排水工程计算公式合集.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除排水工程第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/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？AABt A-BFBt BFAt AC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？AABt A-BFBt BFAt ACv 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 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.dSS：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/2g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、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： 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 v BOD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）v SVI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；v SVI150，说明活性污泥沉降性能变差，有膨胀趋势；v 污泥负荷为1左右时，SVI急剧增大，污泥极易膨胀，设计时应尽量避开这一负荷范围。8、污泥浓度（g/L，kg/m3）9、污泥回流比SVI，X，Xr，R 之间的关系SVIXr(mg/L)下列X值(mg/L)时的回流比(R)15002000300040005000600080150000.110.150.250.360.500.66120100000.180.250.430.671.001.5015080000.240.330.601.001.703.0010、剩余污泥量(m3/d)11、活性污泥法设计计算例题 例题1：一曝气池设计水量为50,000 m3/d,进水BOD5 = 200 mg/L,混合液活性污泥浓度为 2500mg/L,污泥负荷为0.2 kgBOD5/kgMLSS.d,求曝气池容积。解：例题2：一曝气池设计水量为30,000 m3/d,进水BOD5 = 200 mg/L,污泥负荷为0.25 kgBOD5/kgMLSS.d,混合液污泥浓度为 2g/L, 若BOD5去除率为90%,求曝气池容积。解：例题3：某城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，Q50000m3/d，Sa=220mg/L，Se=20mg/L，V=14000m3，Xv=2100mg/L，a=0.5，b=0.15，求需氧量。 v A 8400，B 9410，C 10400，D 11400； 解：例题4：某生活污水拟采用活性污泥法处理系统，污水设计流量为6000 m3/d，原污水BOD5=200 mg/L,处理后的污水BOD5=20 mg/L,设计参数：BOD5-SS负荷率Ns=0.3 kgBOD5/（kgMLSS.d）,混合液浓度MLSS=2500 mg/L, MLVSS=2000 mg/L,污泥龄=20d,污泥产率系数Y=0.5,衰减系数Kd=0.1,用污泥龄设计，曝气池需要的容积为（ ）m3解：例题5：某城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，Q50000m3/d，Sa=220mg/L，Se=20mg/L，V=1