【正文】 管道工程技術(shù) 網(wǎng)上輔導(dǎo)材料 2 第 2 章 排水系統(tǒng)概論 【教學(xué)基本要求】 通過(guò)學(xué)習(xí)， 要求學(xué)生了解排水系統(tǒng)的基本知識(shí)，熟悉并掌握排水系統(tǒng)中一些重要概念，掌握排水管道施工圖的識(shí)讀， 初步具備 城市排水管道工程 基本知識(shí)的素質(zhì)與能力， 為后續(xù)施工知識(shí)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 排水系統(tǒng)的任務(wù)；城市排水的分類；排水系統(tǒng)的體制及選擇 排水系統(tǒng)的布置形式；污水、雨水管道的布置要求；排水系統(tǒng)的組成 污水、雨水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本知識(shí)；覆土厚度、埋設(shè)深度等重要概念；合流制管道 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí) 排水管道施工圖 (平面圖 、縱斷面圖等 )的識(shí)讀 城市污水處理工藝流程 【內(nèi)容提要和學(xué)習(xí)指導(dǎo)】 排水系統(tǒng)的體制及其選擇 城市排水系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象按來(lái)源不同分為 :生活污水、工業(yè)廢水和降水。 1. 排水系統(tǒng)的體制 直泄式排水系統(tǒng) 合流制 截流式合流制排水系統(tǒng) 完全分流制 分流制 不完全分流制 2. 排水系統(tǒng)的體制的選擇 環(huán)境保護(hù)方面 造價(jià)方面 維護(hù)管理方面 施工方面 排水系統(tǒng)體制的選擇應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)及工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)的要求、污水利用情況原有 排水設(shè)施、水質(zhì)、水量、地形、氣候和水體等條件，從全局出發(fā)，在滿足環(huán)境保護(hù)的前提下，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，綜合考慮確定。 排水系統(tǒng)的組成和布置 1. 排水系統(tǒng)的組成 （ 1） 城市污水排水系統(tǒng)的組成 室內(nèi)污水管道系統(tǒng)及設(shè)備 室外污水管道系統(tǒng) 污水泵站及壓力管道 污水處理廠 污水出水口及事故排放口 （ 2） 雨水排水系統(tǒng)的組成 建筑物的雨水管道系統(tǒng)。 居住小區(qū)或工廠、街道雨水管道系統(tǒng)。 雨水泵站及壓力管道。 出水口及事故排放口。 2. 排水系統(tǒng)的布置形式 正交式 、 截流式 、 平行式 、 分區(qū)式 、 分散式 、 環(huán)繞式 3. 污水管網(wǎng)的布置 （ 1） 污水管道的定線原則 ： 以最短的管道、最小的埋深，盡可能地讓最大區(qū)域的污水自流排出。定線一般先確定主 干管，再是干管和支管。 （ 2） 定線時(shí)應(yīng)充分利用地形 ， 污水主干管盡可能設(shè)在地形低平位置，沿河布置。 （ 3） 污水干管一般沿城市道路敷設(shè)，通常設(shè)在污水量大或地下管線較少一側(cè)的人行道、綠化帶或慢車道下。 4. 雨水管渠的布置 （ 1） 充分利用地形，就近排入水體。 （ 2） 結(jié)合街區(qū)及道路規(guī)劃布置雨水管道。 （ 3） 合理布置雨水口，以保證路面雨水排除通暢。 （ 4） 合理選用出水口形式。 （ 5） 雨水管道采用明渠或暗管應(yīng)結(jié)合具體條件確定。 （ 6） 充分利用地形，選擇適當(dāng)?shù)暮雍婧屯莸刈鳛檎{(diào)節(jié)池，以調(diào)節(jié)洪峰流量。 污水管道系統(tǒng) 1. 污水設(shè)計(jì)流量 計(jì)算 （ 1）污水量 的總變化系數(shù) KZ： 指在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，最高日最高時(shí)的污水量與平均日平均時(shí)的污水量的比值， ? (5L/s Q 1000 L/s) 其中 中 Q ≤ 5 L/s 時(shí)， KZ 取 ； Q ≥ 1000 L/s 時(shí)， KZ 取 。 (2) 污水設(shè)計(jì) 流量計(jì)算 城市污水設(shè)計(jì)總流量一般采用直接求和的方法進(jìn)行計(jì)算，即 Q = 居住區(qū)流量 +工廠 （職工 + 生產(chǎn)） 流量 例題：已知某居住區(qū)的 生活污水 平均 流量 是 10L/s，則該居住區(qū)的生活污水設(shè)計(jì)流量是多少？ 解答：根據(jù)總變化系數(shù)的定義可知： 最高日最高時(shí)的污水量（設(shè)計(jì)流量）＝平均日平均時(shí)的污水量 KZ ＝ 21 L/s 其中 ? 2. 