居民生活污管道系统设计计算书

目录

第一章污水管道系统的设计计算.............................................................1

1.1设计流量的确定...................................................................1

1.1.1生活污水设计流量..............................................................1

1.1.2工业废水设计流量.............................................................2

1.1.3城市污水管道系统的设计总流量.................................................3

1.1.4管段设计流量.................................................................4

1.2污水管道的水力计算...............................................................4

1.2.1水力计算公式..................................................................4

1.2.2水力计算设计参数：...........................................................5

第二章雨水管道系统的设计计算............................................................6

2.1气象资料及地质资料...............................................................6

2.1.1地质资料......................................................................6

2.1.2气象资料.....................................................................6

2.2地面径流系数甲...................................................................6

2.3单位面积径流量...................................................................7

2.4雨水管道的水力计算...............................................................8

第三章污水的处理程度....................................................................8

3.1设计污水水量.....................................................................8

3.2设计污水水质.....................................................................9

3.3污水处理程度计算................................................................10

3.3.1污水的SS处理程度计算........................................................10

3.3.2污水的BOD处理程度计算......................................................11

3.3.3污水的氨氮处理程度计算.......................................................15

3.3.4污水的磷酸盐处理程度计算.....................................................15

第四章污水的一级处理...................................................................16

4.1粗格栅设计计算..................................................................16

4.2细格栅设计计算..................................................................21

4.3沉砂池设计计算..................................................................24

4.4配水井的设计计算................................................................28

4.5初沉池设计计算..................................................................30

第五章污水厂的生化处理.................................................................34

5.1A?。生化池的设计计算............................................................34

5.2二沉池的设计计算................................................................47

第六章污水的深度处理...................................................................54

6.1机械混合池计算..................................................................54

6.2V型滤池设计计算................................................................57

6.3紫外线消毒渠的设计计算..........................................................73

6.4巴氏计量槽设计..................................................................74

第七章污泥处理.........................................................................77

7.1浓缩池的设计计算................................................................77

7.2贮泥池的设计计算................................................................81

7.3脱水车间的设计计算..............................................................83

第八章污水厂的高程计算.................................................................84

8.1污水的高程计算..................................................................84

8.1.1构筑物的水头损失.............................................................84

8.1.2管渠的水力计算...............................................................85

8.1.3污水处理厂的高程布置.........................................................85

8.2污泥的高程计算..................................................................86

第九章污水总泵站的设计.................................................................88

9.1水泵流量及扬程的初步确定........................................................88

9.2初步选泵........................................................................88

9.3吸、压水管路实际水头损失的计算及水泵扬程的核算..................................89

9.4集水井..........................................................................90

9.5泵房高度的确定..................................................................90

第十章经济分析.........................................................................91

附表......................................................................................95

第一章污水管道系统的设计计算

1.1设计流量的确定

1.1.1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：

cn・N・K,

Q.=---------—

124x3600

式中：Qi一居民生活污水设计流量，L/S；

n一居民生活污水量定额，L/（cap•d）；

N—设计人口数，cap；

%—生活污水量总变化系数。

设计中的城市总人口近期（2020年）为15万，远期规划（2030年）为20万；规划2020

年镇区建设用地为500公顷；到2030年规划建设用地为900公顷。

污水管网设计按远期人口计算，各街区的排水的平均计算结果如附表1

生活污水量总变化系数

Kz=K11Kh

生活污水量总变化系数表1-1

污水平均日流量（L/s）5154070100200500^1000

总变化系数&2.32.01.81.71.61.51.41.3

注：①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：

②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：

K--1L

gO.ll

式中Q一污水平均日流量，L/s。当QV5L/S时，Kz=2,3；当Q>lOOOL/s时，Kz=1.30

2.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。--般按下式进行计算:

