水污染控制工程第三章

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1、第三章第三章 污水管道系统的设计污水管道系统的设计 Sewage Ditch SystemSewage Ditch System DesignDesign 第一节第一节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定 第二节第二节 污水管道系统的平面布置污水管道系统的平面布置 第三节第三节 管道在街道上的位置管道在街道上的位置 第四节第四节 污水管道的水力学设计污水管道的水力学设计 第五节第五节 管道施工图的绘制管道施工图的绘制 第六节第六节 污水泵站的设计污水泵站的设计 第一节 污水设计流量的确定 Determining Sewage Design Flow 设计流量 污水管道的设计流量是设计期限(2

2、030 年)终了时的最大日(或最大班)最大时的污水 流量,它包括生活污水设计流量和工业废水设 计流量,在地下水位较高的地区，宜适当考虑 地下水渗入量。 居住区的生活污水设计流量的确定 式中：Qd居住区的生活污水设计流量； qd居住区的生活污水量标准； N使用管道的设计人数； K总总变化系数。 城镇居住区和工厂居住区的生活污水设 计流量是按每人每日平均排出的污水量、使 用管道的设计人数和总变化系数计算的，公 式如下： 居住区的生活污水量标准qd 设计期限终了时每人每日排出的平均生活污水量 按现行相关设计规范采用 室内卫生设备的情况 当地气候 生活水平 生活习惯 与 有关 设计人口数N：设计期限终

3、了时的预估人口数，与 城市的发展规模及人口的增长率有关。 估算方法(1)按城市总体规划确定的人口密度计算: 式中：P人口密度，即单位面积上的人口数，人/ hm2 ，分为城市人口密度和街坊人口密度； A排水区域的面积，hm2。 设计人口数N：设计期限终了时的预估人口数 ，与城市的发展规模及人口的增长率有关。 式中：N设计人口数，即n年后的估计人口数； N0现在人口数； 人口自然增长率； n设计期限，2030年。 估算方法(2)按人口自然增长率估算： 日变化系数K日一年中最大日污水流量与平均 日污水量的比值。 时变化系数K时最大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K总最大日中最

4、大时污水量与平均 日平均时污水量的比值。 K总=K日K时 居住区的生活污水量标准qd是一个平均值。流 入污水管道的污水量时刻在变化，变化程度通常用 变化系数表示。 式中：q0比流量，L/(s hm2)； A设计管段的排水面积，hm2。 方式 划分街 坊的泄 水面积 设计管段 的排水面 积A的确 定 围坊式 通常用各街角的角平分 线划分街坊成4块，每 块街坊的污水假定排入 相近的街管 低侧式 通常假定整块街坊的污 水排入在其低侧的街管 中 对边式 通常将街坊面积用中线 划分，被划分的街坊的 污水假定排入邻近的街 管中 工厂生产区的生活污水设计流量的确定 工厂生产区的生活污水流量不大，收集和输送这

5、 部分污水的管道可以采用最小管径（300mm），不 需要进行计算，当流量较大需要计算时，可参考下表 。 车间性质 每班每人的 生活污水量 标准/L 时变化系数 每班每人淋 浴污水量标 准/L 热车间352.560 一般车间253.040 工厂生产区的生活污水流量较大时，可用下式 计算： 式中：Qd工厂生产区的生活污水设计流量，L/s； N1一般车间最大班的职工总人数（一个或几个车 间的总人数）； N2热车间最大班的职工总人数（一个或几个热车 间的总人数）； N3一般车间最大班使用淋浴的职工总人数（一个 或几个车间的总人数）； N4热车间最大班使用淋浴的职工总人数（一个或 几个热车间的总人数）。

6、 工业废水量的确定方法 按工厂或车间的每日产量和 单位产品（每件产品，每吨 产品等）的废水量计算 按生产设备的数量和 每一生产设备的每日 废水量进行计算 式中：Qm工业废水设计流量，L/s； qm生产每单位产品的平均废水量，m3； M产品的平均日产量； T每日生产时数； K总总变化系数，因为K日=1，所以，K总=K时。 第二节第二节 污水管道系统的平面布置污水管道系统的平面布置 Sewage Ditch System Plan Sewage Ditch System Plan LayoutLayout 污水管道系统的平面布置 确定排水区界，划分排水流域 选择污水厂出水口的位置 拟定污水干管及总

