本書介紹了真空排水系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展歷史、分類、應用概況及適用范圍；展示了兩種真空排水終端及其專用閥件；闡述了真空排水管道的設計原理、流體及流動特性、逐級輸送機理與真空排水管網(wǎng)的設計方法；論述了真空排水管道的氣?液兩相流體模型及其數(shù)值模擬技術與常見真空泵站的設備選型方法，對系統(tǒng)能耗進行了分析；通過設計實例，簡要介紹了交通領域的真空集便裝置，擴展介紹了真空收運技術在城市垃圾收集上的應用；附錄給出了真空系統(tǒng)的常用數(shù)據(jù)、長途客車真空衛(wèi)生間標準(草稿)及室外真空排水系統(tǒng)設計實例中的管網(wǎng)設計圖。本書使讀者對真空收運系統(tǒng)有更具體、清晰的認識。本書可作為高等學校環(huán)境工程、給排水等專業(yè)的本科生及研究生的參考讀物，也可供從事市政工程、給排水工程的工程技術人員閱讀。
周敬宣，華中科技大學科學與工程環(huán)境學院環(huán)境工程系教授，博士生導師。從事環(huán)保設備、噪聲控制、生活垃圾分類收運研究；在戰(zhàn)略環(huán)境評價、環(huán)境規(guī)劃理論的教學與科研中有所積累。完成五十多項科研課題，取得一批成果。對環(huán)保節(jié)水真空廁所及污水收運系統(tǒng)進行了長期研究，有兩項成果通過湖北省、武漢市科委組織的專家鑒定，獲得三項國家發(fā)明專利、四項實用新型專利。編寫《環(huán)境規(guī)劃新編教程》《中國戰(zhàn)略環(huán)境評價若干關鍵問題的探討》《環(huán)保設備及課程設計》《環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展》《可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)文明》等書，在國內(nèi)外重要刊物上發(fā)表學術論文百余篇。李旻，就讀于華中科技大學環(huán)境科學與工程學院，于2006獲得學士學位，碩博在讀期間師從周敬宣教授，并于2011年獲得博士學位。在校期間一直從事真空排水系統(tǒng)基礎理論和應用技術的研究，以及時作者的身份十余篇。2011—2012年，在中信建筑設計研究總院從事建筑領域環(huán)保工作；2012年4月至今，在濟南軌道交通裝備公司環(huán)保工程研究所從事真空排水系統(tǒng)及相關領域的科研和設計工作。
第1章真空排水系統(tǒng)概述(1)
1.1基本概念(1)
1.2真空排水系統(tǒng)的發(fā)展歷史(3)
1.3真空排水系統(tǒng)的分類(4)
1.4真空排水系統(tǒng)的組成(7)
1.5真空排水系統(tǒng)的應用(8)
1.6真空排水系統(tǒng)的適用性(10)
第2章真空排水終端的原理與設計(15)
2.1概述(15)
2.2真空集水單元(15)
2.3真空便器(19)
2.4真空界面閥(21)
2.5真空排水終端的數(shù)學模型(30)
第3章真空排水管道的輸送機理(36)
3.1概述(36)
3.2真空排水管道內(nèi)的流體性質(zhì)(38)
3.3真空排水管道內(nèi)的流動特征(39)
3.4污水的逐級輸送機理(43)
3.5系統(tǒng)收集半徑的估算(45)
第4章真空排水管網(wǎng)的原理與設計(48)
4.1一般設計流程(48)
4.2設計流量(48)
4.3氣液比(51)
4.4室外系統(tǒng)的管路設計(53)
4.5室內(nèi)系統(tǒng)的管路設計(59)
4.6管網(wǎng)水力模型及計算(61)
第5章真空排水管道的數(shù)值模擬(74)
5.1概述(74)
5.2真空排水管道的雙流體模型(76)
5.3邊界條件及處理方法(88)
5.4水平管道的模擬(91)
5.5鋸齒形管道的模擬(94)
5.6U形提升管道的模擬(98)
5.7室內(nèi)集水單元的模擬(101)
第6章真空排水泵站的原理與設計(105)
6.1真空站的類型及原理(105)
6.2設備選型方法(109)
6.3真空站的數(shù)學模型(114)
6.4系統(tǒng)能耗分析(115)
第7章真空排水系統(tǒng)設計實例(120)
7.1設計流程(120)
7.2設計實例一：某旅游度假村真空排水系統(tǒng)(120)
7.3設計實例二：某工業(yè)園真空排水系統(tǒng)改造(126)
第8章真空集便裝置簡介(136)
8.1概述(136)
8.2真空保持式集便裝置(137)
8.3真空推拉式集便裝置(139)
8.4真空在線式集便裝置(140)
8.5其他形式的真空集便裝置(141)
8.6應用實例：長途客車真空衛(wèi)生間系統(tǒng)(141)
第9章真空垃圾收集系統(tǒng)簡介(149)
9.1概述(149)
9.2國內(nèi)外應用概況(149)
9.3工作原理(149)
9.4系統(tǒng)分類(151)
9.5系統(tǒng)特點(153)
9.6技術關鍵(153)
9.7收集范圍(154)
9.8真空碎紙收集系統(tǒng)(155)
9.9應用實例(155)
參考文獻(158)
附錄A真空常用數(shù)據(jù)表(161)
