第七章 污水管道系统的设计计算

污水管道水力计算污水管道的水力计算是指根据水力学原理，计算污水管道内液体的流量、速度、压力等参数的过程。

水力计算是管道系统设计和运行的重要依据，可以确保管网的稳定运行和合理排放。

首先，水力计算的基本原理是利用负压力差、摩阻损失、液面高度差等水力学原理，建立数学模型进行计算。

在污水管道水力计算中，需要注意以下几个主要参数：1.流量：流量是污水管道设计和运行的主要依据之一、根据工程需要，可以采用静压法、速度法或者容积法进行流量计算。

-静压法：通过管道两侧的压力差计算流量。

按照流体运动的性质，根据伯努利方程和连续方程，可以得出流量计算公式。

-速度法：根据管道内液体的平均流速和管道的截面积，计算流量。

通过测量液面的高度差，可以得到流速，再通过速度和截面积的乘积计算流量。

-容积法：通过对管道截面的几何参数和流动时间的测量，计算液体通过管道的容积。

根据液体的密度和时间，可以得到流量。

2.速度：污水管道内液体的流速直接影响管道的阻力和摩阻损失。

流速过大会导致液体携带固体颗粒和污物，加大管道磨损，而流速过小则容易形成堵塞。

3.压力：污水管道内部的压力变化是由管道形状、液体流速、流量等因素决定的。

掌握污水管道内部的压力分布，能够合理设计和布置管道系统。

4.摩擦阻力：污水在管道内的流动过程中会发生摩擦，导致压力损失和能量转化。

摩擦阻力是影响管道水力计算的重要因素。

在进行污水管道水力计算时，需要进行以下工作：1.确定流量：根据工程设计要求和使用环境，确定管道系统的流量。

2.确定管道截面：根据流量和流速要求，选择合适的管道截面形状和尺寸。

3.选择管道材料：根据使用环境和介质要求，选择适合的管道材料。

4.计算管道阻力：根据管道材料的表观黏度和内径，并参考摩阻系数，计算管道阻力。

5.计算摩阻损失：根据流速和管道截面的形状，利用摩擦阻力公式计算摩擦损失。

6.计算压力损失：根据液体流动的特性和能量守恒原理，计算管道内的压力损失。

污水处理设计计算引言概述在现代城市生活中，污水处理是一项重要的环保工作。

合理的污水处理设计计算是确保污水处理设施运行效率和效果的关键。

本文将介绍污水处理设计计算的相关内容，包括设计原则、设计参数、设备选型、运行维护和效果评估等方面。

一、设计原则1.1 确定处理工艺：根据污水性质和处理要求，选择适合的处理工艺，如生物处理、物理化学处理等。

1.2 确定处理规模：根据污水产生量和质量，确定处理设施的处理规模，包括处理能力和处理效果。

1.3 确定处理流程：根据处理工艺和处理规模，设计合理的处理流程，包括进水处理、主处理和出水处理等环节。

二、设计参数2.1 污水水质参数：包括COD、BOD、氨氮、总磷等参数，根据不同水质参数确定处理工艺和设备。

2.2 处理设施参数：包括处理设施的设计流量、停留时间、曝气量等参数，确保设施运行效果。

2.3 出水标准参数：根据国家环保标准和地方要求，确定出水的水质标准，保证出水符合排放标准。

三、设备选型3.1 污水处理设备：根据处理工艺和处理规模，选择适合的污水处理设备，如曝气器、混合器、除磷装置等。

3.2 设备布局设计：根据处理流程和设备选型，设计合理的设备布局，确保设备运行效率和维护便捷。

3.3 设备运行参数：根据设备选型和设计参数，确定设备的运行参数，包括曝气量、搅拌速度、投加药剂量等。

四、运行维护4.1 设备运行监控：定期监测处理设施的运行情况和水质参数，及时调整设备运行参数，确保设施稳定运行。

4.2 设备维护保养：定期对处理设施进行维护保养，清理设备、更换滤料、修复漏水等，延长设备使用寿命。

4.3 应急处理措施：制定应急处理方案，处理设施浮现故障或者异常情况时，及时采取措施，防止污水泄漏或者排放超标。

五、效果评估5.1 出水水质检测：定期对出水进行水质检测，检测出水是否符合排放标准，评估处理效果。

5.2 处理效率评估：根据处理设施的运行情况和水质参数，评估处理效率和运行效果，及时调整处理工艺和设备。

1.生活污水量
---居民生活污水设计流量，L/s;
n---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。

