负压排水系统的前世今生

时至今日，美国已经有多达500套的不同规模的真空排污系统，澳大利亚、英国等欧洲国家有上千套真空排污系统，日本有上百个城区与村镇采用了负压排水系统。

1. 负压排水技术——萌发1.0时代（1860-1950）

19世纪60年代，负压排水的概念首次被提出，随即便吸引了众多探索者。1881年，荷兰工程师Charles T. Liernur脱颖而出，设计出世界上第一套负压排水系统，并成功投入使用。整套排水系统全部采用铁管连接，各户的污水通过人工驾驶的蒸汽引擎小车产生的负压抽吸力输送到地下储罐，再由储罐提升至地面移动水箱。此时的系统的启停依赖人为控制，蒸汽小车通常只在晚间排水量大时开启，移动水箱内的污水存储满后则需转运到城外，当作肥料卖给周边农户。

2. 负压排水技术——飞跃2.0时代（1950-1990）

1950年瑞典工程师Liljendahl发明了负压排水系统中的关键执行元件–真空连接阀门装置，亦称真空界面阀。这款真空界面阀用隔膜的形式解决了泄露、堵塞、抗污等问题，解决了真空排水系统应用的核心问题。这种真空隔膜阀被美国的Johnson Service Company于1970年加以改进，首次采用弹簧复位的结构，成为了沿用至今的阀门单体形式。除了气动执行以外，美国的Bland Calvin Burns设计了一种利用电动执行的隔膜阀，但它要求随着真空管道铺设相应的电缆设备来提供电力支持，增加了工程成本。

1980年德国洛蒂格公司为了减少医院放射科含衰变的污水处理量，首次在室内安装了真空厕所，利用空气作为传输介质，以强大的气吸力把便器内的污物瞬间吸走，达到大幅度减少使用冲厕水的目的。真空厕所此后广泛应用于移动式交通工具上。瑞典EVAC公司为海峡隧道穿梭列车开发的真空厕所系统，在欧洲的铁路、旅游船和巨型喷气式客机上广泛采用；丹麦的客车、意大利的ETR500、德国的ICE高速客车、西班牙的8000系列卧车和12000系列等交通工具上也广泛采用真空厕所，为保护环境和方便乘客做出列贡献。

洛蒂格公司又于1987年首次提出，将负压排水技术运用到室外，在无需改变原先内部房屋重力排水结构的条件下，保持室内重力排水，室外采用真空负压排水。自此之后，负压排水系统组成正式确立为室内和室外两部分。

3. 负压排水技术——多样化应用3.0时代（1990-今）

自20世纪末，负压排水系统的应用进入蓬勃发展的时期，在全球各地兴起种类繁多的项目。

1996年，美国弗罗里达州的西南部的Englewood住宅区安装了真空排污系统。该项目分为2期，共有7个真空站，3000个阀门井，服务人数超过10，000人。1999年意大利威尼斯的SS.Giovanni E Paolo 医院的在最初尝试重力下水道系统时，在施工过程中面临种种困难而不得不改用了负空下水道系统。其中重要的一条原因是威尼斯是一个水城，地下水位非常高，下水管道埋深不能太大。

2002年，在迪拜的“棕榈岛”建设有世界上最大的负压排污系统，用来保持岛周围的海洋的清洁。这套系统配有1200个收集井，长达40公里的管道和世界最大的真空泵站，服务人数多达23000人。

管道采用高密度聚乙烯（HDPE）材质，管径范围从90mm-250mm。

迪拜棕榈岛世界最大的负压真空站由4个真空罐，16个15Kw的真空泵和6个18.5Kw的排污泵组成。

2014年，负压排水系统首次成功应用到极寒偏远地区。Selawik（塞拉威克）是位于美国阿拉斯加州西北部的一座小城市，具有城市人口密度低，（829人，2010年）海拔低，河 密布，气候严寒等特点。整套系统由DEHE设计，采取了全管 地面铺设，辅以外部管道保温和内部加热追踪系统，以确保整套系统及其系统内的所有仪表，阀门，传感器等元件冬季也可以正常运行。项目完成投入使用后，包裹严实的负压排水仍然能为塞拉威克每年节约21万美元，成本下降超过30%。

4.负压排水系统在中国的应用

国内对于负压排水系统的研究和应用相对较晚，直至2001年才开始首次引进这一设计理念。目前国内已经建成和在建的负压排水工程相对较少，相应的设计、施工多参照国际工程案例，系统内关键设备、执行元件仍依赖进口。

自上海南站首次采用负压排水系统后，国内真空卫生系统正式应用于建筑室内卫生间中。2008年，广州白云国际会议中心负压排水系统建成，主要用来收集位于地下室车库，设备房和地下会议室的7个公共卫生间和11个化妆间的排水。该系统中，洗脸盆，真空地漏，真空座便器等污水经过重力管道流进污水传输收集箱装置，当水深达到2/3液位高时，传输收集箱装置的存水区便产生一个气态压力。空气通过控制软管被压入真空感应管内，同时压力从感应管传到传感器帽，控制器感应到压力变化时启动真空控制阀和真空泵，从而使污水于空气一起被抽吸到真空管道系统，并以4m/s的高速进入真空收集罐。真空收集罐中设有液位传感器，当罐内的污水水位达到预设值时，污水泵自动启动，将污水抽升至室外检查井，至此完成一次排水过程。整套系统技术、设备依赖德国进口，设计与施工规范参照欧洲《真空室内排水系统》（Vacuum drainage systems inside building EN1091, 1996)，造价约350万。

国内在一部分交通工具也开始尝试采用真空厕所。如：以Z、D、G开头的快速铁路列车，地铁，长途大巴等。

国内室外负压排水技术在首先于2004年在上海国际赛车场应用。上海国际赛车场排水系统工程由上海建筑设计研究院和德国洛蒂格公司合作设计，根据赛车场的特点，沿“上”字形赛道周边设置2条负压排水系统，负责收集离室外市政管 较远22栋固定卫生设施。两条负压排水系统分别长1.2km和1.7km，采用HDPE管材连接，各配套一座负压真空泵站。这套系统的工程设计及施工在参照欧洲标准之外，增加了对国内相关设计规范的应用。例如，在计算固定卫生设施室内给水、排水管道设计秒流量依据《建筑给排水设计规范》（GBJ 15-88,1997年版）。在现场施工时，管道基础及回填参照上海市政工程建设规范《埋地塑料排水管道工程技术规程》DG/TJ 08-308-2002有关条文施工。

5.单相流负压排水系统的应用

2019年，在田科技研发出针对性更强的单相流负压排水系统。区别于国内外市场上的以空气作为传输介质的气液混合双相流排水，在田单相流负压排水管 中无空气，更小的管径即可具备强大的污水输送能力，尤其适合农村区域的污水收集。

同年，单相流负压排水系统被应用到江西省梅田村，成功跨河收集30户农村污水。系统自建成后一直稳定运行，后期维护省心，费用低，为当地村民生活带来便利。