Q_+24282K2+GA+CRi

33600T3600

式中Qs—工业企业生活污水和淋浴污水设计流量，L/s；

A,一一般车间最大班职工人数，cap；

B,一一般车间职工生活污水定额，以25L/（cap•班）计；

K,一一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；

A?一热车间和污染严重车间最大班职工人数，cap；

B2一热车间和污染严重车间职工生活污水量定额，以35L/（cap­班）计；

心一热车间和污染严重车间生活污水量时变化系数，以2.5计；

C,一一般车间最大班使用淋浴的职工人数，cap；

D.一一般车间的淋浴污水量定额，以40L/（cap­班）计；

G-热车间和污染严重车间最大班使用淋浴的职工人数，cap；

D2一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，ho

淋浴时间按60min计。

工业生产污水和职工人数等情况原始资料已给出，具体如表1-2所示。

工厂职工人数及工业污水量表1-2

工厂最大班职工人数（cap）沐浴人数（cap）生产污水

3

名称一般车间热车间一般车间热车间（m/d）

羽绒服厂.6581202651201500

丝绸厂120504050800

化肥厂2208601508502500

石油机械厂3604501804302000

炼油厂300150015013505000

电机厂10036070310130

汽车修理厂501503013060

计算结果如附表2所示

1.1.2工业废水设计流量

工业生产污水和职工人数等情况原始资料已给出，具体如表1-2所示。工业废水设计

流量按下式计算

_m•M•K

以3600Tz

式中Q1一工业废水设计流量，L/s；

m一生产过程中每单位产品的废水量定额，L/单位产品;

M一产品的平均日产量，单位产品/d；

T一每日生产时数，h；

K,一总变化系数。

计算结果如表卜3所示。

工厂集中用水量表「3

工厂生活水量生产用水量工业废水时变日平均用水生产用水量总集中用水

名称(L/s)(m3/d)化系数Kz量L/s(L/s)量(L/s)

羽绒服厂6.881500.001.8017.3631.2538.13

丝绸厂1.75800.001.809.2616.6718.42

化肥厂19.972500.001.4028.9440.5160.48

石油机械厂11.862000.001.4023.1532.4144.27

炼油厂31.205000.001.4057.8781.02112.22

机电厂7.69130.001.501.502.269.95

汽车修理厂3.2560.001.400.690.974.22

*注*其他集中用水量还有公园设计流量3.5L/s,火车站设计流量3.5L/s,医院污水设计流量0.97L/s»

1.1.3城市污水管道系统的设计总流量

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：

Q=Q\+Q2+Qy+QA(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：

式中Qi'-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。

止匕时，城市污水管道系统的设计总流量为：

Q=Q[+Q3+Q4(L/S)

本设计采用第一种方法。计算结果如附表1-3

1.1.4管段设计流量

1.本段流量qi

本段流量一般用下式计算：

式中qi一设计管段的本段流量，L/s；

F—设计管段服务的街坊面积，hm2；

Kz一生活污水量总变化系数；

2

qs一生活污水比流量，L/(s•hm)0

生活污水比流量可采用下式计算：

n-p

q、=-------

,24x3600

式中n一生活污水定额或综合生活污水定额，L/(cap・d)；

P一人口密度，cap/hm2o

2.转输流量q2

转输流量是指从上游管段和旁侧管段流来的污水量。它对某一设计管段而言，是

不发生变化的，但不同的设计管段，可能有不同的转输流量。

3.集中流量q3

集中流量是指从工业企业或其它大型公共设施流来的污水量。对某一设计管段而

言，它也不发生变化。

设计管段的设计流量是上述本段流量、转输流量和集中流量三者之和。

计算结果见附表1-3

1.2污水管道的水力计算

1.2.1水力计算公式

流速

V=LR2f

n

流量

Q=-WR2I3I'!2

式中卬一过水断面面积小

I—水力坡度；

〃一管道粗糙系数；

R一水力半径。

1.2.2水力计算设计参数:

