第9章污水管网设计与计算(9-4)

长沙学院教案编号：第13、14讲课时安排：2学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□题目（教学章、节或主题）：第九章污水管网设计与计算教学目的要求（包括知识与能力两个方面）：掌握污水设计流量计算，管段设计流量计算，污水管道设计参数，污水管网水力学计算；了解管道平面图和纵剖面图的绘制，管道污水处理。教学重点、难点：污水设计流量计算，管段设计流量计算，污水管道设计参数，污水管网水力学计算。教学方式、手段、媒介：课堂讲授、多媒体教学。教学过程：（含引入新课、中间组织教学以及如何启发思维等）第1节污水设计流量计算污水管道系统的设计流量是污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量。通常以最大日最大时流量作为污水管道系统的设计流量，其单位为L/s。它包括生活污水设计流量和工业废水设计流量两大部分。就生活污水而言又可分为居民生活污水、公共设施排水和工业企业内生活污水和淋浴污水三部分。一、生活污水设计流量1.居民生活污水设计流量居民生活污水主要来自居住区，它通常按下式计算：1Q=360024zKNn式中：Q1-居民生活污水设计流量，L/s；n-居民生活污水量定额，L/(cap.d)；N-设计人口数，cap；KZ-生活污水量总变化系数。①居民生活污水量定额居民生活污水量定额，是指在污水管道系统设计时所采用的每人每天所排出的平均污水量。在确定居民生活污水量定额时，应调查收集当地居住区实际排水量的资料，然后根据该地区给水设计所采用的用水量定额，确定居民生活污水量定额。在没有实测的居住区排水量资料时，可按相似地区的排水量资料确定。若这些资料都不易取得，则根据《室外排水设计规范》(GBJl4-87)的规定，按居民生活用水定额确定污水定额。对给水排水系统完善的地区可按用水定额的90%计，一般地区可按用水定额的80%计。②设计人口数设计人口数是指污水排水系统设计期限终期的规划人口数，是计算污水设计流量的基本数据。它是根据城市总体规划确定的，在数值上等于人口密度与居住区面积的乘积。即：FN式中：N-设计人口数，cap；ρ-人口密度，cap/hm2；F-居住区面积，hm2；cap-“人”的计量单位。人口密度表示人口的分布情况，是指单位面积上居住的人口数，以cap/h.m2表示。它有总人口密度和街坊人口密度两种形式。总人口密度所用的面积包括街道、公园、运动场、水体等处的面积，而街坊人口密度所用的面积只是街坊内的建筑用地面积。在规划或初步设计时，采用总人口密度，而在技术设计或施工图设计时，则采用街坊人口密度。设计人口数也可根据城市人口增长率按复利法推算，但实际工程中使用不多。③生活污水量总变化系数流入污水管道的污水量时刻都在变化。污水量的变化程度通常用变化系数表示。变化系数分为日变化系数、时变化系数和总变化系数三种。一年中最大日污水量与平均日污水量的比值称为日变化系数(Kd)；最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值称为时变化系数(Kh)；最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值称为总变化系数(Kz)。显然，按上述定义有hdZKKK表1生活污水量总变化系数污水平均日流量（L/s）5154070100200500≥1000总变化系数Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3注：a.当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内插法求得；b.当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据采用。我国在多年观测资料的基础上，经过综合分析归纳，总结出了总变化系数与平均流量之间的关系式，即：zK=11.7.2OQ式中：Q-污水平均日流量，L/s。当Q＜5L/s时，Kz=2.3；当Q＞1000L/s时，Kz=1.3。设计时也可采用上式直接计算总变化系数，但比较麻烦。2.公共设施排水量公共设施排水量Q2应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。3.工业企业生活污水和淋浴污水设计流量工业企业的生活污水和淋浴污水主要来自生产区的食堂、卫生间、浴室等。其设计流量的大小与工业企业的性质、污染程度、卫生要求有关。一般按下式进行计算：3Q=TKBAKBA3600222111[phone]DCDC式中：Q3-工业企业生活污水和淋浴污水设计流量，L/s；A1-一般车间最大班职工人数，cap；B1-一般车间职工生活污水定额，以25L/(cap·班)计；K1-一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；A2-热车间和污染严重车间最大班职工人数，cap；B2-热车间和污染严重车间职工生活污水量定额，以35L/(cap·班)计；K2-热车间和污染严重车间生活污水量时变化系数，以2.5计；C1-一般车间最大班使用淋浴的职工人数，cap；D1-一般车间的淋浴污水量定额，以40L/(cap.班)计；C2-热车间和污染严重车间最大班使用淋浴的职工人数，cap；D2-热车间和污染严重车间的淋浴污水量定额，以60L/(cap.班)计；T-每工作班工作时数，h。淋浴时间按60min计。二、工业废水设计流量工业废水设计流量按下式计算：TKMmQZ36004式中：Q4-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定额，L/单位产品；M-产品的平均日产量，单位产品/d；T-每日生产时数，h；KZ-总变化系数。