7、干管的路线 确定需要抽升的排水区域和设置泵站的位置 确定排水区界，划分排水流域 排水区界是排水系统敷设的界限 通常排水流域边界应与分水线相 符合 具体根据地形及城市和工业企业 的竖向规划划分排水流域 确定排水区界，划分排水流域确定排水区界，划分排水流域 I III II IV 拟定污水干管及总干管的路线拟定污水干管及总干管的路线 选择污水厂出水口的位置选择污水厂出水口的位置 选择污水厂出水口的位置 原则 城市的下风向 水体的下游 离开居住区和工业区 拟定污水干管及总干管的路线 应遵循的主要原则： 应尽可能在路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。 地形和竖向规划 排水体制和其

8、他管线的情况 污水厂和出水口位置 水文地质条件 道路宽度 地下管线及构筑物的位置 工业企业和产生大量污水的建筑物 的分布情况以及发展远景和修建顺序 拟定污水干管及总干管的路线 定线时考虑的因素： 几种具体情况分析 拟定污水干管及总干管的路线 地形具有适中的坡度 地形坡度较陡 流域范围大，且地形较平坦 地形将城市划分成高低二区 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 流域范围大，且地形较平坦 流域范围大，且地形较平坦 地形将城市划分成高低二区 地形将城市划分成高低二区 地形将城市划分成高低二区 排水泵站的布置 中途泵站：位置根据管道的最大合理埋深决定 终点泵站：一般设

9、在污水厂内处理构筑物之前 局部泵站：比较低洼地区，高楼地下室，地下 铁道和其他地下建筑物中 支管定线 街坊狭长或地形有倾斜时：低侧式 地形平坦且面积较大：围坊式 建筑已定和街坊管道自成体系：穿坊式 低低 侧侧 式式 围围 坊坊 式式 穿穿 坊坊 式式 第三节第三节 管道在街道上的位置管道在街道上的位置 Ditch Location in Street 与房屋、树木保持一定距离，避免渗漏而影 响房屋基础，避免树根挤坏管道； 污水管道应设在道路上，街区连接支管较多 、地下管线较少一侧； 街道宽度40时，可以考虑设置两条排水 管； 地下设施拥挤或交通极其繁忙场合，可以把 地下管线集中在隧道中(共同沟

10、)。 管道在街道下面设置时应遵循的原则： 街道地下管线的布置 管线隧道(共同沟) 一般布置方式： 给水管在排水管之上； 电力线、煤气管、热水管、热气管在给水管之上； 地下管线交叉时的处理原则： 小管让大管； 有压管让无压管； 新建管线让已建管线； 临时管线让永久管线； 柔性结构管线让刚性结构管线。 管道具有允许的压缩高度 第四节第四节 污水管道的水力设计污水管道的水力设计 Sewage Ditch Hydraulics Design 污水管 道水力 设计 任务 根据已经确定的管道 路线，计算和确定各设计管 段的设计流量、管径、坡度 、流速、充满度和管底高程 。 原则 不冲刷、不淤积 、不溢流、

11、要通风。 计算 步骤 确定控制点开始，从上 游到下游，计算和确定各个 设计管段的有关数据。 基本 概念 控制点 对整个管道系统的高程起控制作用 的地点，其埋深影响整个管道系统 的埋深，故应尽量降低控制点的埋 深 控制点 的位置 离污水厂或出水口最远处； 排水流域中，地面高程最低处； 管道埋深有特殊要求处(如地下室) 减小控 制点埋 深方式 加强管道强度； 提高控制点处的地面高程； 设置局部泵站提升水位 基本 概念 设计 流量 组成 设计 管段 两个检查井之间的管段（中间可以 有其他检查井），管段可以转向， 要求采用的设计流量不变或基本不 变，采用同样的管径和坡度 沿线 流量 本管段服务的街坊流

