水控污染工程污水沟道系统的设计

水控污染工程污水沟道系统的设计第1页/共30页本章节主要内容：城市污水和工业废水设计流量的确定；污水排水系统的平面布置及污水沟道的定线；污水沟道的水力学计算及平面图和纵剖面图的绘制；污水泵的选择和污水泵站的设计。

第2页/共30页第一节污水设计流量的确定设计流量的概念

——指设计期限(20～30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。一、居住区的生活污水设计流量的确定生活污水设计流量按每人每日平均排出的污水量、使用沟道的设计人数和总变化系数计算的。其计算公式如下：(3-1)式中：qv

—

居住区的生活污水设计流量，L/s；qvn—

居住区生活污水量标准(每人每日平均排出的污水量)(见附录二)；

N—

使用沟道的设计人数；

K总—总变化系数。第3页/共30页★参数选用说明：1、关于生活污水量标准《室外排水设计规范》第2.1.1条规定：居住区生活污水量定额可按当地用水量定额的80%～90%采用。2、关于设计人口(1)按城市总体规划确定的人口密度计算。(2)按人口自然增长率估算3、总变化系数变化系数包含以下几种：日变化系数（K日）——一年中最大日污水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)——最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值K总=K日×K时(3-2)第4页/共30页表3-1是我国《室外排水设计规范》规定的总变化系数表。表3-1总变化系数表污水平均日流量（l/s）515407010020050≥1000总变化系数K总2.32.01.81.71.61.51。41.3

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。顺便指出，在设计污水沟道时所说的平均流量一般都是指平均日流量，下文将援用这个习惯。由式(3-1)和式(3-2)得

第5页/共30页二.工厂生产区的生活污水设计流量的确定工业企业内生活污水量、淋浴污水量按下式确定：代入参数得：第6页/共30页三．工业废水设计流量的确定工业废水设计流量一般是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)的废水量计算的，有时也可以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。以每日产量和单位产品废水量为基础的工业废水设计流量，可用下式计算：

式中：qv—

工业废水设计流量，L/s；m—

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7页/共30页第二节污水沟道系统的平面布置

一．污水沟道系统的平面布置内容包括：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等。1）确定排水区界2）划分排水流域3）选择污水厂出水口的位置4）管道定线★定线应遵循的主要原则是：1.应尽可能地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。2.污水总干沟的走向取决于污水厂和出水口的位置。因此，在大城市或地形平坦的城市，可能要建几个污水厂，这就需要敷设几条总干沟。

第8页/共30页定线时应充分利用地形，一般原则如下：

a、在整个排水区域较低的地方设总干沟及干沟，便于干沟及支沟的污水自流接入。b、在地形平坦略向一边倾斜的地区，总干沟与等高线平行敷设，干沟与等高线垂直敷设(如图3-2，a)c、当地形斜向河道的坡度很大时，总干沟与等高线垂直，干沟与等高线平行(如图3-2，b)。d.总干沟应尽量布置在坚硬密实的土壤中。如遇到劣质土壤(松软土、回填土、土质不均匀等)或地下水位高的地段时，污水沟道可考虑绕道或采用其他施工措施和其他办法加以解决。

e.沟道定线时应尽量避免或减少与河道、山谷、铁路及各种地下构筑物交叉

f.一般情况下，污水沟道沿道路敷设的(与道路中心线平行)。在无道路的场地，如堆场等空旷地上，沟道不应直接穿过，而必须沿道路绕过它，以免沟道被将来的建筑物或堆物压在下面，造成渗漏和养护的困难。

g.污水干沟一般不宜在交通繁忙而狭窄的街道下,造成检修困难。

h.沟道定线还应考虑居住区和工业企业的远近期规划以及分期建设的安排,其布置与敷设应满足近期建设的要求，同时，还应考虑远期有无扩建的可能。第9页/共30页

5)污水泵站的设置污水泵站一般分为中途泵站（提升泵站）和终点泵站。中途泵站的位置是根据沟道的最大合理埋深而决定的。污水沟道当埋深超过最大埋设深度时，需设置中途泵站抽升污水。在沟道定线时，应选择适当的定线位置，使之能尽量节省埋深，又可少建泵站。终点泵站一般是设在污水厂内处理构筑物之前。在地形复杂的城市，有些地区比较低洼，需设置局部泵站抽升污水；在一些高楼的地下室、地下铁道和其他地下建筑物中，其污水也需要设置局部泵站抽升。

a．地形坡度较小时，总干沟与等高线平行、干沟与等高线垂直布置①支沟；②干沟；③地区干沟；④拦集干沟；⑤主干沟；⑥出口渠渠头；⑦溢流日；第10页/共30页

b．地形坡度较大时，总干沟与等高线垂直、干沟与等高线平行布置①支沟；②干沟；③地区干沟；④拦集干沟；⑤主干沟；⑥出口渠渠头；⑦溢流日；第11页/共30页第三节沟道敷设的位置《规范》中规定：排水管沟与其它地下管线、建筑物、构筑物等相互间的位置，应符合下列要求：1．