三、城市污水管道系统设计总流量城市污水管道系统的设计总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：4321QQQQQ（L/s）设计时也可按综合生活污水量进行计算，综合生活污水设计流量为：3600241ZKNnQ（L/s）式中：Q1/-综合生活污水设计流量，L/s；n/-综合生活污水定额，对给水排水系统完善的地区按综合生活用水定额90%计，一般地区按80%计；其余符号同前。此时，城市污水管道系统的设计总流量为：431QQQQ（L/s）例1河北某中等城市一屠宰厂每天宰杀活牲畜260t，废水量定额为10m3/t，工业废水的总变化系数为1.8，三班制生产，每班8h。最大班职工人数800cap，其中在污染严重车间工作的职工占总人数的40%，使用淋浴人数按该车间人数的85%计；其余60%的职工在一般车间工作，使用淋浴人数按30%计。工厂居住区面积为10ha,人口密度为600cap/ha。各种污水由管道汇集输送到厂区污水处理站，经处理后排入城市污水管道，试计算该屠宰厂的污水设计总流量。[解]该屠宰厂的污水包括居民生活污水、工业企业生活污水和淋浴污水、工业废水三种，因该厂区公共设施情况未给出，故按综合生活污水计算。1．综合生活污水设计流量计算查综合生活用水定额，河北位于第二分区，中等城市的平均日综合用水定额为110～180L/(cap•d)，取165L/(cap•d)。假定该厂区给水排水系统比较完善，则综合生活污水定额为165×90%=148.5L/(cap•d)，取为150L/(cap•d)。居住区人口数为60010=6000cap。则综合生活污水平均流量为：4.103600246000150L/s。用内插法查总变化系数表，得Kz=2.24。于是综合生活污水设计流量为Q1/=10.42.24=23.30L/s。2．工业企业生活污水和淋浴污水设计流量计算由题意知：一般车间最大班职工人数为80060%=480人，使用淋浴的人数为48030%=144人；污染严重车间最大班职工人数为80040%=320人，使用淋浴的人数为32085%=272人。所以工业企业生活污水和淋浴污水设计流量为：3Q=TKBAKBA3600222111[phone]DCDC=836005.235320325480[phone]=8.35L/s3.工业废水设计流量计算TKMmQZ36004=sLsm/2.54/0542.03600248.1260103该厂区污水设计总流量85.852.5435.83.23431QQQL/s在计算城市污水管道系统的污水设计总流量时，由于城市排水区界内的汇水面积较大，因此需按各排水流域分别计算，将各排水流域居住区生活污水、工业废水和工厂生活污水设计流量列表进行计算，最后再汇总得出污水管道系统的设计总流量。某城镇污水管道系统设计总流量的计算见表2、3、4、5。表2城镇综合生活污水设计流量计算表居住区名称排水流域编号居住区面积(ha)人口密度(cap/ha)居民人数(cap)污水量定额[（L/cap.d）]平均污水量总变化系数Kz设计流量(m3/d)(m3/h)(L/s)(m3/h)(L/s)123456789101112商业区I6050030000160480020055.61.7434896.74文卫区II4040016000180288012033.31.81217.260.27工业区III5045022500160360015041.71.7826774.23合计-150-68500-11280470130.61.57a737.9b205.04b注：a.中的总变化系数是根据合计平均流量查出的；b.中的数字不是直接合计，而是合计平均流量与相对应的总变化系数的乘积。表3各工业企业生活污水和淋浴污水设计流量计算表车间名称车间性质班数每班工作时数(h)生活污水淋浴污水合计设计流量(L/s)最大班职工人数(cap)污水量定额（L/cap.d）时变化系数设计流量(L/s)最大班使用淋浴的职工人数(cap)污水量定额（L/cap•d）设计流量(L/s)123456789101112酿酒厂污染38156352.50.47109601.822.29一般38108253.00.2838400.420.70肉类加工厂污染38168352.50.51116608.82.49一般3892253.00.2435402.270.63造纸厂污染38150352.50.46105601.752.21一般38145253.00.3850400.560.94皮革厂污染38274352.50.83156602.63.43一般38324253.00.8480400.891.64印染厂污染38450352.51.37315605.256.62一般38470253.01.22188402.093.31总计6.617.724.3表4各工业企业工业废水设计流量计算表工业企业名称班数各班时数（h）产品名称日产量(t)工业废水定额(m3/t)平均流量总变化系数设计流量(m3/d)(m3/h)(L/s)(m3/h)(L/s)123456789101112酿酒厂38酒1518.627911.633.233.034.899.69肉类加工厂38牲畜162152430101.2528.131.7172.1347.82造纸厂38白纸1215018007520.831.45108.7530.20皮革厂38皮革34752550106.2529.511.4148.7541.31印染厂38布36150540022562.51.42319.588.75合计12459519.13144.2784.02217.77表5城镇污水设计总流量统计表排水工程对象综合生活污水设计流量(L/s)工业企业生活污水和淋浴污水设计流量(L/s)工业废水设计流量(L/s)城镇污水设计总流量(L/s)居住区和公共建筑205.04447.11工业企业24.3工业企业217.77第2节管段设计流量计算污水管道系统的设计总流量计算完毕后，还不能进行管道系统的水力计算。为此还需在管网平面布置图上划分设计管段，确定设计管段的起止点，进而求出各设计管段的设计流量。只有求出设计管段的设计流量，才能进行设计管段的水力计算。一、设计管段的划分在污水管道系统上，为了便于管道的连接，通常在管径改变、敷设坡度改变、管道转向、支管接入、管道交汇的地方设置检查井。对于两个检查井之间的连续管段，如果采用的设计