12、 量 集中 流量 工厂或公共建筑的流 量 转输 流量 上游管段和旁侧管段 转输流量 污水管道水力计算示例 将管道划分为若干设计管段，从污水厂开 始标定每个设计管段起讫点上的窨井编号 计算步骤一 确定各设计管段的设计流量 计算步骤二 从上游管段开始进行各 设计管段的水力计算 计算步骤三 步骤1：根据污水干管平面布置图，从上游至下 游将设计管段编号列入表中第1行 步骤2：从管道平面图上量出每一段管段的长度 ，注在图上，并列入表中第2行 步骤3：将各设计管段的设计流量列入表中第3行 步骤4：从该城镇的总体规划图中，求得设计管 段起迄点窨井处地面高程，注在图上，并列入表 中第10、11两行 步骤5：计

13、算每一设计管段的地面坡度=地面高程差 /距离，列入表中第18行 步骤6：根据流量和各个管段的地面坡度，查水力 算图，将需要的管径、坡度、流速、充满度并列入 表中第4、5、6、7四行 步骤7：算出水深，h=(4)(7),列入表中第8行 步骤8：根据求得的管道坡度，计算管段上端至下 端的管底降落量iL=(5)(2)，列入表中第9行 第五节第五节 管道施工图的绘制管道施工图的绘制 Draw Ditch Construction Drawing 管道施工图 管道平面图 管道剖面图 比例尺1:500 水平比例尺1:1000 垂直比例尺1:100 内容 初步设计平面图上的项目 现有的地面设施 所有的现存地

14、下各种管线 初步设计剖面图上的项目 管道材料和基础做法 与管道直交的其他地下管线 的资料 设计管道的走向和改向角度 内容 管道平面图(技术设计) 管道总剖面图(技术设计) 第六节第六节 污水泵站的设计污水泵站的设计 Design Sewage Pump Works 泵组的选择 进水池容积计算确定 泵站的建筑设想及泵组与管道的布置 起重设备的选择和布置 电器设备和自动化设备的选择 施工方法的确定 泵站的建筑与结构设计 污水泵站是排水系统中的重要构筑物 排水泵站设计中要解决的问题 根据最大时、平均 时、最小时流量及相应 的全扬程，按照水泵的 特性曲线选择水泵，要 求选用的水泵在以上各 种情况下能高

15、效运转。 污水泵的选择 泵型 工作泵 数量/台 备用泵 数量/台 同一 型号 141 5612 62 两种 型号 141 562(各一) 62(各一) 不小于最大一台泵的5min出水量， 进水池大小要满足管道与设备的安装要 求。 人工操作每小时不宜多于4次，自 动操作每小时不多于6次。 进 水 池 进水池最高水位和最低水位之间的 容积。 有效容积 有效容积 设计要求 格栅 位置 进水池污 水入口处 作用 阻挡粗大 物质，保 护水泵 清渣方式 人工、机械， 目前一般采用 机械格栅 栅面与水面成60 70 角，过栅流速0.6 1.0m/s，栅间空隙10 20mm(随水泵类型和大 小而定) 参数 粗

16、 格 栅 细 格 栅 弧形格栅除污机 吸水管 安装要求 吸水管中流速0.71.5m/s 每台泵布置单独的吸水管，力 求短而直，以减小阻力损失 吸水口设置喇叭口 吸水口水平部分顺水流方向略 微抬高 与水泵连接处采用偏心大小头 自灌式布置的水泵，吸水管上 应安装闸阀 出水管 泵站进水池或上 游窨井中设有应 急出水口时 采用一条总出水管 泵站进水池或上 游窨井中没有应 急出口或泵站很 大时 采用两条总出水管 出水管中流速 0.82.5m/s 不能小于0.7m/s 出水管的所有管道应不妨碍交 通、检修等，便于安装和拆卸 泵组间 水泵机组的平面布置一般按单排布置； 泵组多时，可采用两排或交叉排列布置 影响泵组间 布置的因素 水泵型号 外形尺寸 水泵台数 泵站建筑形式 布置要求 泵组之间、泵组与墙壁 之间有一定的距离，满 足维修和安装需要 污水