环境工程土建--污水厂(下)

6.4污水管道设计污水管道系统是收集和输送城市污水管道及其附属构筑物组成的。1管道的设计流量1）居民生活污水定额和综合生活污水定额按当地用水定额80-90%计算。2）工业企业内生活污水量、淋浴污水量应参考《室外给水设计规范》，工业废水量及总变化系数根据工艺特点确定。3）工业废水量定额一般以单位产值、单位数量产品或单位生产设备所排放的废水量表示。对于具有标准生产工艺的工矿企业可参照同行业的废水量标准。4）国家和行业有关用水量或废水量定额一般给出一定的取值范围，选用时应进行调查研究，综合考虑。《室外排水设计规范》规定：排放系数：污水量定额与城市用水量定额之间有一定的比例关系，该比例称排放系数。（1）生活污水设计流量a.居住区生活污水设计流量计算公式3600241KqZvNqvnqv1＿＿居住区生活污水设计流量(L/S)；qvn＿＿居住区生活污水定额(L/(cap•d))；N＿＿设计人口数；KZ＿＿生活污水总变化系数；cap＿＿“人”的计量单位；qvn:居住区生活污水定额(L/(cap•d))：可以参考居民生活用水定额或者综合生活用水定额：居民生活用水定额：居民每人每天日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水量(L/(cap•d))。综合生活污水定额：居民生活污水和公共设施排出污水两部分的总和(L/(cap•d))。N：设计人口数：污水排水系统设计期限终期的规划人口数，常用人口密度与服务面积相乘得到。PANKZ—生活污水总变化系数：最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值；KZ=Kd•Kh。居住区生活污水量总变化系数Kd——生活污水日变化系数：一年中最大日污水量与平均日污水量的比值。污水平均日流量(L/s)5154070100200500≥1000总变化系数KZ2.32.01.81.71.61.51.41.3Kh——生活污水时变化系数：最大日最大时污水量与该日平均时污水量的比值。KZ可以根据左边公式求的，当Q5L/S时，KZ取2.3；当Q1000L/S时，KZ取1.3.QKz11072..b.工业企业生活污水及淋浴污水设计流量计算式3600360024132221112DNDNTKBNKBNqvqv2——工业企业生活污水及淋浴污水设计流量(L/s)N1——一般车间最大班职工人数(cap)N2——热车间最大班职工人数(cap)B1——一般车间职工生活污水定额，以25(L/(cap•班))B2——热车间职工生活污水定额，以35(L/(cap•班))K1——一般车间生活污水时变化系数，以3.0计K2——热车间生活污水量时变化系数，以2.5计N3——一般车间最大班使用淋浴的职工人数(cap)N4——热车间最大班使用淋浴的职工人数(cap)D1——一般车间职工淋浴污水定额，以40(L/(cap•班))D2——高温、污染严重车间职工淋浴污水定额，以60(L/(cap•班))T——每班工作时数（2）工业污水设计流量q3——工业废水设计流量(L/s)m——生产过程中每单位产品的废水量(m3/单位产品)（可参照GB8978——1996部分工业的废水量定额）M——产品的平均日产量T——每日生产时数(h)KZ——总变化系数(取决于工厂的性质和生产工艺过程，日变化系数Kd一般为1；时变化系数根据实测获得：冶金工业1.0~1.1，化学工业1.3~1.5，纺织工业1.5~2.0，食品工业1.5~2.0，造纸工业1.3~1.8)TKMmqzv360010003（3）公共建筑污水设计流量公共建筑污水量Q4可根据公共设施的不同性质,按《建筑给水排水设计规范（GB50015—2003）》的规定进行计算。iihiiTKNqQ444443600式中：q4i——各公共建筑最高日污水量标准，L/（用水单位.d)N4i——各公共建筑在使用年限终期所服务的用水单位数T4i——各公共建筑最高日排水小时数,h;Kh4i——各公共建筑污水量时变化系数。