一种在线拔风-就地重力卸污的抽吸排污方法和装置

一、技术领域

本发明属于环境卫生的技术领域，特别涉及一种在线拔风-就地重力卸污的抽吸排污方法和装置。

二、技术背景

抽吸排污有时又被称为室内真空排污、真空源分离排污、负压源分离排污，是一种将便器等用户端卫生洁具连接在抽吸管道上的卫生排放方式，主要用于用少量水清洁便器等洁具并实现卫生废物高浓度排放与收集的环境卫生系统。本发明所说的卫生废水特指用来排放卫生废物的废水，所说的卫生废物包括粪尿与餐厨废物，但不包括洗澡、洗衣、厨房漂洗等洗涤废水。本发明所说的抽吸排污包含将卫生废水从室内卫生洁具转移至系统末端的储存、排放或处理利用地点的过程，但不包括末端的储存、排放或处理利用过程。当抽吸管道内的压强低于外界大气压时，连通便器与抽吸管道，便器内的废物废水被吸入抽吸管道并向远端输送，从而实现卫生排放的功能。与依靠水力自重实现管道输送的常规水冲式卫生排放方法相比，抽吸管道排污具有节水、节能、降耗的优点，尤其是可以实现粪尿等卫生废物的低稀释度收集，为后续资源化处理利用创造了有利条件。

现有的抽吸排污方法通常需要构建一个由管道、储存容器、界面阀和真空泵等组成的抽吸管道系统，该抽吸系统内的压强常态化地低于外界大气压，亦即维持一个所谓的真空度或负压，其中界面阀和真空泵构成了抽吸管道系统与外界大气压环境的边界，真空泵还提供了将抽吸管道内部的气体等强制排出抽吸管道系统的动力，以维持系统内的压强低于大气压。这样的系统有几个特点：(1)对密封的要求很高，漏气现象轻则浪费能源，重则使系统失效；(2)废物废水从用户端的洁具(大气压环境)直达收集端的储存、处理或利用的设施(大气压环境)，中间只经过抽吸管道系统(负压环境)；(3)为了在收集端将废物废水从负压环境转移至大气压环境需要采取额外的措施，比如破除负压或使用高扬程的排污泵将抽吸管道内的废物废水强制排出负压环境。由此造成现有抽吸排污方法在实际应用中的几点不足：(1)对真空泵站的要求比较高，增加了泵站建设与运行的成本；(2)对抽吸管道的密封要求比较高，增加了管道敷设和维护的成本；(3)用户端的洁具需要通过特制的排污界面阀连接抽吸管道，并因此通常导致需要在用户端使用特制的卫生洁具；(4)由于抽吸管道中通常维持较高的负压，在用户端打开排污界面阀的瞬间会产生强烈的吸气噪声，影响用户体验。当上述方法应用于诸如乡村环卫这样的场景时，由于乡村居住比较分散，集中设置的抽吸泵站和抽吸管道系统的成本尤其高。

三、发明内容

本发明提出一种在线管道拔风-就地重力卸污的抽吸排污方法，其方法是：(1)将抽吸排污的全过程分为室内排放和室外收集两个步骤，所说的室内排放是指将卫生废水从室内洁具通过管道排出生活起居场所的过程，所说的室外收集是指将排放至室外的卫生废水进一步转移至集中储存、处理或利用设施的过程，当对排放至室外的卫生废水进行就地排放、处理或利用时则无需考虑室外收集过程；(2)应用在线拔风-就地重力卸污的方法将室内洁具内的卫生废水转移至室外；(3)对转移至室外的卫生废水进行就地排放、处理或利用，或者进一步通过管道或车载的方式将转移至室外的废物废水运输至集中排放、处理或利用的地点。

所说的在线拔风-就地重力卸污的原理是利用在室内排污管道上设置连通大气压环境的拔风组合，所说的室内排污管道是指连接室内洁具和室外排放、处理、利用或进一步转移地点的管道系统，通过所说的拔风组合在室内排污管道内产生瞬时负压，将便器内的废物废水吸入管道，然后停止拔风，让废物废水在重力作用下从所说的管道内卸离，具体实施方法如下：

1.构建一个在线拔风-重力卸污器，该在线拔风-重力卸污器包括一个满足一定体积要求的容器，在容器的顶部设置一个拔风组合，当开启拔风组合时，容器内的空气被排至大气压环境，在容器的底部设置一个重力卸污组合，该重力卸污组合包括一个常闭的阀门，当容器内的压强等于或小于外界大气压时，重力卸污组合处于闭合状态，外界空气不能自由进入容器，当容器内注入一次排便所产生的卫生废水时，所说的重力卸污组合在卫生废水的重力作用下开启，卫生废水在自重作用下离开所说的容器；在容器的中部设置进水口，用来与拟排污的室内洁具相连接。