附錄B長途客車真空衛(wèi)生間標準(草案)(163)
附錄C設計實例—管網(wǎng)設計圖
1.5 真空排水系統(tǒng)的應用
下面將列舉幾個國內(nèi)外應用真空排水系統(tǒng)的典型案例：
(1)迪拜"棕櫚島"的真空排水系統(tǒng)
目前，世界上較大的真空排水系統(tǒng)是2008年建成投入使用的迪拜的"棕櫚島"(圖1 7)的真空排水系統(tǒng)。系統(tǒng)目前服務于2000幢別墅，包括900個真空污水收集裝置、40公里的真空管道和世界上較大的真空站。該真空排水系統(tǒng)將污水輸送到"棕櫚島"的"軀干"部位的污水處理廠。處理后的污水不會排放到海里，而用于"棕櫚島"景觀美化，灌溉花草，減少對脫鹽水的需求。
圖1 7 迪拜"棕櫚島"全貌
(2)位于意大利威尼斯的Costruzioni Dondi工程
1999年，威尼斯的SS.Giovanni E Paolo醫(yī)院的建設項目，需建立相應配套的污水收集系統(tǒng)。最初嘗試用重力排水系統(tǒng)，但由于施工過程中種種困難而不得不停止改用了真空排水方案，整個系統(tǒng)共有53個用戶端，用戶端采用的是3英寸的界面閥。這主要是因為威尼斯是一個水城，管道埋深不能太大。Costruzioni Dondi工程說明了真空排水是威尼斯城可行的污水收集方案。
(3)位于美國華盛頓州的西海岸工程
該海濱長6英里、寬2英里，西面是太平洋，東面是Greys海港。整個區(qū)域內(nèi)還有很多的湖和溝渠。整個項目建于1994年，完成于1999年。由于區(qū)域被湖和溝渠分開，整個區(qū)域內(nèi)建立了7個真空站，真空管線總長154千米，安裝了5400個閥井為10000多家用戶服務。
(4)馬來西亞Langkawi酒店室外排水設計工程
馬來西亞Langkawi酒店建在海上,基座用混凝土鋼柱架在海平面5米以上,整個區(qū)域地勢低洼，酒店地面標高比岸邊平均低2至3米。傳統(tǒng)重力管道鋪設一是鋪設湖底，帶來污染隱患，違反了當?shù)丨h(huán)境保護條例，二是在酒店內(nèi)部設集污坑，由潛污泵輸送至岸邊市政管網(wǎng)，但管道鋪設需有坡度同時也給整個景區(qū)帶來負面影響。采用真空排水系統(tǒng)，將真空管道直接安裝在橋架下，管徑小，鋪設任意靈活。真空站建在位于酒店背后的岸邊，排除了業(yè)主對噪音和氣味的顧慮，系統(tǒng)使用良好。
(5)上海國際賽車場真空排水工程
上海國際賽車場"上"字形賽道總長5.541 km(圖1 8)，最長的直道賽段為1175m，賽車場沿"上"字形賽道周邊設置了固定衛(wèi)生設施共29棟。由于賽車場地為軟土地基，為確保賽道基礎施工質(zhì)量和賽道表面層的平整，不宜全部采用傳統(tǒng)重力排水系統(tǒng)，確定賽車場內(nèi)距離室外污水重力排水管道系統(tǒng)較遠的22棟固定衛(wèi)生設施采用室外真空排水系統(tǒng)。該項目由德國洛蒂格公司于2004年建設，整個真空排水系統(tǒng)共設2座真空站，分為兩個獨立的系統(tǒng)，總管長分別為1714m和1277m。
圖1 8 上海國際賽車場排水系統(tǒng)
(6)廣州白云國際會議中心真空排水系統(tǒng)
中心位于白云山國家風景名勝區(qū)西側(cè)，總建筑面積31.6 萬m2，由于衛(wèi)生間和化妝間所在地下室位置的特殊性，如果采用傳統(tǒng)的設集水井采用潛水泵抽升污水的方式,將會遇到異味、堵塞、滲漏、維護等問題，所以設計選用了室內(nèi)真空排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)由德國洛蒂格公司2007年建設。
(7)武漢東湖風景區(qū)真空衛(wèi)生間項目
工程由華中科技大學設計并于2008年竣工，所采用的技術及產(chǎn)品均具有自主知識產(chǎn)權。項目位于武漢市東湖聽濤景區(qū)內(nèi)，總占地48m2；由真空站、男女真空衛(wèi)生間構(gòu)成，其中共有真空便器8套。風景區(qū)內(nèi)珍貴樹種繁多，原有公共廁所均為傳統(tǒng)重力水沖廁所，耗水量大，污水處置困難，由于廁所在當時建造時沒有考慮到的污水收集處理問題，造成景區(qū)周圍環(huán)境有異味，給來訪園區(qū)的游人造成不良的印象。真空排水系統(tǒng)的應用大大緩解了這一問題。
(8)常州市濱河生活帶真空截污工程
工程位于常州市北市河自西園村閘至紅梅橋2km濱河生活帶，由清華大學等單位于2010年完成，該河段長約1km，有雨污合流管排放口28處。采用室外真空排水系統(tǒng)對各污水排污口排出的污水進行截流收集，經(jīng)提升后輸送至下游重力管網(wǎng)。
由于該工程設計方所開發(fā)的浮球式及壓力感應式真空界面閥為初步加工產(chǎn)品，在實際應用時存在壽命短等問題，因此該工程在多個截污點設置電動式，浮球式及壓力感應式真空界面閥各設置一座。室外集水單元的設計容量為50、75、100L三種。系統(tǒng)設計峰值流量為14.6m3/s，平均氣液比為5.5。真空排水管道管材選用UPVC。真空站內(nèi)設置SK-6水環(huán)式真空泵2臺，80QW4-15-4立式排污泵2臺，6m3真空罐一座。
監(jiān)測結(jié)果表明，系統(tǒng)每小時負壓漏損率
