排水工程计算公式合集.docx

1、排水工程计算公式合集排水工程第1章 排水系统概论 1、排水系统的体制及其选择 v排水系统的体制：【雨水，污水（生活、生产）】v分流制排水系统（新建城区，工业企业）v完全分流制排水系统v不完全分流制排水系统v合流制排水系统（截流式合流制排水系统）v排水体制的选择：(规范1.0.4）v环境保护要求v技术安全可靠v经济造价分析v维护管理费用2、城市排水系统的组成v城市污水排水系统v室内污水管道系统及设备v室外排水管道系统v污水泵站及压力管道v城市污水处理厂v出水口及事故排出口v城市雨水排水系统：v建筑物的雨水管道系统和设备v居住小区或工厂雨水管渠系统v街道雨水管渠系统v排洪沟v出水口3、城市排水系统

2、的总平面布置v城市排水系统总平面布置的任务：v确定干管、主干管的走向v确定污水处理厂和出水口的位置v城市排水系统总平面布置的原则：v管网密度合适，管道工程量小，水流畅通v充分利用地形地势，顺坡排水，避免提升v地形起伏较大的地区，采用高、低区系统分离v尽量减少中途加压泵站的个数v截流干管的布置要使全区污水管道能便捷、直接地接入4、城市排水系统的总平面布置v城市排水系统总平面布置的常见形式：（教材图）v直流正交式（适用于雨水）v正交截留式（合流制）v平行式（排水坡度过大、减小流速、避免冲刷）v高低分区式（地形起伏过大，减少提升能耗）v辐射分散式（城区大、中心地势高、出路分散）v环绕式（中小城市、排

3、水出路集中）第2章 污水管道系统的设计 1、污水设计流量的计算 v污水设计流量：v生活污水量工业废水量（地下水渗入量）v最大日最大时（高日高时）污水流量v流量单位L/S（升/秒）v污水量变化系数：v污水设计流量的基本计算公式：v设计流量v排水个体数排水定额变化系数v排水时间单位换算v生活污水设计流量的计算公式： Q1居住区生活污水设计流量（L/s)；n居民生活污水定额（L/人.d）；8090用水定额（表221）N设计人口（人）；设计人口人口密度服务面积KZ生活污水量总变化系数，（表222v污水管道水力计算的基本公式: Q流量，m3/s；A过水断面面积，m2，v流速，m/s；R水力半径（过水断面

4、面积与湿周的比值），m；I水力坡度（水面坡度，管底坡度）；C流速系数（谢才系数）；n管壁粗糙系数（表227）v污水管道水力计算的设计规定：(新规范有变化)v管壁粗糙系数（n）表227v设计充满度（h/D）（0.550.75）表228v最小设计流速（vm）（管道:0.6m/s，明渠:0.4m/s）v最大设计流速（vx）（金属管道:10m/s，非金属:5m/s）v最小设计坡度（I）（街区内：0.004，街道下：0.003）v最小管径（街区内：200mm，街道下：300mm）v最大允许埋深（干燥土壤：78m）v最小覆土厚度（冰冻，动荷载，支管衔接） P252v污水管道水力计算的方法（图表法）：v根据

5、所选管材，使用相应粗糙系数(n)的水力计算图表；v根据设计流量（Q），初步确定管径（D）；v使用相应管径（D）的水力计算图表进行水力计算；v设定1个未知参数（I，v，h/D），求定另外2个：v坡度（I）控制法尽量采用最小设计坡度，减小埋深；v流速（v）控制法流速逐段增大，参照上段流速；v充满度（h/D）控制法尽量采用最大允许充满度，以降低工程造价。v污水管道水力计算的步骤（教材P261263例题）v编制污水主干管水力计算表，列入所有已知数据；v根据设计流量Q和最小管径D，确定起始管段未知参数（I，v，h/D），可根据情况设定1个，求定另外2个；v根据设计流量Q的变化，设定下游管段管径D，遵循流

