第9章污水管网设计与计算

第9章污水管网设计与计算§9.1污水设计流量计算§9.2管段设计流量计算§9.3污水管道设计参数§9.4污水管网水力计算§9.5管道平面图和纵剖面图绘制§9.6管道污水处理第9章污水管网设计与计算城市区域中的综合生活污水和生产废水，可以统称为城镇污水，其中生活污水占有绝大部分的比例。生活污水和生产废水的排水量大约为用水量的60~80%。污水管网的主要功能是收集和输送。排水系统是收集、输送、处理、利用及排放废水的全部工程设施。污水管网设计的主要任务：1、设计基础数据(包括设计地区的面积、设计人口数，污水定额，防洪标准等)的确定；2、平面布置（1.4.3；1.5.2；2.4节），设计方案确定；3、污水管网总设计流量及各管段设计流量计算；4、污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水力计算；5、污水提升泵站设计与设计；6、污水管道在街道横断面上位置的确定（2.4节）；7、污水管网施工图绘制等。9.1污水设计流量计算9．1．1设计污水量定额1）居民生活污水定额和综合生活污水定额《室外排水设计规范》GB50014-2006规定，可按当地用水定额的80％～90％采用。对给排水系统完善的地区可按90％计，一般地区可按80％计。居民生活污水定额是指居民每人每日所排出的平均污水量。居民生活污水定额与居民生活用水定额、建筑内给排水设施水平及排水系统普及程度等因素有关。综合生活污水定额包括公共建筑排放的污水（公共建筑用水量定额－《建筑给水排水》）。2）工业企业内职工生活污水和淋浴废水定额：《建筑给水排水》。3）工业企业废水量根据工艺特点确定。9．1．2污水量的变化日变化系数Kd：设计年限内，最高日污水量与平均日污水量的比值。时变化系数Kh：设计年限内，最高日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值。总变化系数Kz：设计年限内，最高日最高时污水量与平均日平均时污水量的比值。Kz=Kd·Kh1）居民生活污水量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计算公式式中Qd——平均日污水量（L/s）。在多年观测资料的基础上进行综合分析总结出的计算公式。它反映了我国总变化系数与平均流量之间的关系。•当流量为中间数值时，总变化系数用内差法求得。•当有实际污水量变化资料时，可按实际数据采用。10003.1100057.253.211.0ddddzQQQQK工业种类冶金化工纺织食品皮革造纸时变化系数Kh1.0~1.11.3~1.51.5~2.01.5~2.01.5~2.01.3~1.8工业企业生活污水和淋浴污水量变化系数生活污水：一般车间3.0，高温车间2.5。淋浴污水：下班后1小时使用，不考虑变化。工业企业生产废水变化系数9．1．3污水设计流量计算1）居民生活污水设计流量的确定居民生活污水是指居民日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水。居民生活污水设计流量可按下式计算：式中Q1——居民生活污水设计流量（L/s）；q1——平均日居民生活污水量标准（L/cap·d）；N1——设计人口数（cap）；Kz——生活污水量总变化系数。)/(8640036002411111sLkNqkNqQzz2）公共建筑污水设计流量（机关、学校、医院等）q2i——各公共建筑最高日污水量标准，L/(用水单位.d）；N2i——用水单位数；T2i——最高日排水小时数，h；Kh2i——污水量时变化系数。22222(/)3600iihiiqNKQLsT3）工业废水设计流量3333(/)(1)3.6iiiiQLsikqNfT333333////iiiiimmmNdkdqfT式中——各工业企业废水量定额，——各工业企业产值，万元，或产量，或生产设备数量——各工业企业生产用水重复使用率。——各工业企业最高日万元，单位生产小时数；——各工业企业产量或（单位废水量的时变生产设备）化系数。4）工业企业生活污水和淋浴污水设计流量计算公式：44444444141314242424441414242(/)3600360036003600haiaiaibibiaihaaahaaaaibbbbkqNqNQLsTkqNkqNQTqNqN41424142414225/35/40/aaaabbqLqLNNqLq式中——一般车间职工生活污水量定额，人班；——高温车间职工生活污水量定额，人班；——一般车间最大班职工人数，人；——高温车间最大班职工人数，人；——一般车间职工淋浴污水量定额，人班；——高温车间职工淋浴污水量41424414260/3.0bbaihahaLNNTKK定额，人班；——一般车间最大班职工淋浴人数，人；——高温车间最大班职工淋浴人数，人。——每班工作时数；——一般车间职工生活污水时变化系数，一般取；——高温车间职工生活污水时变化系数，2.5一般取。5）城市污水设计总流量【例题】某工业区，居住区人口为4000人，居民生活污水定额（平均日）=80（L/人·d），工厂最大班职工人数1000人，其中热车间职工占25%，热车间70%职工淋浴，一般车间10%职工淋浴。求该工业区生活污水总设计流量。)/(4321sLQQQQQ解：1.居住区生活污水设计流量2．工业企业生活污水和淋浴污水设计流量3.2/5/3.7)/(8.512.33.73.78640040008086400111zzzzksLsLsLkkkNqQ4142414241424125/35/100075%750100025%25040/60/2aaaabbbqLqLNNqLqLN人班；人班；人；人；人班；人班；42441425070%17575010%7583.02.5baihahaNThKK人；人。；；。查表得到3．