1.设计充满度t：

最大设计充满度表1-4

管径D或暗渠高H(mm)最大充满度h/D

200~3000.55

350~4500.65

500~9000.70

>10000.75

2.设计流速V：

根据设计手册，污水最小设计流速定为0.6m/s。通常金属管道的最大设计流速为lOm/s,

非金属管道最大设计流速为5m/so

3.最小管径

四川地区街道最小管径为300mm。

4.最小设计坡度

管径200mm的最小设计坡度是0.004,管径300mm的最小设计坡度是0.003。

5.污水管道最小埋深

由于本设计中起端标高较大，本设计控制点的埋深为2.70m。

综合上述设计参数，本设计污水干管水力计算表详见附表1-4

第二章雨水管道系统的设计计算

2.1气象资料及地质资料

2.1.1地质资料

地质情况良好，为亚砂土、亚粘土、砂、石组成，其厚度为2.1〜7.0m,地基承载能

力lKGf/crr?以上，地震烈度小于度，土壤最低温度3℃,土壤平均温度16℃。

2.1.2气象资料

风向：常年主导风向为北风和西北风，最大风速3.6m/s,平均风速1.7m/s；

气压：平均气压为723mm汞柱高；

气温：最高为40.3℃,最低为一4.3℃,年平均气渐为17.2℃；

湿度：年平均湿度78%；

降水：年平均降水量为935.80mm。

2.2地面径流系数W

地面覆盖种类情况见表2-lo

地面覆盖种类情况表表2-1

地面覆盖种类江东区江西区

屋面45%43%

混凝土道路，人行道25%26%

碎石路面2%2%

非铺砌路面2%1%

公园及绿地26%28%

根据《室外排水设计规范》GB500014-2006中3.2.2条规定，地面的径流系数如表2-2。

径流系数表2-2

地面种类

各种屋面、混凝土或沥青路面0.85〜0.95

大块石铺砌路面或沥青表面处理的碎石路面0.55〜0.65

级配碎石路面0.40〜0.50

干砌砖石或碎石路面0.35〜0.40

非铺砌土路面0.25-0.35

公园或绿地0.10-0.20

整个汇水面积上的平均径流系数匕V值按各类地面面积用加权平均计算，即

式中Fi—汇水面积上各类地面的面积（ha）；

叼一相应各类地面的径流系数；

F一全部回水面积。

计算结果如表2-3

地面综合径流系数表2-3

地面种类屋面混凝土路碎石路面非铺砌路面公园及绿地加权平均值

径流系数0.90.90.450.30.151

江东区0.450.250.020.020.260.684

江西区0.430.260.020.010.280.675

2.3单位面积径流量

设计暴雨强度:

1246(1+0.7051gp)

(t+4.73p00102)0-597(L/s.ha)

式中P—重现期，取P=2a；

一降雨历时

t（min）,t=ti+mt2；

ti—地面集流时间，取ti=5min；

m一折减系数，取m=l；

t2一管内雨水流行时间（min）,

60v

L一设计管段长度（m）；

v一管内流速（m/s）。

单位面积径流量：

1246(1+0.7051gp)1246(1+0.705Ixgx2)_12630.52

q二中0.684x(L/ha)

jO.59700102-97

t+4.73p°-0102(r+4.7x2)897(t+0.73严

2.4雨水管道的水力计算

根据每一设计管段所承担的汇水面积可就近排入附近雨水管道的原则，使用鸿业市政

管线计算管段的设计流量、流速、坡度等，计算结果具体见附表2-1

第三章污水的处理程度

3.1设计污水水量

城市每天的平均污水量

Q=Xq1•NI+XQr.

式中G一城市每天的平均污水量(rn7d)；

Q1-各区的平均生活污水量定额［nr7(cap・d)］；

N1—各区人口数(cap)；

Qr一工厂平均生活污水和工业废水量(m7d)o

计算结果如下表。

水厂近远期处理规模表3-1

设计人口生活污水定额日平均生活污水集中排水量总排水量总排水量(L/s)

(人)(250L/d•cap)量荷/⑴(m3/d)(m3/d)

远期200000250.0050000.0012492.0562492.05723.28

近期150000250.0037500.0012492.0549992.05578.61

差值12500.00

考虑10%的地下水渗透系数，则本设计，水厂的规模为

62492.05x(14-10%)=68742.2(m7d)=0.7956(m7s)

最大日最大时设计秒流量

Q="・$+XQr

式中Q—设计秒流量(L/s)；

Q工—工业废水设计秒流量(L/s)；

Q,-各区平均生活污水量(L/s)；

Kz-总变化系数。

50000x1000x1.38,,、

Q=-----------------------------+295.96=1094.57(L/s)

86400

考虑10%的地下水渗透后，设计秒流量为

1094.57x(1+10%)=1204.03(L/s)=104025.6(m7d)

3.2设计污水水质

嘉南市城市污水经取样分析，水质情况如表3-2»

城市污水水质资料表3-2

指标名称SS(mg/L)B0D5(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)