6、速随流量增大而增大或不变的原则设定设计流速，然后确定该管段其它未知参数（I，h/D），通过试算定夺；v计算管段上、下端的水面标高、管内底标高及埋设深度：根据管段长度和坡度求坡降，根据管径和充满度求水深；v根据管段衔接方式，确定下游管段上端的管内底标高。v设计管段及设计流量的确定：v设计管段的划分:流量、管径、坡度不变的直线管段v设计管段的设计流量：v本段流量(q1)：沿线街坊，起点进入v转输流量(q2) ：上游、旁侧管段v集中流量(q3) ：工厂，大型建筑第3章 雨水管渠系统的设计 1、暴雨强度公式 暴雨强度公式是描述降雨量、降雨历时和重现期三者之间数学关系的经验公式式中：q 设计暴雨强度，L

7、/s.hat 降雨历时，minP 设计重现期，aA1,b,c,n 地方参数，根据统计方法计算确定2、雨水设计流量计算公式：式中：Q 雨水设计流量，L/s 径流系数，t B，求Q B-C？例题3v一雨水干管接受两个独立排水流域的雨水径流，q=c/(t+b)n，若t A+t A-Bt B，求Q B-C？v雨水管渠水力计算的设计规定（新规范有变化）v重力，满管流v最小设计流速:（暗管:0.75m/s，明渠:0.4m/s）v最大设计流速:（金属管:10m/s，非金属管:5m/s）v最小设计坡度:（雨水管道：0.003，雨水口连接管：0.01）v最小管径:（雨水管道：300mm，连接管：200mm）v管

8、道衔接方式：管顶平接v最小覆土厚度： （车行道下：0.7m）第4章 合流制管渠系统的设计 v溢流井上游（合流）管渠设计流量的确定：溢流井后截流干管管段设计流量的确定：例题1某合流制溢流井上游管网系统中的旱流量为20l/s，截流倍数选3，溢流井下游管网系统中的旱流量为10l/s，雨水设计流量为100l/s，则该合流制溢流井下游截流干管的设计流量为：（ ） A 130 l/s B 150 l/s C 170 l/s D 190 l/s 解：第5章 排水管渠的材料、接口、基础及构筑物 v排水管渠系统上的构筑物：v雨水口：收集雨水，包括进水篦、井筒和连接管v连接暗井：排水管径800mm时，替代检查井v

9、溢流井：截流干管上的重要构筑物v检查井：管道交汇、转弯、变径、变坡、跌水v跌水井：消能，降速，防止冲刷v水封井：隔绝易燃易爆气体，水封深度0.25mv倒虹管：穿越河流、山涧、洼地和地下障碍物v出水口：排水管渠进入水体的最终出口第6章 城市污水处理概论 1、城市污水的组成：v生活污水v工业污（废）水v初期雨水v城市污水的污染指标：v感观指标：浊、色、嗅、味、温v物理化学指标：pH、SS、BOD、COD、毒物指标v生物指标：细菌总数、总大肠菌群数、病毒2、水体的物理性污染及危害（水温、色度、SS）v水体的无机物污染及危害v氮、磷污染与水体富营养化v重金属污染及食物链的富集、迁移、转化v水体的有机物

10、污染及危害v有机物污染微生物耗氧导致水质恶化v油类污染油膜覆盖导致水生态恶化v毒性有机物污染对人类和水生物的危害v水体的病原微生物污染及危害3、城市污水的一级处理（物理处理）v处理对象：悬浮物（SS）v处理方法：筛滤截留，重力分离v处理构筑物：v格栅v沉砂池v沉淀池4、城市污水的二级处理（生物处理）v处理对象：胶体和溶解性有机物（BOD, COD）v处理方法：好氧生物法v处理构筑物：v活性污泥法（传统法，氧化沟，SBR）v生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）5、城市污水的三级处理（深度处理）v处理对象：氮、磷、SS和有机物（BOD, COD）v处理方法：生物法，物化法v处理构筑物：v生物除磷脱

11、氮系统，曝气生物滤池，MBRv混凝沉淀过滤（CMF）v活性炭吸附过滤v电渗析，反渗透6、城市污水处理厂的污泥处理v处理目的：减量，稳定，综合利用v处理方法：物理法，化学法，生物法v处理构筑物：v浓缩池v消化池v污泥脱水机械v沼气利用设备7、城市污水处理厂的设计水质、水量v设计人口当量（as）： BOD5：2035 g/人.d SS：3550 g/人.dv设计当量人口（）： NQSa/asv平均日污水量：设计规模，成本计算，栅渣量、沉砂量、污泥量计算v高日高时流量：管渠、物理处理构筑物v高日均时流量：生物处理构筑物第7章 污水的物理处理 v物理处理法的去除对象：v粗大漂浮物v悬浮物（SS）v物理

