一、背景
很多情况下，常规的重力流加提升泵站以及压力管道排水难以满足特殊的应用要求，如大型公建和一些工业厂房中废水的集中收集，有同层排水要求的建筑，室内建筑空间有限的建筑，特殊地形的室外排水，有节水和分质排水要求的场合等等。
针对这些特殊的排水要求，我们自主开发了以负压为基础的EnviVac排水系列技术，主要包括不同形式的源头废水收集器具和真空管网及真空站系统。本文介绍该技术以及不同应用案例。
二、EnviVac源头收集器具
2.1便器
以节水和/或尿液分离收集为目的EnviVac便器有重力流粪尿分离便器、真空便器、真空粪尿分离便器，可为蹲式或坐式。
重力流粪尿分离便器池体前部是小便区，后部是大便区，小便区与大便区之间有隔离凸沿（图1）。粪、尿靠重力流汇入相应的收集器或集水井，之后进入真空管网。如此设计的尿液分离便器小便冲厕耗水降至0.3L以下，大便区冲厕耗水需3-5L。除节水外，尿液中含有污水中大部分的氮，分开收集可以给后续的处理与利用提供便利。
真空便器排污口所接入的真空管网的负压在0.3bar～0.6bar，冲厕时相当于有3m～6m水柱所产生的压力将便器中的污水推向出水口从而达到节水和收集高浓度废水的效果。真空粪尿分离便器在上述重力流粪尿分离便器的基础上大便排污管与真空排污管道连接。真空粪尿分离便器和真空粪尿混合排放的便器将大便冲厕耗水降至1.0L～1.5L并与真空管道直接相连，不再经过作为中间储槽的收集器或集水井（参见图2）。
图1EnviVac重力流粪尿分离便器示意图
图2EnviVac真空便器(左）真空粪尿分离器（右）示意图
2.2收集器GCC-1-00
收集器GCC-1-00是一种小型收集器，用于接纳同层排水侧出地漏排入的污水或者粪尿分离便器中的尿液（参见图3）。主要元件包括：收集器、液位感应、控制器和真空阀。收集器的污水达到设定液位后真空阀自动开启，将污水排入真空管道。该收集器体积小（φmm×mm），埋深浅，可满足同层排水的需求。
1收集器筒体2控制器3感应阀4真空管道
5球阀6真空阀7通气管
图3收集器GCC-1-00
2.3收集器GCC-2-00
收集器GCC-2-00直接放置在夹墙内地面上，可用于接纳多个洗手盆的污水或者壁挂式小便器的污水（参见图4）。其主要元件与排污方式与收集器GCC-1-00相同。
1收集器筒体2控制器3感应阀4真空管道
5球阀6真空阀7通气管
图4收集器GCC-2-00
2.4收集器GCC-8-00
收集器GCC-8-00可接纳多个洗手盆、小便器排出的污水或拖布池重力流后排式大便器排出的污水。主要元件包括：收集器箱体、感应阀、控制器、真空阀、放空阀等（图5）。
用水器具的排污先以重力流方式汇集流入收集器，达到设定液位后启动真空阀，将收集器内的污水抽吸进入真空管路。抽吸过程中，空气通过放空阀进入收集器，使收集器维持常压状态。
1收集器箱体2感应管3真空阀4控制器
5球阀6排污真空管7启动感应阀8报警感应阀
9放空阀10上进污口de侧进污口de
图5收集器GCC-8-00
2.5二次提升器VCC-D-00
为了降低系统能耗和提高真空管网内负压的稳定性，对于污水收集器较多的真空管网系统，真空管路一次性提升污水的高度一般控制在4m以内。有些应用场合需要提升的高度更高，这时可以采用二次提升器，利用真空的接力作用，将污水排入更高的真空管路中。
二次提升器由收集箱、提升节、真空阀及控制元件、真空排污管路几部分组成，其结构及连接如图6所示。
图6二次提升器VCC-D-00
1收集箱接口
2液位感应管
3感应阀
4控制器
5真空阀
6球阀
7取气口
8真空排污横管
9气路单向阀
10提升节
11真空阀
收集箱用于在常压状态下接纳重力流进入的污水（图6中未显示）。收集箱可根据排水器具的具体情况设计不同的形式。收集箱污水达到设定液位时，控制器使真空阀（11）开启，污水进入提升节；提升节中污水达到设定液位时或达到设定的进污时间时，真空阀（5）导通，污水继续提升进入真空排污横管。排污结束后，控制器控制真空阀自动关闭。
2.6SWC型集水井
室外真空排水可保持室内的重力流常规排水模式，各用水器具排水重力流汇集到室外的集水井，通过集水井内的真空收集装置，将污水输送到真空站。SWC型集水井结构见图7。
1—井室2—进污管3—真空阀
4—通风口5—出污管6—收集箱
图7SWC型集水井
集水井外形结构与常规排水检查井相同，井内安装收集器。污水以常规的重力流方式流入井中，通过收集器的入口进入收集箱内。当集水井液位达到预设高值时负压阀开启，污水进入真空管道。集水井保证一定的污水缓冲容积。当收集器发生故障，不能顺畅排水时，集水井的报警装置启动，可将报警信号传递到负压站中控室或住户；收集器同时具有手动旁路，可进行紧急排污。
三、应用案例简介
3.1同层排水