浓度250300658

指标名称T(℃)PH

浓度14〜246.8〜7.8

据原始资料，污水厂进水缺失氨氮等指标，进分析取值如下

氨氮浓度取20（mg/L）,CODcr取600（mg/L）,总碱度为300mg/L。

3.3污水处理程度计算

由于受纳水体的自净能力有限，污水厂的出水水质必须严格要求。污水厂的处理程度

应根据受纳水体的流量、水质等确定或参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-

—2002执行。

一级A标最高允许排放浓度（日均值）（单位：mg/L）表3・3

序号1234567

指标CODcrBOD5SS总氮N总磷PH值

控制值5010101550.56〜9

受纳水体按四类水体计算。四类水体的各项指标如3-4

四类水体的各项指标（单位：mg/L）表3-4

序号1234567

指标值CODNH3-N总磷总氮

pHDOBOD5

标准值6〜933061.50.31.5

3.3.1污水的SS处理程度计算

1.按水体中SS允许增加的量计算排放的SS浓度

污水排入受纳水体后，假设污水与全部河水完全混合并稀释。

（1）计算处理后污水总出水口的SS浓度

Cess=吟+1）+b

其中Cess—处理后污水的SS浓度(mg/L)；

P一污水排入河流后混合水体中允许增加的SS值(mg/L)；

b—河流中原有的SS浓度(mg/L)；

Q,,j-污水排入河流95%保证率枯水位时的流量；

Q—污水平均流量(n?/s)

2589

J=1.2(——+1)+22=413.50mg/L

30.796

(2)计算处理程度：

25041350

F_C-Cess--=-65.4%

''C250

其中E1一处理程度(％)；

C—进水的浓度(mg/L)；

CeSS•—污水水质(mg/L)o

2.按二级生物处理后的水质排放标准计算SS处理程度

根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中规定城市二级污水

处理厂一级A排放标准，总出水口处污水的SS浓度为10mg/Lo

三羟二理』=96.。。%

E

2c250

3.计算SS处理程度

从以上两种计算方法比较得出，方法2得出的处理程度高于方法1,所以本污水处理

厂的SS的处理程度为96.00%。

3.3.2污水的BOD处理程度计算

1.按河流中溶解氧的最低容许浓度计算(用最高温度算)

(1)求出水口处D。的混合浓度

nn_Q泗•叫可+G・D0

Q河+Q

式中D0.一混合后出水口处水体中的溶解氧浓度(mg/L)；

Q河一污水排入河流95%保证率枯水位时流量(m3/L)；

Q一污水平均量(m7s)；

DO河一合流原有的溶解氧浓度(mg/L)；

DO—出水口处污水的溶解氧浓度(mg/L)o

nc258.9x6+0.796x2.0___

Du==5.99

m258.9+0.796

(2)求出水口处水温的混合温度

t_Q河・t河+Q・l

m-Q河+Q

式中口一混合后出水口处水体中的水温(℃)；

t河一河流原有的水温(℃)；

t—出水口处污水的水温(K)。

258.9x18.1+0.796x20一

1=-----------------------=18.1℃

m1n258.9+0.796

(3)求水温为18.1°C时的耗氧速率常数均值

(t2O)

k-]zD0-'

KI(18.1)~K1(20)

式中k1(180—18.PC时的耗氧速率常数(di)；

1

l(2o)—2(TC时的耗氧速率常数(d-),一般采用0.1/d；

9—温度系数，采用L047；

(181-20)-1

kI1k(l1o8.nL)=0.1x1.047=0.09Id

(4)求水温为18.1°C时的复氧速率常数k2值

^2(18.I)=卜2(20)1・024,“2°)

1

其中k2(181)—10.1K时的复氧速率常数(d-)；

1

k2(20)—20K时的复氧速率常数(d-),一般采用0.20~0.5,本

设计取0.29/d；

T

k42V(1lQ8.Inf=0.29x1.024"8。)=028di

(5)求起始点的亏氧量DO。和临界点的亏氧量DO,

DO。=D0s-D0m

D0c=D0s-4.0

式中DO。一河流在污水排水的起始点处亏氧量浓度(mg/L)；

1°C时的饱和溶解氧浓度(mg/L),取9.46mg/L；

DO,一河流在溶解氧为4.0mg/L的临界点亏氧量浓度(mg/L)„

D00=9.46-5.99=3.47mg/L

D0c=9.46-4.00=5.46mg/L

不同温度下的溶解氧量表3-5

温度0C溶解氧（mg/L）温度℃溶解氧（mg/L）

014.64189.46

114.22199.27

213.82209.08

313.44218.90

413.09228.73

512.74238.57

612.42248.41

712.11258.25

811.81268.11

911.53277.96

1011.26287.82

1111.01297.69

1210.77307.56

1310.53317.43

1410.30327.30

1510.08337.18

169.86347.07

179.66356.95

（6）求起始点的有机物浓度L。和临界时间tc

。。,=4・Lo・10”八

ki

1i七D°o(-2-K)