生活污水总设计流量414141424242414142424336003600750253250352.57540175606.41(/)360083600haaahaaabbbbaikqNkqNqNqNQTLs)/(92.1441.651.831sLQQQ9.2管段设计流量计算连接管、污水干管（主干管和干管）、污水支管。水流为重力流，需满足一定水力坡度。管道埋深太大时设提升泵站（平坦地区，反坡）；地形坡度较大，为满足污水管道最小埋深，设置跌水井。9.2.1污水管网的节点与管段检查井的位置，应设在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔一定距离处。检查井在直线管段的最大间距应根据疏通方法等具体情况确定，一般宜按规定取值。管径或暗渠净高（mm）最大间距（m）污水管道雨水（合流）管道200～4004050500～7006070800～100080901100～15001001201600～2000120120污水管网设计任务：计算不同地点污水流量、各管段污水流量，确定管径、埋深和衔接方式等。管段：污水管网中流量和坡度不变的管道。管段设计流量：管段上游端汇入的污水量和该管段收集的污水量。节点：管段的上游端和下游端。节点流量：该节点下游本段沿线污水流量（生活污水）集中流量（工业废水、工业生活污水与淋浴污水、公建污水）9.2.2节点设计流量9.2.3管段设计流量计算设计管段的划分（1）设计管段：两点之间的污水管道，如果采用的设计流量、管径和坡度不变，则称它为设计管段。（2）划分设计管段：设计流量、管径和坡度不变的连续管段，可以划作一个设计管段。根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。设计管段的起止点应依次编上号码。设计管段设计流量的确定每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量：（1）本段流量q1——是从本管段沿线街坊流来的污水量（归为管段上游节点流量）；人口密度和服务面积乘积：（2）转输流量q2——是从上游管段和旁侧管段流来的污水量；（3）集中流量q3——是从工业企业或其它产生大量污水的公共建筑流来的污水量。10qqA式中q1——设计管段的本段流量（L/s）；A——设计管段的本段服务面积（ha）；q0——比流量（L/s·ha）。比流量是指单位面积上排出的平均污水量。可用下式计算：或式中n——生活污水定额（L/cap·d）ρ——人口密度（cap/ha）Qd——居民平均日生活污水量（L/s）086400nq0dQqA管段设计流量管段的设计流量可由下式计算：式中qij——某一设计管段的设计流量（L/s）；q1——本段流量（L/s）；q2——转输流量（L/s）；q3——集中流量（L/s）；kz——生活污水总变化系数。qqqkqijz123某市一个区的街坊平面图。居住区街坊人口密度为350人/ha，居民生活污水定额为120L/人·d。火车站和公共浴室的污水设计流量分别为3L/s和4L/s。工厂甲排除的废水设计流量为25L/s。工厂乙排除的废水设计流量为6L/s。生活污水和经过局部处理后的工业废水全部送至污水厂处理。工厂废水排出口的管底埋深为2m，该市冰冻深度为1.40m。试进行该区污水管道系统的设计计算。【例9.2】P217例题图工厂乙工厂甲浴火车站河设计方法和步骤：1．在街坊平面图上布置污水管道该区地势北高南低，坡度较小，无明显分水线，可划分为一个排水流域。支管采用低边式布置，干管基本上与等高线垂直，主干管布置在市区南部河岸低处，基本上与等高线平行。整个管道系统呈截流式布置。2．街坊编号并计算其面积将街坊依次编号并计算其面积，列入表中。用箭头标出各街坊污水排出的方向。例题计算图河至污水厂火车站浴工厂甲工厂乙‰‰‰‰‰‰街坊面积汇总表：街坊编号1234567面积（ha）1.211.702.081.982.202.201.43街坊编号891011121314面积（ha）2.211.962.042.402.401.212.28街坊编号15161718192021面积（ha）1.451.702.001.801.661.231.53街坊编号222324252627面积（ha）1.711.802.201.382.042.40工厂乙工厂甲浴火车站河3．划分设计管段，计算设计流量根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管有本段流量进入的点（一般定为街坊两端）、集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计管段的起止点的检查井并编上号码。各设计管段的设计流量应列表进行计算。本例中，居住区人口密度为350人/ha，居民污水定额为120L/人·d，则生活污水比流量为486.086400350120sq（L/s·ha）q1～2=25L/sq8～9=qs·F·kz=0.486×（1.21+1.70）·kz=1.41·kz=1.41×2.3=3.24L/sq9～10=qs·F·kz=0.486×（1.21+1.70+1.43+2.21）·kz=3.18·kz=3.18×2.3=7.31L/sq10～2=qs·F·kz=0.486×（1.21+1.70+1.43+2.21+1.21+2.28）·kz=4.88·kz=4.88×2.3=11.23L/sq2～3=qs·F·kz+q甲=(0.486×2.20+4.88）·kz+q甲=(1.07+4.88)·kz+25=5.95×2.2+25=13.09+25=38.09L/s河至污水厂火车站浴工厂甲工厂乙‰‰‰‰‰‰污水管道水力计算水力计算目的管径坡度高程过水断面A=A（D，h/D）水力半径R=R（D,h/D）设为均匀流，采用谢才公式计算水头损失，将曼宁公式代人并转换：由流量和流速关系得：21321IRnvmhD21321IARnqm（1）水力计算公式（参见：3.3非满流管渠水力计算）2132)/,(1IDhDRnvm2132)/,()/,(1IDhDRDhdAnqm5个水力参数q、D、h、I、v