第4章建筑内部的排水系统(new)

1、第第4 4章章 建筑内部的建筑内部的 排水系统排水系统 4-1 排水系统的分类和组成排水系统的分类和组成 系统的分类系统的分类 按污废水的来源分为：按污废水的来源分为： 生活污水排水系统生活污水排水系统 工业废水排水系统工业废水排水系统 屋面雨水排水系统屋面雨水排水系统 排水体制排水体制 分流制分流制 合流制合流制 排水系统的组成排水系统的组成 （1）卫生器具和生产设备受水器）卫生器具和生产设备受水器 常用卫生器具的种类及特点常用卫生器具的种类及特点 便溺用卫生器具及冲洗设备便溺用卫生器具及冲洗设备 盥洗、沐浴用卫生器具盥洗、沐浴用卫生器具 洗涤用卫生器具洗涤用卫生器具 专用卫生器具专用卫生器

2、具 卫生器具常规设计卫生器具常规设计“三大件三大件” 洗脸盆、浴盆、坐式大便器洗脸盆、浴盆、坐式大便器 附：常用大便器种类及配套冲洗设备附：常用大便器种类及配套冲洗设备 大便器种类大便器种类 配套冲洗设备配套冲洗设备 坐式大便器坐式大便器 低位水箱低位水箱 蹲式大便器蹲式大便器 高位水箱、冲洗阀高位水箱、冲洗阀 大便槽大便槽 高位水箱（自动）高位水箱（自动） （2）排水管系（图）排水管系（图4.1.1） 器具排水管、排水横管、排水立管、器具排水管、排水横管、排水立管、 出户管出户管 （3）通气管系）通气管系 伸顶通气管和辅助通气管系伸顶通气管和辅助通气管系 （4）清通设备）清通设备 检查口、清

3、扫口、检查井检查口、清扫口、检查井 （5）抽升设备）抽升设备 （6）污废水局部处理设施）污废水局部处理设施 化粪池、医院污水处理设施等化粪池、医院污水处理设施等 排水管系组合类型（图排水管系组合类型（图4.1.24.1.2） （1）单立管排水系统）单立管排水系统 a.无通气管的单立管排水系统无通气管的单立管排水系统 b.有通气管的单立管排水系统有通气管的单立管排水系统 c.设有特制配件的单立管排水系统设有特制配件的单立管排水系统 （用于高层建筑）（用于高层建筑） （2）双立管排水系统）双立管排水系统 （3）三立管排水系统）三立管排水系统 4-2 4-2 排水管系和通气管系排水管系和通气管系 排

4、水管道的布置原则排水管道的布置原则 （1）排水畅通，水力条件好；）排水畅通，水力条件好； （2）使用安全可靠，不影响室内环境卫生；）使用安全可靠，不影响室内环境卫生； （3）总管线短，工程造价低；）总管线短，工程造价低； （4）占地面积小；）占地面积小； （5）施工安装、维护管理方便；）施工安装、维护管理方便； （6）美观）美观 卫生间的布置卫生间的布置 （1） 根据卫生间和公共厕所的平面尺寸、根据卫生间和公共厕所的平面尺寸、 所选用的卫生器具类型和尺寸布置卫生器所选用的卫生器具类型和尺寸布置卫生器 具；具； （2）卫生器具的安装高度要符合要求；）卫生器具的安装高度要符合要求； （3）地漏的设

5、置要合理。）地漏的设置要合理。 9009009001800 12001350 750 图例图例 公共卫生间布置公共卫生间布置 排水管道的布置方法排水管道的布置方法 （1）器具排水管）器具排水管 a.存水弯的作用存水弯的作用 （2）排水横管）排水横管 a.位置位置 b.长度长度 c.坡度坡度 d.清扫口清扫口 （3）排水立管）排水立管 a.位置位置 b.与横管连接与横管连接 c. 检查口检查口 （4）出户管）出户管 a.尽可能单独出户尽可能单独出户 b.长度长度 c.坡度坡度 d.检查井检查井 通气管系的作用与设置原则通气管系的作用与设置原则 通气管系的作用通气管系的作用 （1 1）使室内污水管

