本书介绍了真空排水系统的基本概念、发展历史、分类、应用概况及适用范围；展示了两种真空排水终端及其专用阀件；阐述了真空排水管道的设计原理、流体及流动特性、逐级输送机理与真空排水管网的设计方法；论述了真空排水管道的气?液两相流体模型及其数值模拟技术与常见真空泵站的设备选型方法，对系统能耗进行了分析；通过设计实例，简要介绍了交通领域的真空集便装置，扩展介绍了真空收运技术在城市垃圾收集上的应用；附录给出了真空系统的常用数据、长途客车真空卫生间标准（草稿）及室外真空排水系统设计实例中的管网设计图。本书使读者对真空收运系统有更具体、清晰的认识。本书可作为高等学校环境工程、给排水等专业的本科生及研究生的参考读物，也可供从事市政工程、给排水工程的工程技术人员阅读。

周敬宣，华中科技大学科学与工程环境学院环境工程系教授，博士生导师。从事环保设备、噪声控制、生活垃圾分类收运研究；在战略环境评价、环境规划理论的教学与科研中有所积累。完成五十多项科研课题，取得一批成果。对环保节水真空厕所及污水收运系统进行了长期研究，有两项成果通过湖北省、武汉市科委组织的专家鉴定，获得三项国家发明专利、四项实用新型专利。编写《环境规划新编教程》《中国战略环境评价若干关键问题的探讨》《环保设备及课程设计》《环境与可持续发展》《可持续发展与生态文明》等书，在国内外重要刊物上发表学术论文百余篇。李旻，就读于华中科技大学环境科学与工程学院，于2006获得学士学位，硕博在读期间师从周敬宣教授，并于2011年获得博士学位。在校期间一直从事真空排水系统基础理论和应用技术的研究，以第一作者的身份发表论文十余篇。2011—2012年，在中信建筑设计研究总院从事建筑领域环保工作；2012年4月至今，在济南轨道交通装备公司环保工程研究所从事真空排水系统及相关领域的科研和设计工作。

第1章真空排水系统概述(1)
1.1基本概念(1)
1.2真空排水系统的发展历史(3)
1.3真空排水系统的分类(4)
1.4真空排水系统的组成(7)
1.5真空排水系统的应用(8)
1.6真空排水系统的适用性(10)
第2章真空排水终端的原理与设计(15)
2.1概述(15)
2.2真空集水单元(15)
2.3真空便器(19)
2.4真空界面阀(21)
2.5真空排水终端的数学模型(30)
第3章真空排水管道的输送机理(36)
3.1概述(36) 第1章真空排水系统概述(1)
1.1基本概念(1)
1.2真空排水系统的发展历史(3)
1.3真空排水系统的分类(4)
1.4真空排水系统的组成(7)
1.5真空排水系统的应用(8)
1.6真空排水系统的适用性(10)
第2章真空排水终端的原理与设计(15)
2.1概述(15)
2.2真空集水单元(15)
2.3真空便器(19)
2.4真空界面阀(21)
2.5真空排水终端的数学模型(30)
第3章真空排水管道的输送机理(36)
3.1概述(36)
3.2真空排水管道内的流体性质(38)
3.3真空排水管道内的流动特征(39)
3.4污水的逐级输送机理(43)
3.5系统收集半径的估算(45)
第4章真空排水管网的原理与设计(48)
4.1一般设计流程(48)
4.2设计流量(48)
4.3气液比(51)
4.4室外系统的管路设计(53)
4.5室内系统的管路设计(59)
4.6管网水力模型及计算(61)
第5章真空排水管道的数值模拟(74)
5.1概述(74)
5.2真空排水管道的双流体模型(76)
5.3边界条件及处理方法(88)
5.4水平管道的模拟(91)
5.5锯齿形管道的模拟(94)
5.6U形提升管道的模拟(98)
5.7室内集水单元的模拟(101)
第6章真空排水泵站的原理与设计(105)
6.1真空站的类型及原理(105)
6.2设备选型方法(109)
6.3真空站的数学模型(114)
6.4系统能耗分析(115)
第7章真空排水系统设计实例(120)
7.1设计流程(120)
7.2设计实例一：某旅游度假村真空排水系统(120)
7.3设计实例二：某工业园真空排水系统改造(126)
第8章真空集便装置简介(136)
8.1概述(136)
8.2真空保持式集便装置(137)
8.3真空推拉式集便装置(139)
8.4真空在线式集便装置(140)
8.5其他形式的真空集便装置(141)
8.6应用实例：长途客车真空卫生间系统(141)
第9章真空垃圾收集系统简介(149)
9.1概述(149)
9.2国内外应用概况(149)
9.3工作原理(149)
9.4系统分类(151)
9.5系统特点(153)
9.6技术关键(153)
9.7收集范围(154)
9.8真空碎纸收集系统(155)
9.9应用实例(155)
参考文献(158)
附录A真空常用数据表(161)
附录B长途客车真空卫生间标准（草案）(163)
附录C设计实例—管网设计图

