真空便器与真空排水在节水和污水源分离中的应用

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1、真空便器与真空排水在节水和污水源分离中的应用万若（北京）环境工程技术有限公司张健高世宝章菁1负压排水的历史及在污水源分离中的现代意义12系统基本原理与组成13负压便器的形式与安装23.1负压便器的基本形式23.2负压便器安装34负压管道与负压站75负压便器与负压排水应用于节水与污水源分离115.1负压便器与负压排水用于单独收集高浓度粪尿115.2粪尿分离负压便器与负压排水用于单独收集高浓度粪尿115.3分质负压排水125.4不同排污模式的用水与排污量分析135负压便器与负压排水应用于节水与污水源分离1负压排水的历史及在污水源分离中的现代意义在十九世纪下半叶，欧洲大陆在城市排污、

2、排水的模式上曾有过激烈的论战和不同的尝试。传统的粪尿收集、清运与农业利用是此前城市排污的基本形式，粪尿作为肥料的销售收入是支撑这一模式的一个重要经济来源。自来水供水的改善、冲水马桶的普及使排污量数十倍地增加，原有的粪尿收集、转运设施无法再满足新的要求，厕所废水开始与其他城市废水（生活杂排水、雨水）一并进入地表水。这一背景下，荷兰人发明了第一个负压废水收集系统，并在欧洲大陆多个城市得以实施。该系统采用铸铁管道进行污水的负压输送，用蒸汽机驱动负压泵产生收集罐中的负压。除阿姆斯特丹外负压排水当时在多个地区和城市得到过应用，如巴黎、柏林等，到了1906年阿姆斯特丹有近5000个厕所与负

3、压排水系统相接。之后，负压排水在城市排水中被重力流下水道和污水泵站所取代，并成为全球城市排水的唯一模式。负压排水本身仅在乡村、海滨、水源保护地等作为一个经济技术上有优势的替代方案得到应用并延续至今。二十世纪50年代以来，在重力流混合排放的前提下西方国家进入大规模的污水处理和污泥处置阶段，耗资巨大并达到很高的技术水平。进入上世纪90年代，节水、污水资源化和可持续发展成为重要议题，西方业内开始对既成的污水系统及其全球的普及性开始深刻反思。人的粪尿量虽然仅占污水总量的约1%，但却约占污水中有机物总量的60%，N、P的90%以上。混合排放不仅浪费水，而且在污水处理与资源化上产生一系列问

4、题。混合排放模式不仅无法回收粪尿中的能量，而且还造成营养盐几乎永久性的流失。在首次应用负压排水一百二十多年后，Otterpohl等再次将负压排水应用于不同污水成分的源分离和粪尿的单独收集，在一个三百多人的小区进行示范 。负压便器收集的粪尿与厨房垃圾一起，通过发酵回收能量，残余物用作肥料，而生活杂排水则通过人工湿地进行处理。方案的实施与分析显示在新的边界条件下（节水、污水控制与资源化）负压源分离模式具有明显的环境效益与经济效益。2系统基本原理与组成155负压便器与负压排水应用于节水与污水源分离负压排水系统的基本原理是以负压为驱动力，来进行污水的抽吸与输送。通常的负压工作压力为-5

5、5~-65kPa。负压排水系统由三个基本单元构成：污水收集单元、负压管道单元和负压站单元。污水收集单元包括污水收集器具和负压阀，污水收集器具可以是地漏、洗手盆、洗浴盆，也可以是负压便器等，通过开启负压阀，污水收集器具收集的污水被抽吸到负压管道中。负压站单元主要有负压收集罐、负压泵、污水泵及自控等部分组成，负压泵在负压收集罐中产生并维持所设定的负压。负压管道连通污水收集单元与负压收集罐，污水经负压管道的传输进入负压收集罐，罐内收集的污水最后经污水泵排出。负压排水应用于污水的源分离时，高浓度废水在不与其他低污染负荷的废水混合之前，通过负压系统被收集和输运。典型的应用是通过负压便器，

6、将生活污水中主要的污染物和营养盐来源---粪与尿，通过负压便器单独收集，同时，利用负压的抽吸力达到便器的高效节水。污染负荷低的杂排水，可通过重力流或单独的负压管道收集，然后就近处理，作为地表景观水或绿化用水，以实现资源化。3负压便器的形式与安装3.1负压便器的基本形式负压便器与传统便器排污的根本区别在于，传统便器排水的驱动力主要是水的静压，而负压便器排污的驱动力是负压，后者的驱动力是前者的几十倍，这也是负压便器能够有效节水的主要原因。负压便器分为粪尿分离式和混合式。粪尿分离式负压便器设有排粪口和排尿口，粪、尿通过不同的排污口排出。混合式负压便器则仅有一个排污口，粪、尿混合由该排

7、污口排出（参见图1，图2）。粪尿分离式和混合式负压便器，每种便器可制成坐式与蹲式。粪尿分离式负压便器通过重力或负压，可以实现尿液的单独收集，主要含氮、磷的尿液，可采用不同与粪便的工艺进行回收。粪尿分离式负压便器还有更节水的意义，小便如厕后，仅需要对小便区冲厕。由于尿液的流动性好，通过小通道径的液封单独排出，小便冲厕耗水可减少到约0.1升。所以，即便是在采用粪尿混合处理对策时，也可以采用粪尿分离式负压便器，先单独收集尿液，再与粪便水混合，这样，粪尿的排污总量会低于混合式负压便器。155负压便器