6、道与大气相通，使管）使室内污水管道与大气相通，使管 道中散发的有毒有害气体排入大气；道中散发的有毒有害气体排入大气； （2 2）保持管道中的气压平衡，防止存水弯中）保持管道中的气压平衡，防止存水弯中 的水封受到破坏，使管内水流畅通；的水封受到破坏，使管内水流畅通； （3 3）经常有新鲜空气流通于管道内，可避免）经常有新鲜空气流通于管道内，可避免 管道因废气而遭受锈蚀管道因废气而遭受锈蚀。 通气管系的种类及设置原则通气管系的种类及设置原则 （1）种类）种类 A 伸顶通气管伸顶通气管 B 辅助通气管系辅助通气管系 （A）专用通气立管）专用通气立管 （B）主、副通气立管和环形通气管）主、副通气立管和

7、环形通气管 （C）安全通气管）安全通气管 （D）结合通气管）结合通气管 （2）设置原则）设置原则 一般一般2层或层或2层以上的生活污水管道，层以上的生活污水管道，有污水有污水 立管，必须设置伸顶通气管；立管，必须设置伸顶通气管；只有只有1层的建筑层的建筑 可以不设伸顶管；底层单独出户管不设伸顶管；可以不设伸顶管；底层单独出户管不设伸顶管； 当立管所承纳的排水负荷较大，当立管所承纳的排水负荷较大，立管所承担的立管所承担的 排水负荷超过排水负荷超过临界流量临界流量时，需设置专用通气立时，需设置专用通气立 管管，以增加立管的通气能力；，以增加立管的通气能力； 当横管所承纳的排水负荷较大时，需设置主、

8、当横管所承纳的排水负荷较大时，需设置主、 副通气立管和环形通气管副通气立管和环形通气管，以增加横管的通气以增加横管的通气 能力；能力； a) 排水横管上有排水横管上有4个以上卫生器具，且管长大个以上卫生器具，且管长大 于于12米米 b) 排水横管上有排水横管上有6个以上便器个以上便器 c) 排水横管的充满度大于排水横管的充满度大于0.5 横管长度大于横管长度大于12米时，需设置安全通气管；米时，需设置安全通气管； 结合通气管用于联结排水立管和通气立管。结合通气管用于联结排水立管和通气立管。 通气管系的安装通气管系的安装 伸顶通气管的安装伸顶通气管的安装 a a）伸出屋顶高度）伸出屋顶高度 0.

9、50.50.7m0.7m b b）上人屋面不小于）上人屋面不小于 1.8m1.8m c c）出口）出口4m4m内有门窗时，高于门窗上边缘内有门窗时，高于门窗上边缘 0.6m0.6m d d）不能设在挑出部位下（阳台、遮阳板、）不能设在挑出部位下（阳台、遮阳板、 遮雨板）遮雨板） 辅助通气管的安装辅助通气管的安装 a a）通气立管上下端的位置）通气立管上下端的位置 b b）环形、安全通气管的末端高度）环形、安全通气管的末端高度 c c）结合通气管的数量及安装方法）结合通气管的数量及安装方法 通气管的管径确定通气管的管径确定 a a）通气立管的管径与排水立管的管径相同或）通气立管的管径与排水立管的

10、管径相同或 小小 一级一级 b b）结合通气管管径与通气立管管径相同）结合通气管管径与通气立管管径相同 c c）汇合通气管断面面积）汇合通气管断面面积 总管断面积总管断面积 F = fmax + mfnF = fmax + mfn 4-3 4-3 排水管系中水气流动排水管系中水气流动 的物理现象的物理现象 建筑内部排水流动特点建筑内部排水流动特点 水封的作用及其破坏原因水封的作用及其破坏原因 横管内的水流状态横管内的水流状态 立管内的水流状态立管内的水流状态 排水立管的通水能力排水立管的通水能力 影响立管压力波动的因素及防止措施影响立管压力波动的因素及防止措施 建筑内部排水流动特点建筑内部排水

