係統真空度可由其監測, 並控製真空泵的自動運行和停止,以保持收集罐、儲能罐及管網的真空度為0.05～ 0.07 MPa, 確保係統正常運行。

②　衝廁過程

需要衝廁時 ,使用者按下衝廁開關,電磁水閥打開 ,自來水通過便器中的噴嘴呈扇形高速衝水 ,同時電磁氣閥按終端控製盒設定的時間延時打開 , 使真空界麵閥在負壓的作用下打開 ,糞便與衝水在負壓的作用下進入真空排汙管網排入真空集汙罐 ;電磁氣閥按終端控製盒設定的時間關閉, 則真空界麵閥關閉, 隔斷便器與真空管網的通道,保證真空係統穩定 ;電磁水閥按終端控製盒設定的時間延時後停止供水。隨著電磁氣閥、電磁水閥和真空界麵閥的每次開啟 ,進入管道的汙水被逐級輸送 ,最終進入真空集汙罐內。

③　排汙過程

經過多次衝廁過程後 ,進入真空收集罐內的汙水液位到達設定的上液位時,料位計發出報警信號 ,操作人員打開排汙球閥及電控櫃麵板上的排汙泵啟動旋鈕 ,排汙泵將真空罐內的汙水通過排放管排至化糞池 ;當集汙罐內的汙水液位到達設定的下液位時 ,料位計再次發出報警信號, 操作人員關閉排汙球閥及電控櫃麵板上的排汙泵關閉旋鈕, 完成一次排汙過程。

2　 管網設計

2.1　管道布置方式

該工程將所有管道安裝在管溝中, 管溝深約為1m,既便於更換管件, 又可防止噪音外傳並可保持室內整潔美觀 。由真空管道內流體的運動規律可知,對於向下坡度 >0.2%的地勢 , 真空管道沿地勢鋪設。管道支架距管溝底部約 0.4 m, 支架間距嚴格按照規範要求執行, 管道與支架接觸處使用橡膠墊片,以減小衝廁過程給管道帶來的振動 。

2.2　管材選擇及管網結構參數設計

幹管和主幹管采用優質 UPVC管, 支管采用聚氯乙烯鋼絲軟管。糞便水在管內輸送的過程中會有水頭損失, 若管網設計不合理則可能導致無法將糞便水收集到真空站 。整個真空管線的總壓頭損失可看成靜升水頭損失和沿程水頭損失之和。靜升水頭損失等於高度差減掉管徑。糞便水與空氣兩相流的水頭損失計算可參考相關文獻, 並優選損失最小的設計方案確定管徑 。支管、幹管直徑為 50 mm, 主幹管直徑為 63mm。

2.3　真空管道的彎曲半徑

為減少管道在偏轉時水流的紊動, 保證係統的穩定性和安全性,管道最小彎曲半徑 (R b )應滿足下式[ 3]:

　R b /D=200 (1)

式中 　D———管道外徑

2.4　管道的連接方式

真空界麵閥與支管通過活結頭相接 , 支管與幹管之間通過活結式球閥相接 ,以便於檢修。為減小幹管工作對主幹管主流的影響 , 應采用順水三通(也稱 Y型三通, 見圖 2)連接 ,同時幹管應從主幹管上部接入 , 避免使用 90°正三通直接連接主幹管。管道間采用承插和法蘭相連接。