2.设计人口数
N---设计人口数，cap;
ρ---人口密度，cap/h
F---居住面积，h
cap---“人”的计量单位。

3.工业企业生活污水和淋浴污水设计流量
---工业企业生活污水和淋浴污水设计流量, L/s;
---一般车间最大班职工人数，cap;
---一般车间职工生活污水定额，以25L/(cap·班)计；
---一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；
---热车间和污染严重车间最大班职工人数，cap;
---热车间和污染严重车间职工生活污水量定额，以35L/(cap·班)计；---热车间和污染严重车间生活污水量时变化系数，以2.5计；
---一般车间最大班使用淋浴的职工人数，cap;
---一般车间的淋浴污水量定额，以40L/(cap·班)计；
---热车间和污水严重车间最大班使用淋浴的职工人数，cap;
---热车间和污水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，h。

4.工业废水设计流量
---工业废水设计流量，L/s;
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;
---总变数系数。

v1.0 可编辑可修改污水管网的设计说明及设计计算1.设计城市概况假设城市设计为江西某中小城市的排水管网设计，有明显的排水界限，分为河南区与河北区，坡度变化较大。

河流为其城市的地面标高的最低点，由河流开始向南、向北地面标高均有不同程度的增加，且城市人口主要集中河北区，城区基本出去扩建状态中，发展空间巨大，需要结合城市的近远期规划进行管网布置。

城市的布局还算合理，区域划分明显，交通发达，对于布管具有相当的简便性。

2.污水管道布管(2).管道系统的布置形式对比各种排水管道系统的布置形势，本设计的污水管铺设采用截留式，在地势向水体适当倾斜的地区，各排水区域的干管可以最短距离沿与水体垂直相较的方向布置，沿河堤低边在再敷设主干管，将各个干管的污水截留送至污水厂，截流式的管道布置系统简单经济，有利于污水和雨水的迅速排放，同时对减轻水体污染，改善和保护环境有重大作用，适用于分流制的排水系统，将生活污水、工业废水及初降废水经处理后排入水体。

截流式管道系统布置示意图如下.1—城镇边界 2—排水流域分界线 3—干管 4—主干管(2).污水管道布管原则a.按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管道，并对多种方案进行技术经济比较；b.首先确定排水区界、排水流域和排水体制，然后布置排水管道，应按主干管、干管、支管c.的顺序进行布置；d.充分利用地形，尽量采用重力流排除污水，并力求使管线最短和埋深最小；e.协调好与其他地下管线和道路工程的关系，考虑好与企业内部管网的衔接；f.规划时要考虑使管渠的施工、运行和维护方便；g.规划布置时应该近远期结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分的发展余地。

(3).污水管道布管内容①.确定排水区界、划分排水流域本设计中有很明显的排水区界，一条河流自东向西流动，将整个城镇划分为河南区与河北区；同时降排水区域分为四个部分，分别有四条干管收集污水，同一进入位于河堤的主干管，送至污水处理厂。

②.污水厂和出水口位置的选择本设计中河流流向为自东向西，同时该城镇的夏季主导风向为南风，所以污水处理厂应该设置在城市的西北处河流下游，由于该城镇是中小型城市，所以一个污水处理厂足以实现污水的净化。

污水管网水力计算-污水管道设计污水管网水力计算-污水管道设计污水管道系统的工程设计包括：①设计基础数据的收集;②污水管道系统的平面布置;③污水管道设计流量计算和水力计算;④污水管道系统附属构筑物的选择与设计;⑤污水管道在街道横断面上位置的确定;⑥绘制污水管道系统平面图和纵剖面图。