（4）总污水设计流量城市污水管道系统的总设计流量一般采用直接求和的方法进行计算，即直接将上述各项污水设计流量计算结果相加，作为污水管道设计的依据，城市污水管道系统的设计总流量可用下式计算：Qh=Q1+Q2+Q3+Q4(L/s).2污水管道的设计参数不溢流（充满度h/D）不淤积（Vmin）不冲刷管壁（Vmax）要注意通风（充满度h/D）（1）污水管道水力学设计的原则（2）污水管道水力计算的依据1.设计充满度(h/D)2.设计流速(Vmin、Vmax)3.最小管径(Dmin)4.最小设计坡度(Imin)5.污水管道的埋设深度参照《室外排水设计规范》(GB50014-2006)1.设计充满度(1)概念：在设计流量下，污水管道中的水深h和管道直径D的比值称为设计充满度(或水深比)，当h/D为1时称为满流，1时称为不满流。(2)最大设计充满度(3)规定最大设计充满度原因：①污水量很难精确计算，应该留有余地；②有利于管内通风，排除有害气体，防止爆炸；③便于管道的疏通和维护管理。管径(D)或安渠高(H)(cm)最大设计充满度(h/D或h/H)200~3000.55350~4500.65500~9000.70≥10000.75最大设计充满度表2-73.最小管径：街区和厂区内最小管径为200mm；在街道下为300mm(在计算出的管径而采用最小管径的管段中可考虑设置冲洗井)。2.设计流速：和设计流量，设计充满度相对应的水流平均速度叫做设计流速；为了保证管内不发生淤积规定了最小设计流速为0.6m/s；为保证管道不被冲刷损坏规定了最大设计流速，金属管道为10m/s，非金属管道5m/s。4.最小设计坡度：相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度为最小设计坡度；管径200mm的为0.004，300mm的为0.003；在圆形管道中在确定最小管径的最小坡度时采用的充满度为0.5。5.污水管道的埋设深度(1)埋设深度的两个意义：①覆土厚度；②埋设深度(2)最小覆土厚度应满足的三个因素：①必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道;②必须防止管壁因地面荷载而受到破坏③必须满足街区污水连接管衔接要求。(3)最大埋深：干燥土壤中最大不超过7~8m；多水、流砂、石灰岩地层中不超过5m。（3）污水管道的衔接(1)污水管道衔接时应遵循的原则：①尽可能提高下游管道的的高程，以减少管道埋深，降低造价；②避免上游管段中造成回水而造成淤积。(2)管道衔接的方法：（水面平接、管顶平接、管底平接）①水面平接；②管顶平接。3污水管道设计污水沟道系统的平面布置确定排水区界，划分排水流域选择污水厂出水口的位置拟定污水干沟及总干沟的路线确定需要抽升的排水区域和设置泵站的位置（1）划定排水区界根据城镇总体规划的设计规模决定的。在排水区界内，根据地形及城镇的竖向规划，划分排水流域，地形起伏地区按等高线划分，在地形平坦可根据面积大小划分。某市污水排水系统平面0.排水区界；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ.排水流域编号；1、2、3、4.各排水区域干管；5.污水处理厂（2）管道定线与平面布置(1)管道定线：①遵循的主要原则：应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出；②考虑因素：地形和用地布局，排水体制和线路数目，污水厂和出水口位置，水文地质条件，道路宽度，工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况。(2)管道平面布置：包括全部支管、干管、主干管、泵站、污水厂、出水口的具体位置和资料。IIIIIIIV地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形坡度较陡地形坡度较陡（3）管道在街区上的位置从建筑红线到道路中心线官线的布置顺序一般是：电力电缆—电信电缆—煤气管道—热力管道—给水管道—污水管道—雨水管道。矛盾处理原则：新建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让重力流管，可弯让不可弯的，检修次数少的让检修次数多的。