Igl—

k、-k?k、kJ。

式中L°—河流在污水排入的起始点处BOD5浓度（mg/L）；

七一河流从起始点流到临界点的临界时间（d）。

采用试算法或者代入法计算机进行计算得

tc=1.30

Lo=2O.Ol

（7）求起始点允许的20°C时BODs的浓度

LBOD5=L0（l-10

式中LB。Q一河流在污水排入的起始点处BOD5浓度（mg/L）；

t—BOD5的时间（d）,一般采用t=5do

L%%=20.01(1-10^lx5)=13.68mg/L

(8)计算污水处理厂允许排放的BOD5浓度

LeBODsJBODs

式中LeBOQ,一处理后污水允许排放的B(®5浓度(mg/L)；

L河一河流中原有的BOD5浓度(mg/L)o

/258,9\258.9

LeBo%=13,68+1)-x2=3812.6mg/s

(9)计算处理程

明显的，允许排放量超过了实际排放量，这是由于小水量排入大水体，所以忽略河流

的自净能力，全部进行处理。

2.按河流中BOD5的最高允许浓度计算

污水排入受纳水体后，假设河水与全部污水完全混合，污水中的有机物是河水中有机

物急剧上升。随着河水的流动，河水中有机物被生物氧化分解又会使河水中有机物逐渐恢

复。

(1)计算由污水排放口流到下游取水口处的时间

x_40x1000

=0.3861

7-86400x1.2

式中t一污水排放口流到下游取水口处的时间(d)；

x一污水排放口距下游取水口处的距离(m)；

v一河流中水流的流速(m/s)0

(2)2.2将20°C标准下河流的BOD5值L5M和河流任意时段最高允许的BOD5ff

LSST的数值换算成18.1°C时的数值。

L5ST=L0(l-10,L()=5.85mg/L

L„T=5.85x(1-10"3而),L=3.60mg/L

009x5

L5W=LoX(1-10),Lo=2.94mg/L

换算成18.1°时的1_5河

L5M=4.68(l-10-009x5)=0.90mg/L

式中L5ST—2(TC时河流任一时段最高允许的BOD5值，一般采用4mg/L；

LoTOP时河流任一时段最高的BOD5。

(3)求18.1°C时的L5eBOD5的值

,_Q河(L5st,\,L5st

院3。。5=3-(正右；-5河J+而引

_258.9(3.60r\,3.60

--009x0386

0796\10,2J+IQ-0.09X0.386

=622,21+3.90

=626.12mg/L

(4)将18.1°C时的BODs换算成20°C时的BODs值

626.12=L0(l-10-0109x5)

L0=881.69mg/L

L5eBOD5=881.69(1-10"5)=602.87mg/L

(5)计算处理程度

计算结果出现负值。

3.按二级生物处理后的水质排放标准计算

根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中规定城市二级污水

处理厂一级A排放标准，总出水口处污水的BODs浓度为10mg/Lo

CC„300-10

E.=----=----------=96.67%

3C300

4.计算BOD的处理浓度

从以上三种计算方法可以看出，方法3得出的处理程度较高,所以本污水处理厂的

BOD5的处理程度为96.67%o

3.3.3污水的氨氮处理程度计算

根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定城市污水处理

厂一级A标，总出口处为污水的氨氮浓度为5mg/L

式中E—氨氮处理程度(％)；

C一进水氨氮浓度(mg/L)；

Ce一处理后污水允许排放的氨氮浓度(mg/L)。

20-5

E=——=75%

3.3.4污水的磷酸盐处理程度计算

根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定城市污水处理

厂一级A标，总出口处为污水的磷酸盐浓度为5mg/L

式中E一磷酸盐处理程度（％）；

C一进水磷酸盐浓度（mg/L）；

Ce一处理后污水允许排放的磷酸盐度（mg/L）。

综上所述，确定设计进出水水质及污染物去除率如表3-5

设计进出水水质及污染物去除率（mg/L）表3-5

指标C0DSSTNTP

B0D5crNH3-N

进水水质30045025065820

出水水质