在敷设和管道时检修不应相互影响；2．

排水管道损坏时不应影响附近建筑物、构筑物的基础或污染生活饮用水；3．

排水管道宜与道路中心线平行敷设，并宜尽量设在快车道以外；4．

污水管道、合流管道与生活给水管道相交时，应敷设在生活给水管道下面。第12页/共30页

图3—5街道地下管线的布置①雨水沟；②雨水口；③无轨电车电缆；④供热管；⑤污水沟；⑥给水管；⑦煤气管；⑧电话线；⑨电线第13页/共30页第四节污水沟道的水力学设计

污水沟道水力学设计的任务：是根据已经确定的沟道路线，计算和确定各设计沟段的设计流量、管径、坡度、流速、充满度和沟底高程。

计算次序：从确定控制点开始，从上游到下游，计算和确定各个设计沟段的有关数据。

☆控制点：是对整个沟道系统的高程起控制作用的地点。一般是位于离污水厂或出水口最远处或排水流域中，地面高程最底处；

☆设计沟段的设计流量组成：

(1)沿线流量从本沟段服务的街坊流来的流量。(2)集中流量从工厂(生产车间及生活区)或公共建筑来的流量

(3)转输流量从上游沟段和旁侧沟段来的流量。第14页/共30页图3—7某城镇污水干沟平面布置图第15页/共30页表3-4某城镇污水干沟设计流量计算表沟段编号沿线流量集中流量总设计流量qv(L.s-1)

本段流量转输流量(L.s-1)累计平均流量Σq0S(L.s-1)总变化系数K总累计设计流量q1(L.s-1)本段流量(L.s-1)转输流量(L.s-1)累计设计流量q2(L.s-1)街坊编号S/haq0(L.s-1.ha-1)q0S(L.s-1)(1)(2)(3)(4)(5)=(3)x(4)(6)(7)=(5)+(6)(8)(9)=(7)x(8)(10)(11)(12)=(10)+(11)(13)=(9)+(12)5-4

29

29294-3②③70.694.9

4.92.311

2929403-2④⑤⑥80.695.54.910.42.12252934562-1⑦⑧80.695.510.415.92.032

343466第16页/共30页图3-8沟道管径、长度和高程等标注方法第17页/共30页第18页/共30页

第五节沟道施工图的绘制为了便于施工和管理，沟道平面图应分段绘制并装订成册，图的比例尺通常采用1：500。图上除应绘出初步设计平面图上的项目以外，还应绘出现有的地面设施(人行道边线、房屋界线、树木、电杆木、各种窨井、水准点等)和所有的现存地下各种管线。如图3-10所示。技术设计中的沟道剖面图是沟道施工和管理的最主要的图纸之一。图上除绘出初步设计剖面图上的项目以外，还应绘出或注明沟道材料和基础做法，与沟道直交的其他地下管线的资料，设计沟道的走向和改向角度。图的水平比例尺通常采用1:1000，垂直比例尺1:100。如图3-11所示。第19页/共30页第20页/共30页第21页/共30页第六节污水泵站的设计

排水泵站设计中要解决的问题有：(1)泵组的选择；(2)进水池容积的决定；(3)泵站的建筑设想及泵组与管道的布置；(4)起重设备的选择和布置；(5)电器设备和自动化设备的选择；(6)施工方法的确定；(7)泵站的建筑与结构设计。第22页/共30页

一、污水泵的选择

水泵应根据最大时，平均时和最小时人流量以及相应的全扬程(净扬程、总水头损失、自由水头)，按照水泵的特性曲线进行选择，每个泵房的水泵宜选用同一型号，且不宜少于2台，并应有备用。二、进水池进水池既要满足水泵吸水管和其他设备(格栅等)安装上的要求，又要满足水泵能正常工作的容积要求。进水池最高水位和最低水位之间的容积称为进水池的有效容积，有效容积应不小于最大一台泵的五分钟出水量。进水池的底部设有集水坑，其深度一般不小于0.5m,池底向坑口倾斜，坡度在0.01～0.1之间。进水池容积还与水泵的操作方式有关，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。进水池中应设置水位指示器。在污水泵站进水池内设置格栅以阻挡粗大的物质，保护水泵。第23页/共30页图3-12a．履带式机械格栅①电动机；②减速箱；③链轮；④链条；⑤，⑥，⑦滚轮；⑧格栅；⑨耙；⑩滚轮第24页/共30页

图3-12b．抓头式机械格①齿耙；②钢丝绳；③刮污器：④刮污器触杆；⑤格栅；⑥电机；⑦减速箱；⑧卷扬机构行车传动装置；⑨垃圾车；⑩支座

第25页/共30页第26页/