1.5 真空排水系统的应用
下面将列举几个国内外应用真空排水系统的典型案例：
（1）迪拜“棕榈岛”的真空排水系统
目前，世界上最大的真空排水系统是2008年建成投入使用的迪拜的“棕榈岛”（图1 7）的真空排水系统。系统目前服务于2000幢别墅，包括900个真空污水收集装置、40公里的真空管道和世界上最大的真空站。该真空排水系统将污水输送到“棕榈岛”的“躯干”部位的污水处理厂。处理后的污水不会排放到海里，而用于“棕榈岛”景观美化，灌溉花草，减少对脱盐水的需求。

图1 7 迪拜“棕榈岛”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医院的建设项目，需建立相应配套的污水收集系统。最初尝试用重力排水系统，但由于施工过程中种种困难而不得不停止改用了真空排水方案，整个系统共有53个用户端，用户端采用的是3英寸的界面阀。这主要是因为威尼斯是一个水城，管道埋深不能太大。Costruzioni Dondi工程说明了真空排水是威尼斯城唯一可行的污水收集方案。
（3）位于美国华盛顿州的西海岸工程
该海滨长6英里、宽2英里，西面是太平洋，东面是Greys海港。整个区域内还有很多的湖和沟渠。整个项目建于1994年，完成于1999年。由于区域被湖和沟渠分开，整个区域内建立了7个真空站，真空管线总长154千米，安装了5400个阀井为10000多家用户服务。
（4）马来西亚Langkawi酒店室外排水设计工程
马来西亚Langkawi酒店建在海上,基座用混凝土钢柱架在海平面5米以上,整个区域地势低洼，酒店地面标高比岸边平均低2至3米。传统重力管道铺设一是铺设湖底，带来污染隐患，违反了当地环境保护条例，二是在酒店内部设集污坑，由潜污泵输送至岸边市政管网，但管道铺设需有坡度同时也给整个景区带来负面影响。采用真空排水系统，将真空管道直接安装在桥架下，管径小，铺设任意灵活。真空站建在位于酒店背后的岸边，排除了业主对噪音和气味的顾虑，系统使用良好。
（5）上海国际赛车场真空排水工程
上海国际赛车场“上”字形赛道总长5.541 km（图1 8），最长的直道赛段为1175m，赛车场沿“上”字形赛道周边设置了固定卫生设施共29栋。由于赛车场地为软土地基，为确保赛道基础施工质量和赛道表面层的平整，不宜全部采用传统重力排水系统，确定赛车场内距离室外污水重力排水管道系统较远的22栋固定卫生设施采用室外真空排水系统。该项目由德国洛蒂格公司于2004年建设，整个真空排水系统共设2座真空站，分为两个独立的系统，总管长分别为1714m和1277m。

图1 8 上海国际赛车场排水系统
（6）广州白云国际会议中心真空排水系统
中心位于白云山国家风景名胜区西侧，总建筑面积31.6 万m2，由于卫生间和化妆间所在地下室位置的特殊性，如果采用传统的设集水井采用潜水泵抽升污水的方式,将会遇到异味、堵塞、渗漏、维护等问题，所以设计选用了室内真空排水系统。该系统由德国洛蒂格公司2007年建设。
（7）武汉东湖风景区真空卫生间项目
工程由华中科技大学设计并于2008年竣工，所采用的技术及产品均具有自主知识产权。项目位于武汉市东湖听涛景区内，总占地48m2；由真空站、男女真空卫生间构成，其中共有真空便器8套。风景区内珍贵树种繁多，原有公共厕所均为传统重力水冲厕所，耗水量大，污水处置困难，由于厕所在当时建造时没有考虑到的污水收集处理问题，造成景区周围环境有异味，给来访园区的游人造成不良的印象。真空排水系统的应用大大缓解了这一问题。
（8）常州市滨河生活带真空截污工程
工程位于常州市北市河自西园村闸至红梅桥2km滨河生活带，由清华大学等单位于2010年完成，该河段长约1km，有雨污合流管排放口28处。采用室外真空排水系统对各污水排污口排出的污水进行截流收集，经提升后输送至下游重力管网。
由于该工程设计方所开发的浮球式及压力感应式真空界面阀为初步加工产品，在实际应用时存在寿命短等问题，因此该工程在多个截污点设置电动式，浮球式及压力感应式真空界面阀各设置一座。室外集水单元的设计容量为50、75、100L三种。系统设计峰值流量为14.6m3/s，平均气液比为5.5。真空排水管道管材选用UPVC。真空站内设置SK-6水环式真空泵2台，80QW4-15-4立式排污泵2台，6m3真空罐一座。
监测结果表明，系统每小时负压漏损率<5%，每日截污量为50~220m3/d，室内突发噪声最大为91.9dB，室外为70.3dB，达到企业及城市区域标准，泵站周边未检出H2S及NH3气体，不存在臭气问题。根据“十一五”期间所实施的示范工程及相关配套工程计算，工程实施后示范区内实际截污率提升27.48%，由2007年的62.1%提升至89.58%，其中北市河真空截污工程提高截污率4.84%，拦截入河污染负荷：COD为2.84t/a，NH4+－N为0.489t/a，TP为0.071t/a，TN为1.28t/a。