污水管道的水力計(jì)算設(shè)計(jì) 規(guī)定 （ 1） 設(shè)計(jì)充滿度 ： 污水管道中充滿度 (h/D)應(yīng)小于 1 （ 2） 設(shè)計(jì)流速 ： 污水管道 的最小設(shè)計(jì)流速定為 （ 3） 最小管徑 ： 街坊和廠區(qū)內(nèi)最小管徑為 200mm，街道上最小管徑為 300mm。 （ 4） 最小設(shè)計(jì)坡度 ： 管徑 200mm 的最小設(shè)計(jì)坡度為 ，管徑 300mm 的最小設(shè)計(jì)坡度為 。 （ 5） 污水管道的埋設(shè)深度 污水管道的埋設(shè)深度是指管道內(nèi)壁底部到地面的垂直距離，簡(jiǎn)稱埋深。 管道外壁頂部到地面的距離，稱為覆土厚度。 管道最小覆土厚度應(yīng)滿足下列三個(gè)要求 : 必須防止管道內(nèi)的污水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞管道。 必須防止管壁因地面荷載而受到破壞。 必須滿足街區(qū)污水連接管銜接的要求 。 上述三個(gè)不同因素下得到的最大值就是該管道的允許最小覆土厚度或最小埋深。 管道的最大埋深一般在干燥土壤中，不超過(guò) 7~8m，在多水、流砂、石灰?guī)r地層中，一般不超過(guò) 5m。 （ 6） 污水管道的銜接 ：水面平接和管頂平接 遵循兩個(gè)原則 ： 一是盡可能抬高下游管段的高程，以減小管道的埋深，降低造價(jià)； 二是避免在上游管段中形成回水而造成淤積。 注意，無(wú)論在任何情況下，下游管段的起端水面標(biāo)高不得高于上游管段的終端水面標(biāo)高；下游管段的管底標(biāo)高不得高于上游管段的管底標(biāo)高。 3. 污水管道的水力計(jì)算 （ 1）幾個(gè)概念 設(shè)計(jì)管段： 兩個(gè)檢查井之間，若設(shè)計(jì)流量相同，且采用相同的管徑和坡度的管段。 本段流量 q1:假定從管段起點(diǎn)流入的沿線街坊流來(lái)的流量； 轉(zhuǎn)輸流量 q2:從上游管段和旁側(cè)管段流來(lái)的流量； 集中流量 q3:從工業(yè)企業(yè)或其他大型公共建筑物流來(lái)的流量。 （ 2） 管段的設(shè)計(jì)流量 ： 321 )( qqqKQ z ??? 4. 污水管道的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 (1)污水管道定線 (2)街區(qū)編號(hào)并計(jì)算街區(qū)的面積 (3)劃分設(shè)計(jì)管段，列表計(jì)算設(shè)計(jì)流量 (4)水力計(jì)算 例題： 有兩管段 D300 、 D400 在檢查井處連接，已 知 D300 管段坡度 ，管長(zhǎng) 30m，上游管底高程為 ,試確定 D400 管段上游管內(nèi)底高程？ 解答： 兩管段采用管頂平接。 D300 下游管內(nèi)底高程＝ － 30＝ D400 上游管內(nèi)底高程＝ （ － ）＝ 5．繪制管道平面圖和縱斷面圖 W481W483W48W491+663.001+633.00W4821+633.00Y402Y39。4121+670.001+670.00Y41Y39。42W501+693.00Y42W511+720.001+770.001+800.001+873.001+900.001+903.001+933.001+720.001+770.001+900.00Y43Y44 Y45Y46Y39。47Y39。46Y39。45Y39。44Y39。43W55W56 W57 W52W53W541+813.001+783.001+753.001+723.00Y441 Y451W551Y39。461W554Y39。451 1+818.001+843.001+845.001+845.001+843.001+818.00W553W552Y39。462 污水、雨水 管道平面圖 30W411+D600設(shè) 計(jì) 路 面 標(biāo) 高原 地 面 標(biāo) 高樁 號(hào)設(shè)計(jì)管內(nèi)底標(biāo)高檢 查 井 編 號(hào)管 徑 及 坡 度平 面 距 離W48W47W46W45W44W433030301++++++ 30 30 17EWWD300D60030EWWD3001+1+W401 W411 1+W42 污水 縱斷面圖 雨水管渠系統(tǒng) 1. 幾個(gè)概念 （ 1） 暴雨強(qiáng)度 ： 單位時(shí)間內(nèi)單位面積上降落在不透水地面上的雨水體積稱為暴雨強(qiáng)度q(L/(s hm2)。我國(guó)采用的暴雨強(qiáng)度公式的表達(dá)式為 : nbt PCAiq )( )lg1(1 6 71 6 7 1 ???? 注意： 重現(xiàn)期 P 選取與經(jīng)濟(jì)條件、地理位置或地區(qū)的重要性、技術(shù)條件、地形條件等有關(guān)，經(jīng)濟(jì)條件好的城市，較重要的干道、立交橋等，重現(xiàn)期 P 可選較大值。 (2)降雨歷時(shí) (集水時(shí)間 )t 集水時(shí)間由兩部分組成 :地面集水時(shí)間 t1 和雨水在管道內(nèi)流到該設(shè)計(jì)斷面所需的時(shí)間 t2?？