東湖聽濤景區真空環保廁所系統的設計

2019-07-12

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污系統收集糞便污水 ,介紹了該系統的工藝流程及主要設備, 并詳述了系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污系統 。該真空廁所位于東湖聽濤景區碧潭觀魚景點內 , 總占地面積為 48 m2,由控制間 (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 。蹲便器采用真空排污,糞便僅需少量水沖洗 ,在負壓作用下通過真空管網排入真空集污罐 ,清潔無異味;當真空集污罐中的污水液位達到設定上限時報警 , 污水排入化糞池;小便斗 、拖把池 、洗臉池及地漏所產生的污水由重力排污管網直接排入化糞池 。

1  系統工藝流程及主要設備

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

真空廁所系統由真空站 、管網 、真空便器組成 。真空站內的主要設備有 :1個真空集污罐 ,用來存放臨時污水, 罐內設有料位計;1個真空儲能罐,其中分為控制腔室和執行腔室, 控制腔室為真空界面閥的打開提供穩定的動力, 保證控制氣路中的負壓大于真空界面閥開啟所需負壓 , 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臺水環真空泵 ;1個循環水箱,為水環泵提供水源 ,并將真空泵排出的臭氣過濾排出 ;1臺排污泵 ,用于將真空集污罐中的污水排入化糞池;1個電控柜,起主控作用 ;8個終端控制盒, 盒內以時間繼電器、繼電器等電氣元件組成,用于控制電磁閥和真空界面閥的啟閉 ;1臺備用發電機 ,用于停電事

故發生時維持系統的正常運行。同時, 主要設備均采取一定的隔振降噪措施 。真空廁所系統工作過程包括抽吸過程、沖廁過程和排污過程。

① 抽吸過程

水環式真空泵是系統的主要動力源, 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制,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后, 使收集罐及儲能罐內仍能保持一定的真空度。系統中還設置了電接點負壓表 ,系統真空度可由其監測, 并控制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, 確保系統正常運行。

② 沖廁過程

需要沖廁時 ,使用者按下沖廁開關,電磁水閥打開 ,自來水通過便器中的噴嘴呈扇形高速沖水 ,同時電磁氣閥按終端控制盒設定的時間延時打開 , 使真空界面閥在負壓的作用下打開 ,糞便與沖水在負壓的作用下進入真空排污管網排入真空集污罐 ;電磁氣閥按終端控制盒設定的時間關閉, 則真空界面閥關閉, 隔斷便器與真空管網的通道,保證真空系統穩定 ;電磁水閥按終端控制盒設定的時間延時后停止供水。隨著電磁氣閥、電磁水閥和真空界面閥的每次開啟 ,進入管道的污水被逐級輸送 ,最終進入真空集污罐內。

③ 排污過程

經過多次沖廁過程后 ,進入真空收集罐內的污水液位到達設定的上液位時,料位計發出報警信號 ,操作人員打開排污球閥及電控柜面板上的排污泵啟動旋鈕 ,排污泵將真空罐內的污水通過排放管排至化糞池 ;當集污罐內的污水液位到達設定的下液位時 ,料位計再次發出報警信號, 操作人員關閉排污球閥及電控柜面板上的排污泵關閉旋鈕, 完成一次排污過程。

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,既便于更換管件, 又可防止噪音外傳并可保持室內整潔美觀 。由真空管道內流體的運動規律可知,對于向下坡度 >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范要求執行, 管道與支架接觸處使用橡膠墊片,以減小沖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

干管和主干管采用優質 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。靜升水頭損失等于高度差減掉管徑。糞便水與空氣兩相流的水頭損失計算可參考相關文獻, 并優選損失最小的設計方案確定管徑 。支管、干管直徑為 50 mm, 主干管直徑為 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, 保證系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

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


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