管线隧道：在繁忙街道，可以把各种管道集中安置在隧道中；雨水管道可以与隧道平行敷设。4管道的材料、附件及构筑物（1）给水管道材料铸铁管优点：抗腐蚀性好，经久耐用，价格低。缺点：质脆，不耐振动和弯折，工作压力低，重量大。接头形式：承插式：法兰式：便于拆卸，检修方便，接口严密但施工要求高，螺栓易锈蚀，用于泵房、水塔、净水厂、车间内部等明装或地沟内的管线。适用于埋地管线，接口材料里层为油麻丝或胶圈，外层石棉水泥、膨胀性水泥沙浆、青铅等。图11-1承插式接头1-麻丝；2-膨胀性水泥等12图法兰式接头1-螺栓；2-垫片钢管焊接钢管无缝钢管分类优点:强度高，耐振动、重量轻、长度大、接头少和加工接口方便。缺点:易生锈、不耐腐蚀、内外防腐处理费用大，价格高。适用:管径过大、水压过高以及穿越铁路、河谷和地震地区接口:焊接或法兰连接，小管径可用丝扣连接。球墨铸铁管优点具有灰铸铁管的耐腐蚀性和钢管的韧性和强度，耐冲击振动，管壁薄，省材料。缺点价格高（推广力度小）。接口“T”形滑入式连接法兰连接图11-3T形滑入式接口橡胶密封圈图11-4法兰式接口橡胶密封圈预应力和自应力钢筋混凝土管优点具有良好的抗渗性和抗裂性，不需内外防腐，施工安装方便，输水能力好，价格便宜，节约钢材。缺点重量大，质地脆，装卸和搬运时严禁抛掷和碰撞。不适用地下情况复杂，土壤敷设条件差、施工期紧促的交通要道处。接口承插式接口，橡胶圈为接口材料，转弯和管径变化处采用特制的铸铁配件。预应力钢筒混凝土管PCCP由钢板、钢丝和混凝土构成的复合管材。形式⑴内衬式预应力钢筒混凝土管(PCCP-L)，是在钢筒内部衬以混凝土后在钢筒外缠绕预应力钢丝再辅设砂浆保护层。⑵埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCP-E)是将钢筒埋置在混凝土里面，再在混凝土管芯上缠绕预应力钢丝，再辅设砂浆保护层。优点兼有钢管和混凝土管的抗爆、抗渗及抗腐蚀性，节约钢材，管道综合造价低。塑料管分类硬聚氯乙烯（UPVC管）、聚乙烯管、聚丙烯管等。优点强度高、表面光滑、耐腐蚀、重量轻、加工及接口方便，不易结垢，水头损失小。缺点质脆、易老化。连接法兰、焊接、粘接、螺纹连接。玻璃纤维复合管（GRP)按制管工艺分离心浇铸玻璃纤维增强树脂砂浆复合管(HOBAS管）和玻璃纤维缠绕夹砂复合管。特点重量轻，施工运输方便，耐腐蚀性好，不需做外防腐和内衬，使用寿命长，维护费用低，内壁光滑且不结垢，可降低能耗，管材、接口不渗漏，不会破裂，增加供水安全可靠性，管径相同时综合造价介于钢管和球墨铸铁管之间。接口承插式、外套式。小结给水管材选择应考虑的因素管网的工作压力、外部荷载、土质情况、施工维护、供水可靠性要求、使用年限、价格及管材供应情况等。选择1、长距离大水量输水系统若所需压力较低——现浇混凝土低压渠道。若所需压力较高——PCCP管或HOBAS管。2、城市输配水管道系统——球墨铸铁管或HOBAS。3、建筑小区及街坊内部——UPVC管。4、穿越障碍物等特殊地段——钢管。（2）给水管道配件用途管道的转弯、改变管径、分支、直线连接、连接附属设备及维修。使用承接分支管——三通、四通管线转弯——弯头管径变化——大小头、缩管改变接头形式——短管（3）给水管道附件一、阀门二、止回阀三、水锤消除设备四、消火栓五、排气阀和泄水阀阀门作用控制水流、调节管道内的水量和水压。位置分支管处、穿越障碍物和过长的管线上。设置距离为400～1000m，且不超过三条配水支管。配水支管上的阀门不应隔断5个以上消火栓。类型闸阀：蝶阀：由闸壳内的闸板上下移动来控制或截断水流。有明杆式和暗杆式，大型闸阀设有旁通阀，常用法兰连接。结构简单、尺寸小、重量轻，90度回转开启迅速。由阀体内的阀板在阀杆作用下旋转来控制或截断水流的。驱动方式有手动、电动、气动等。图法兰暗杆楔式闸阀图对夹式蝶阀止回阀（单向阀或逆止阀）作用限制水流向一个方向流动，若水从反方向流来，阀门则自动关闭。设置常安装在水压大于196kPa的水泵压水管上，防止突然停电或其他事故时水倒流。形式旋启式：阀瓣可绕轴转