污水管道系统的设计计算

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1、第 八 章 污 水 管 道 系 统 的 设 计 计 算（一）教学要求熟练掌握污水管道的设计计算过程（二）教学内容1、污 水 设 计 流 量2、污水管道的设计参数3、污 水 管 道 的 水 力 计 算（三）重点污 水 管 道 的 水 力 计 算第一节 污水设计流量的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

2、来自居住区，它通常按下式计算：= (8-1)1Q36024zKNn式中： Q 1 居民生活污水设计流量，Ls；n 居民生活污水量定额，L(capd)；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

3、。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：(8-2)FN式中：N设计人口数，cap；人口密度，cap/hm 2；F居住区面积，hm 2；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

4、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

5、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(8-3)hdZK生 活 污 水 量 总 变 化 系 数 污水平均日流量（L/s） 5 15 40 70 100 200 500 1000总变化系数K

6、z 2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3注 ： 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 ； 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：= (8-4)zK1.72OQ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 式 （ 8-4） 直 接

7、 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：= TKBA36021 + 36021DC （ 8-35） 式中 Q 3工 业 企 业 生 活 污 水 和 淋 浴

8、 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

9、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：(8-6)TKMmQZ3604式中 Q 4 工业废水设计流量，Ls；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：（L/s） (8-7)4321QQ设 计 时 也 可 按 综 合 生 活 污 水 量 进 行 计 算 ， 综 合

10、生 活 污 水 设 计 流 量 为 ：（L/s） (8-8)601ZKNn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：（L/s） (8-9)431Q【例8-1】 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10m 3/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

11、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110180L/(capd)，取165 L/(capd)。假定该厂区给水排水系统比较完善，则综合生活污水

12、定额为16590%=148.5 L/(capd)，取为150L/(capd)。居住区人口数为600 10=6000 cap。则综合生活污水平均流量为： L/s。4.10362415用内插法查总变化系数表，得K z=2.24。于是综合生活污水设计流量为Q 1/=10.4 2.24=23.30 L/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32085%=272人。所以工业企业生活污水和淋浴污水设计流量为：= TKBA36021

13、 + 36021DC3Q= + =8.35 L/s85.54860743工业废水设计流量计算=TMmZ604 sLsm/2.5/0.362413该厂区污水设计总流量 L/s84841 Q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

14、 流 量 。某 城 镇 污 水 管 道 系 统 设 计 总 流 量 的 计 算 见 表 8-2、 8-3、 8-4、 8-5。城 镇 综 合 生 活 污 水 设 计 流 量 计 算 表 表 8-2平 均 污 水 量 设 计 流 量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/capd） (m3/d)(m3/h)(L/s)总 变化系 数Kz(m3/h)(L/s)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12商业区I 60 500 30000 160 4800 200 55.6 1.74 348 96.74文卫区II 4

15、0 400 16000 180 2880 120 33.3 1.81 217.2 60.27工业区III 50 450 22500 160 3600 150 41.7 1.78 267 74.23合计 150 68500 11280 470 130.6 1.57737.9205.04注 ： 中 的 总 变 化 系 数 是 根 据 合 计 平 均 流 量 查 出 的 。 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 。各 工 业 企 业 生 活 污 水 和 淋 浴 污 水 设 计 流 量 计 算 表 表 8-3生 活 污 水 淋 浴 污 水车间名称车间性质班数每班工作时数(h)最 大班职 工人 数(cap)污 水 量定 额（ L/capd）时变化系数设 计流 量(L/s)最 大 班使 用 淋浴