1-1所说的一定体积要求是根据一次排便所产生的废水量而定，推荐设定为一次排便所产生的卫生废水容积的3-5倍。

1-2所说的拔风组合选型的方法是，推荐当拔风组合持续运转时在容器形成的负压5～30千帕斯卡(低于外界大气压强)。

2.在邻近建筑物的位置设置废物废水储槽，用于接收从室内排放的卫生废水，所说的废水储槽可以与就地设置的排放、处理、利用或中转的容器合并设置。

3.在连接室内卫生洁具与废水储槽的管线上设置所说的在线拔风-重力卸污器，将其进水口与拟排污的卫生洁具的排水口相连接，将其重力卸污组合的出口置于废水储槽进水口的上方。在线拔风-重力卸污器和废水储槽的设置方法必须保证当重力卸污组合开启时，所说容器中的废水可以通过重力落入废水储槽。优选在线拔风-重力卸污器的设置方法是，如果拟排污的洁具为水冲式洁具，如水冲式的便器或水冲式的厨余垃圾处理器，其所产生的卫生废水可以通过重力自流的方式流入所说的容器。

4.用户在使用完卫生洁具后，开启所说的拔风组合，在所说的容器内形成负压，将便器内的废物废水吸入所说的容器内，关闭拔风组合，废水在自身重力作用下，通过重力卸污器排出所说的容器。在实际应用中，在开启拔风组合的瞬间即可完成室内排污的过程，因此通常可以设定拔风组合在开启后延时自动关闭。

4-1所说的延时推荐时长为0.3秒～1秒，并随着在线拔风-重力卸污器与室内卫生洁具间的距离加长和所排废水量的加大而适当延长。

4-2进一步地，可以将所说的拔风组合的启闭与卫生洁具的操作(如加水清洁)一起纳入一体化的程序控制。

5.进一步地，与在线拔风-重力排污器连接的卫生洁具具备两种排污工作模式，一种排污工作模式是通过运行拔风组合所产生的负压进行排污，在这种模式下可以仅用很少的清洁水(通常<＝1.5升/次)清洁便器，另一种排污工作模式是不运行拔风组合而向便器加入大量冲洗水(通常>＝3升/次)，通过水力自重在管道内形成的冲刷力进行排污。前一种方式可以获得低稀释排污的效果，后一种方式相当于普通的水冲式重力排污，建议仅在特定情况下(比如在线拔风组合发生故障)使用。

一种用于本发明所述方法的在线拔风-重力卸污装置如附图所示，包括但不限于进料口2、拔风组合3、容器4、重力卸污组合5，所说的进料口2设置在容器4的中部，所说的重力卸污组合5设置在容器4的底部，所说的重力卸污组合5为常闭，当相当于一次排便所产生的废水进入容器4后，能够保证所说的重力卸污组合5在废水的重力作用下开启并将废水从容器4内排出，所说的拔风组合3设置在容器4的顶部，当拔风组合开启时能够将容器内的空气排至外界大气环境。本发明装置的使用方法是，将进料口2与便器的排污口连接，将将重力卸污组合的出口至于废水储槽的进料口上方，当需要从所说的便器中排出废水时，开启拔风组合，当便器内的废水排出后，关闭拔风组合。

进一步地，可以采用活动门与配重块的方式来实现重力卸污组合。

四、附图说明

图1为一种在线拔风-就地重力卸污的抽吸排污装置图。

1-卫生洁具，2-进料口，3-拔风组合，4-容器，5-重力卸污器，6-储槽实施效果：

(1)取代复杂和技术要求高的常规真空泵站与转到系统，大幅降低实施的技术难度与成本；

(2)卫生洁具可以有两种卫生排放的模式，避免在抽吸系统发生故障时影响用户生活。

五、具体实施例

1.应用本发明的方法为单个农户建立就地处理利用的环境卫生系统，室内便器采用常规水冲便器

(1)在室外就地设置三格化粪池，设置三格化粪池的方法和技术要求参见有关技术标准；(2)将在线拔风-重力卸污器安装在化粪池进料口的上方；(2)连接在线拔风-重力卸污器的进水口与室内水冲便器的排污口；(3)将化粪池的出液和清扫的粪渣施入农户自有土地。

2.应用本发明的方法建立村庄集中处理利用的环境卫生系统

户内便器选用抽排便器，将在线拔风-重力卸污器安装在邻近便器的住宅外墙面上。在每个住宅邻近便器的室外设置两格化粪池，两格化粪池的第一格水力停留时间为20天，第二格水力停留时间为10天。用管道连接在线拔风-重力卸污器的排料口与化粪池的进料口，管道的水力坡度不小于5‰。在村外设置集中储粪池，集中储粪池的水力停留时间设计为30天。将每个户用化粪池的出液用重力管道输送至集中设置的储液池，定期将储液池中的粪水施入附近农田。每三年清扫一次户用化粪池，所清扫的粪渣在翻耕农田时施入农田。