12、处理法常用工艺与设备v筛滤截留格栅，筛网，过滤v重力分离沉淀，上浮v离心分离离心机，旋流分离器1、格栅的类型及构造特点 v位置（泵前，泵后）v作用（保护水泵，去除SS）v间隙（粗格栅，中格栅，细格栅）采用机械清除时为：1625mm，采用人工清除时为：2540mm，细格栅为：310mm（设计常采用），粗格栅为50100mm，中格栅为1040mmv形状（平面，曲面）v格栅倾角：宜采用450750，机械格栅倾角一般采用600700，有时为900，v格栅渣量估算：栅条间隙宽度为1625mm，栅渣量为0.100.05m3/103m3栅条间隙宽度为2540mm，栅渣量为0.030.01m3/103m3 栅

13、渣的含水率约为7080%；密度约为：750960kg/ m3v清渣方式（手动，机械）每天栅渣量大于0.2 m3时，一般采用机械清除2、格栅的设计计算要点 1）、格栅宽度计算： B=S(n-1)+en n=Qmax*sin /ehv 式中：B栅槽宽度 ， m S格条宽度，m,一般取S=0.01m e栅条间隙，粗格栅e =50100mm，中格栅e =1040mm，细格栅e =310mm（设计常采用） n格栅间隙数； Qmax最大设计流量 ，m3/s h栅前水深，m v过栅流速，m/s -格栅倾角：宜采用450750， sin经验系数2）、过栅水头损失计算： h1=kh0 h0=*v2* sin/2

14、g式中：h1-过栅水头损失，m H0计算水头损失，m k系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数：一般k=3 阻力系数，与栅条断面形状有关，=（S/e）4/3当为矩形断面时：=2.42， 3）、栅槽总高度 H= h+ h1+h2,式中：H-栅槽总高度,m h栅前水深，mh1-过栅水头损失，m h2栅前渠道超高，m，一般采用0.3m 4）、栅槽总长度 L= L1+L2+1.0+0.5+H1/tg L1=（B-B1）/2 tg1 L2= L1/2 H= h +h2,式中：L-栅槽总长度,m H1栅前槽高，mL1进水渠道渐宽部分长度，mB1进水渠道宽度，m1-进水渠展开角，一般采用200 L2栅槽与

15、出水渠的渐缩长度，m，5)、每日栅渣量计算： W=Qmax*W1*86400/（K总*1000） 式中：W-每日栅渣量, m3/d; W1栅渣量 (m3/103m3),取0.10.01，粗格栅取小值，细格栅取大值，中格栅去中值K总生活污水总变化系数例题1：某污水处理厂Qmax=0.3 m3/s，Kz=1.4，栅条间隙e=20mm，过栅流速0.9m/s，栅前水深0.4m，安装倾角60度，栅渣量0.06 L/m3，求栅条间隙数n，每日栅渣量W ? A n=26，W=0.8 m3/d B n=39，W=1.11 m3/d C n=30，W=1.01 m3/d D n=32，W=1.04 m3/d 3

16、、沉砂池的类型与设计计算 1）平流式沉砂池的设计应符合下列要求 最大流速应为0.3m/s, 最小流速应为0.15m/s； 最大流量时停留时间不应小于30s,一般为3060S 有效水深不应大于1.2m，每格宽度不宜小于0.6m；一般采用0.751.0m； 沉沙量的确定：生活污水按每人每天0.010.02l计，城市污水按10万方沉沙量为3M3计，沉沙含水率为60%，储沙量的容积按2d的沉沙量计，斗壁倾角为550600 沉沙池超高不宜小于0.3m.4、曝气沉砂池的设计与计算 1）、设计参数：a)按最大设计流量设计，池数和分格数应不少于2；b)旋流速度控制在0.250.4m/sc)选定沉砂池水力停留时