1.污水管道设计方案的确定⑴设计资料的调查进行排水工程设计时，通常需要有以下几方面的基础资料：①有关明确任务的资料;②有关自然因素方面的资料地形图，气象资料，水文资料地质资料等。

③有关工程情况的资料包括道路的现状和规划，地面建筑物和地铁及其它地下建筑的位置和高程，各种地下管线的位置，本地区建筑材料、管道制品以及电力供应的情况和价格，安装单位的等级和装备情况等。

⑵设计方案的确定在掌握了较为完整可靠的设计基础资料后，设计人员根据工程的要求和特点，对工程中一些原则性的、涉及面较广的问题提出了不同的解决办法，这样就构成了不同的设计方案。

对提出的设计方案需要进行技术经济评价，其步骤和方法是：①建立方案的技术经济数学模型;②解技术经济数学模型;③方案的技术经济比较;④综合评价与决策。

2.污水管网的水力计算包括以下几个方面：⑴污水设计流量的确定城市污水总的设计流量是居住区生活污水、工业企业生活污水和工业废水设计流量三部分之和，在地下水位较高的地区，还应加入地下水涌入量。

当设计污水管道系统时，应分别列表计算各居住区生活污水、工业废水和工厂生活污水设计流量，然后得出污水设计流量综合表。

⑵污水管道的水力计算①水力计算的基本公式污水管道水力计算的目的，在于合理的经济的选择管道断面尺寸、坡度和埋深。

②污水管道水力计算的设计数据设计充满度：指的是在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径的比值。

设计流速：和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速。

为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速不宜过小或过大，应在最大和最小设计流速范围之内。

最小管径：一般在污水管道系统的上游部分，设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，且易堵塞，因此，为了养护的方便，常规定一个允许的最小管径最小设计坡度：在污水管道系统设计时，通常使管道埋设坡度与设计地区的地面坡度基本一致，但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速，以防止管道内产生沉淀，因此，将相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度称为最小设计坡度。

2 污水管道设计计算2．1排水区域划分及管线布置2.1.1排水区域划分该地区所地区地面平坦，可按一个高度确定地面标高。

区域最北部为京杭大运河，沿河的东部和西部分别有一个污水处理厂。

根据以上条件划分排水区域为：以淮海路为分界线，划分成两个排水区域。

淮海路以西所排放的污水排入四季青污水处理厂，以东排入淮安第二污水处理厂。

2.1.2管线布置污水厂污水厂图1 污水管道布置图（初步设计）管线布置原则是充分利用地形、地势，就近排入水体，以减小管道埋深，降低工程造价。

该地区地势平坦，区域最北边为京杭大运河，因此干管自南向北采用截流式敷设。

截流式是正交式的改进，即沿河岸敷设主干管。

这种布置的优点是干管长度短，管径小，因而较经济，污水排出也比较迅速。

干管基本上汇集街道两边相邻街区的污水，若街区面积较小且最近街道未敷设干管，则可能利用支管将该街区污水输送进最近的干管。

具体如图1所示。

2．2 污水流量计算污水设计流量包括生活废水和工业废水两大类。

本设计中，工业废水水量不大，可直接汇入生活污水管道中一并送入污水处理厂。

已知各个功能区的排水量，并从所给地图中量出排水面积，即可求出污水的流量。

街区流量的计算公式[3]：1000243600A q Q 创=´(2-1)Q ——流量，L/sq ——污水指标，m 3/ha·d ，居住用地：55m 3/（ha·d ）；公共设施用地：40 m 3/（ha·d ）； 仓储用地：20m 3/（ha·d ）； 市政用地：15 m 3/（ha·d ）； 其它污水为总污水量的10%。

A ——面积，ha ，在所给地区地形图上根据区域面积计算。

由于居住区生活污水定额是平均值，因此根据设计人口和生活污水定额计算所得的是污水平均流量。

而实际上流入污水管道的污水量时刻扣在变化。

这些变化包括季节变换，日间变换等等。

若要采用平均值计算流量，必须设定污水变化系数来修订水量。