捎上率奖硎?: t = t1 + mt2 （ 3） 徑流系數(shù) ψ： 徑流量與降雨量的 比值，其值常小于 1。 地面徑流系數(shù)與匯水面積上的地面材料性質(zhì)、地形地貌、植被分布、建筑密度、降雨歷 時(shí)、暴雨強(qiáng)度及暴雨雨型有關(guān)。 在實(shí)踐中，可按不透水區(qū)域覆蓋面積取經(jīng)驗(yàn)數(shù)值， 參 見(jiàn) 現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范 。 2．雨水管渠設(shè)計(jì)流量計(jì)算 例題： 已知設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度 q＝ 200(L/(s hm2)，徑流系數(shù) ψ＝ ， F＝ 2 hm2，則單位面積徑流量 q0 為多少？ 解答：根據(jù)雨水管渠設(shè)計(jì)流量計(jì)算公式 Q=ψqF 可知： 單位面積徑流量 q0=ψq＝ 200＝ 100(L/(s hm2) 3. 雨水管渠水力計(jì)算的設(shè)計(jì) 規(guī)定 （ 1） 設(shè)計(jì)充滿 度 ： h/D=1 (2)設(shè)計(jì)流速 ： 滿流時(shí)管道內(nèi)最小設(shè)計(jì)流速為 (3)最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度 ： 在街道下的雨水管道，最小管徑為 300mm，相應(yīng)的最小坡度為 ；雨水口連接管的最小管徑為 200mm，最小坡度為 。 4. 雨水管渠水力計(jì)算 雨水管道各設(shè)計(jì)管段在高程上采用管頂平銜接。 (1)根據(jù)城市規(guī)劃和排水區(qū)的地形，劃分排水流域和管道定線。 (2)劃分設(shè)計(jì)管段。 (3)劃分并計(jì)算各設(shè)計(jì)管段的匯水面積。 (4)確定各排水流域的平均徑流系數(shù)值。 (5)確定設(shè)計(jì)重現(xiàn)期、地面集水時(shí)間 。 (6)求單位面積徑流量 ψq。 (7)列表進(jìn)行雨水干管的設(shè)計(jì)流量和水力計(jì)算。 (8)繪制雨水管道平面圖及縱 斷面 圖。 合流制排水管渠 1. 合流制管渠系統(tǒng)的使用條件 （ 1） 排水區(qū)域內(nèi)有一處或多處水量充沛的水體，其流量和流速都足夠大， — 定量的混合污水排入后對(duì)水體造成的污染危害程度在允許的范圍以內(nèi)。 （ 2） 街坊和街道的建設(shè)比較完善，必須采用暗管渠排除雨水，而街道橫斷面又較窄，管渠的設(shè)置位置受到限制時(shí)，可考慮選用合流制。 （ 3） 地面有一定的坡度傾向水體，當(dāng)水體高水位時(shí)，岸邊不受淹 沒(méi)。 (4) 水體衛(wèi)生要求特別高的地區(qū)，雨、污水均需處理。 (5) 雨水較稀少的地區(qū)。 2. 合流制排水管渠的設(shè)計(jì)流量 例題： 某合流制溢流井上游管網(wǎng)系統(tǒng)中的旱流流量 Qf 為 10 L/s ，雨水設(shè)計(jì)流量為100L/s ，則計(jì)算該合流制溢流井上游管網(wǎng)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)流量 ? 解答： 溢流井上游管渠的設(shè)計(jì)流量 為 旱流量 與雨水設(shè)計(jì)流量之和。 rf Q ?? ＝ 10+100＝ 110 L/s 3. 城市舊合流管渠系統(tǒng)的改造 （ 1） 改合流制為分流制 （ 2） 保留合流制， 修建合流管渠截流管 （ 3） 對(duì)溢流的混合污水進(jìn)行適當(dāng)處理 （ 4） 對(duì)溢流的混合污水量進(jìn)行控制 城市污水處理簡(jiǎn)介 處理方法 物理處理法 化學(xué)處理法 生物處理法 簡(jiǎn)要介紹 利用物理作用分離和去除污水中呈懸浮固體狀態(tài)的污染物質(zhì) 利用化學(xué)反應(yīng)的作用，分離回收污水中處于各種形態(tài)的污染物質(zhì) (包括懸浮的、膠體的、溶解的等 ) 利用微生物的代謝作用，使污水中呈溶解膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)害物質(zhì) 常用方法 篩濾、沉淀和過(guò)濾 中和、混凝、電解、氧化還原、萃取和吸附 活性污泥法、生物膜法 城市污水的處理工藝 處理工藝 一級(jí)處理 二級(jí)處理 三級(jí)處理 去除對(duì)象 懸浮狀態(tài)的固體物質(zhì) 大幅度地去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物 進(jìn)一步去除水中難降解的有機(jī)污染物、氮和磷等能導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的可溶性有機(jī)物等 構(gòu)筑物 格柵、沉砂池、初沉池 曝氣池、二沉池 效果 生物化學(xué)需氧量 (BOD)一般只能去除 30%左右，仍然不能排放，