17、间(13min)，计算总有效容积；d)选定沉砂池设计水平流速(0.1m/s)，计算总有效断面积；e)选定沉砂池有效水深(23m)，宽深比为(11.5)，长宽比可搭5，计算池长和总宽度；f)根据宽深比要求(11.5)，确定池数或分格数；g)处理每m3污水的曝气量为0.10.2m3空气或每m3池表面积35m3/h;h)计算沉砂量(0.03L/m3)，沉沙含水率为60%，密度为1500kg/ m3,校核沉砂斗容积，选择排砂设备；i)选定气水比(0.10.2)或曝气强度，计算曝气量；j)设计进、出水系统，空气管路系统，选择鼓风机和曝气装置2)、计算公式：a、总有效容积： V=60 Qmaxt 式中：

18、V总有效容积；m3 Qmax最大设计流量 ，m3/s t最大设计流量时的停留时间，min b、池断面积： A=Qmax/v 式中： A池断面积；m2 v最大设计流量时的平均流速，m/sc、池总宽度： B=A/H 式中： A池断面积；m2 B-池总宽度 m H有效水深，md、池长： L=V/A 式中： A池断面积；m2 L- 池长,m V总有效容积；m3f、所需曝气量： q=3600D Qmax 式中： q所需曝气量；，m3/h D - 每m3污水所需曝气量 ，m3/ m3 V总有效容积；m3例题1：某污水处理厂曝气沉砂池，Qmax1.0m3/s，停留时间t3min，水平流速v0.1m/s，水深

19、2m，分两格，求池长、宽 A L=15m，b=3m B L=15m，b=2.5m C L=18m，b=3m D L=18m，b=2.5m 解：例题2：已知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.2m3/s,总变化系数K=1.50，设计砂斗容积按不大于2天的沉砂量，城市污水的沉砂量为每104m3的污水沉砂30(0.3)m3，沉砂池的沉砂斗容积为（） m3. A 0.69 B 1.38 C 0.35 D 2.76 解：沉淀池的类型及构造特点 v平流式沉淀池 【斜板（管）】：长深比8v竖流式沉淀池：径深比99%，比重1.002-1.006v活性污泥的组成：v具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）v微生物内

20、源代谢、自身氧化的残留物（Me） v原污水带入的难降解惰性有机物（Mi） v原污水带入的无机物（Mii） 1、活性污泥法的主要设计参数 vBOD负荷 F/M（Ns，Nv）v生物降解需氧量（R0）v活性污泥增殖量（X ）v污泥龄（c）生物固体停留时间v污泥容积指数（SVI）v污泥浓度（X，Xv，Xr） v污泥回流比（R）v剩余污泥量（Qw）2、BOD污泥负荷（kg BOD5/kg MLSS.d）Q 设计流量 X 曝气池混合液污泥浓度V 曝气池容积 K2 有机物降解动力学常数t 水力停留时间 f MLVSS/MLSS0.75Sa 进水BOD浓度 BOD去除率Se 出水BOD浓度3、有机污染物降解与

21、需氧量O2活性污泥需氧量，kg/d；Q污水设计流量，m3/d；Sr去除的有机物（BOD）浓度，kg/m3；V曝气池有效容积，m3；Xv挥发性悬浮固体（MLVSS）浓度，kg/m3；aBOD氧化分解需氧率，kg；b活性污泥自身氧化需氧率，kg4、有机污染物降解与活性污泥增殖X活性污泥增殖量，kg/d；Q污水设计流量，m3/d；Sr去除的有机物（BOD）浓度，kg/m3；V曝气池有效容积，m3；Xv挥发性悬浮固体（MLVSS）浓度，kg/m3；a污泥产率(o.4 0.8)；Yb活性污泥自身氧化率(0.04 0.075)。Kd5、污泥龄c（d）生物固体停留时间(SRT)X活性污泥增殖量，kg/d；V曝气池有效容积，m3； X混合液悬浮固体（MLSS）浓度，kg/m3； Xr回流污泥浓度，kg/m3； Qw剩余污泥排放量，m3/d；R污泥回流比(25 100)。4、BOD负荷与污泥龄的关系低负荷一般负荷高负荷污泥负荷1.5污泥龄20305150.22.57、污泥容积指数SVI（mL/g）SVI污泥容积指数，一般应为120左右；SV（）曝气池混合液污泥30分钟沉降比；X曝气池混合液活性污泥浓度（MLSS）vSVI是判断活性污泥沉降性能和生物活性的指标，正常活性污泥的SVI应 在80150之间，一般应为120左右；vSVI80，说明活性污泥中无机成分增多，活性