图8为某综合型五星级酒店采用EnviVac排水系统的解决方案。该酒店除客房外还拥有商场、旅游用品销售等配套经营项目和设施。三层有许多餐饮包间，二层是餐厅大堂。常规重力流排水遇到以下问题：包间下需要整体做降板，影响下层空间高度；如重力流排污管在下层吊顶布设，维修或可能的泄漏对二层的整体环境有影响；包间内地漏液封不严密，可能会造成排污管道内气味逸散。采用真空排水系统，排水管路在本层吊顶布设，维修通过设在同层的检修口进行，管道密封严密，无泄漏，对下一层餐厅的环境无任何影响；各用水器具以及地漏排污的真空阀在不排污时处于常闭状态，避免了排污管道内气味逸散。真空管路在三层吊顶布设，集中汇集至真空立管，同地下一层的厕间污水一起排放至位于地下一层的真空站污水罐。详见真空排污系统图8。
图8某大酒店真空排污系统图
3.2大型公共建筑的真空排水
宁波世纪东方商业广场项目为宁波市的重点工程，总建筑面积28万平方米，主要由大型百货、购物、大型超市、酒吧街、影院、美食休闲、娱乐等15个功能区组成的时尚商业中心。其中商业中心主楼占地2.94公顷，地上4层，地下2层，地下一层为部分百货和餐饮娱乐。该楼每层设计有5-6处卫生设施，空间分布分散。采用传统“集水坑+提升泵”方式需建多处集水坑，存在多处动力源的维护，以及多处排污口，如多点汇入一个公用的横管时，这个公用的管道需要足够粗的管径和一定的坡度，管路安装走向复杂、空间限制较多、绕开障碍物比较难。另外“集水坑+提升泵”方式，存在异味容易泄漏等环境问题，难以满足该建筑高品质卫生条件的要求。
鉴于以上存在的问题和该建筑的要求，地上一层、地下一层采用真空排水方案。考虑原有建筑设计要求，本项目中大便器、小便器、洗手盆、污水池、地漏等排水管穿楼板，在厕间下一层吊顶布设特制的收集器。收集器内收集的污水达到设定液位，真空阀自动开启，将污水排入真空管道，续批式的进入设在地下一层的真空站污水收集罐。污水收集罐的污水达到设定的排污液位，污水泵启动，将管内污水排出至污水管网，参见图9、10。
图9宁波世纪东方真空排污系统图
图10宁波世纪东方公厕间及真空排水设施
3.3天津翠金湖莲花岛别墅区真空排水
位于京津*金走廊间的翠金湖美墅岛项目占地面积公顷，水域面积高达50%。整个别墅区规划由4个独岛与5个半岛围绕巨大湖面合围。项目I期中的莲花岛独栋别墅区域将水体引入组团以达到亲水的目的。89套高档别墅因地形而建，前部为两层，后部为三层。污水在地下一层汇合后，由后院进入集水井。集水井内安装有真空收集器，当污水到一定液位后，真空阀启动，污水被抽吸进入真空管道。排入真空管道的污水续批进入真空站。真空站的污水收集罐所收集的污水达到一定液位后，污水泵启动，将罐内污水排出至商业区重力流管道，最终排至污水处理站集中处理。其排水系统参见图11。
图11翠金湖莲花岛独栋别墅区真空排水平面图
3.4污水分质收集与资源化
常规的排水系统是将不同来源的生活污水混合排放，然后集中处理。生活污水中大部分有机物和绝大部分氮、磷来自人粪尿。生态排水的理念将人粪尿与生活杂排水分离并进行能量回收和肥料利用，污染负荷低的杂排水与雨水分散处理后作为生态水来利用，进而实现污水的全部资源化。
在北京小汤山的兴寿镇东庄村的一个面积约2公顷的住区应用EnviVac进行了上述污水资源化的集中示范。项目中分别采用真空节水便器、真空粪尿分离便器和重力流粪尿分离便器，通过重力流、真空管道不同形式的组合实现的多样化的污水分质收集（参见图12）。
生活杂排水（灰水）通过室内的重力流排水管道进入上述SWC型集水井并通过室外真空管道将灰水集中收集后采用人工湿地进行净化。粪尿分离便器分离得到的尿液（*水）通过重力流管道进入*水收集井，经过一定的腐熟后直接用于农田。重力流粪尿分离便器收集到的粪便水（褐水）先进入褐水收集井，然后通过室外真空褐水管道集中收集。褐水管道部分直接接入室内，与真空粪尿分离便器的大便排污口和粪尿混合的真空便器排污口直接相连。集中收集到褐水与秸秆、家禽粪便混料后进入沼气罐，产生的沼气用于照明和做饭，沼液、沼渣用作农肥。
四、小结
高速城镇化以及建筑功能要求的不断提高对排水方案的要求也越来越多样化、个性化。污水控制、节水和资源回收也对常规的排水系统提出新的要求。利用负压作为驱动力的真空排水具有输水管井小，走向不受重力局限的特征，同时，对于高浓度人粪尿输送和收集也具有常规重力流加提升泵排水系统难以比拟的优势。
本文报道了所开发的多种与真空管网相连接的源头收集器具，通过实际案例介绍了EnviVac真空技术在实际应用中多种组合的可能性。尤其在以下几个方面真空排水可以作为常规排水模式的补充和替代方案：
（1）室内同层排水，
（2）建筑物内障碍物较多以及空间有局限的情况下的排水，
（3）复杂地形情况下的室外排水，
（4）污水源分离与分质排水。
注：本文收录于年《给水排水动态》期刊
张健,高世宝,章菁.真空便器与真空排水在节水和污水源分离中的应用.给水排水,8,34(2):96～99
张健,高世宝,章菁,等.生态排水理念与实践.中国给水排水,8,24(2):10～14
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