11、流动特点 排水管道按非满流设计，且污水中含有固体杂质，排水管道按非满流设计，且污水中含有固体杂质， 因此，因此，排水系统中的水流运动为水、气、固三相流动。排水系统中的水流运动为水、气、固三相流动。 其主要特点包括：其主要特点包括： （1）间歇排水，水量、气压变化幅度大；）间歇排水，水量、气压变化幅度大； （2）流速变化剧烈；）流速变化剧烈； （3）事故危害大。）事故危害大。 设计目标：设计目标：（1）技术上：使排水安全畅通；）技术上：使排水安全畅通； （2）经济上：管线短，管径小、造价）经济上：管线短，管径小、造价 低。低。 水封的作用及其破坏原因水封的作用及其破坏原因 （器具排水管内的气压波

12、动及其影响）（器具排水管内的气压波动及其影响） 水封的作用水封的作用 （1）水封高度；（）水封高度；（2）作用：利用一定高度的静水）作用：利用一定高度的静水 压力来抵抗排水管内气压变化，防止管内臭气和有毒、压力来抵抗排水管内气压变化，防止管内臭气和有毒、 有害气体进入室内。有害气体进入室内。 水封的破坏及其原因水封的破坏及其原因 因因静态静态和和动态动态原因造成存水弯内水封高度减少，不原因造成存水弯内水封高度减少，不 足以抵抗管道内允许的压力变化值时，管道内的气体进足以抵抗管道内允许的压力变化值时，管道内的气体进 入室内的现象叫作入室内的现象叫作水封破坏水封破坏。 （1）负压抽吸）负压抽吸 （

13、2）正压喷溅）正压喷溅 （3）自虹吸现象）自虹吸现象 （4）静态原因）静态原因 横管内的水流状态横管内的水流状态 能量转换能量转换 （P136, 公式公式4.3.1） 水流状态（图水流状态（图4.3.1） a）急流段）急流段 b）水跃段）水跃段 c）跃后段）跃后段 d）衰减段）衰减段 横管内的压力变化横管内的压力变化 a）横支管内的压力变化）横支管内的压力变化 b）横干管内的压力变化）横干管内的压力变化 立管内的水流状态立管内的水流状态 排水立管的水流特点排水立管的水流特点 （1）断续的非均匀流）断续的非均匀流 （2）水气两相流）水气两相流 （3）管内压力变化）管内压力变化 立管内的压力变化立

14、管内的压力变化 （图（图4.3.5） 水流流动状态水流流动状态 A. 附壁螺旋流（充水率附壁螺旋流（充水率t / j 1/4） 特点：特点：a）水流沿管壁周边向下作螺旋运动；）水流沿管壁周边向下作螺旋运动； b）水流挟气作用不显著，管内气压稳定。）水流挟气作用不显著，管内气压稳定。 B. 水膜流（水膜流（ 1/4 t / j 1/3） 特点：特点：a）水流沿管壁周边作下落运动，形）水流沿管壁周边作下落运动，形 成有一定厚度的带有横向隔膜的成有一定厚度的带有横向隔膜的 附壁环状水膜流；附壁环状水膜流； b）横向隔膜厚度薄不稳定，易被管）横向隔膜厚度薄不稳定，易被管 内气流冲破，管内气压波动不大，

15、内气流冲破，管内气压波动不大， 不会造成水封的破坏不会造成水封的破坏; C ）水膜下降一定高度后达到）水膜下降一定高度后达到终限流速终限流速。 C. 水塞流（水塞流（ t / j 1/3 ） 特点：特点： a）水膜厚度增加，横向隔膜形成频）水膜厚度增加，横向隔膜形成频 繁，有水塞形成；繁，有水塞形成； b）管内气压波动大，造成水封的破坏。）管内气压波动大，造成水封的破坏。 分析：分析： 在同时考虑排水系统安全可靠和经济合理在同时考虑排水系统安全可靠和经济合理 的情况下，的情况下，排水系统内的最佳水流状态应为水排水系统内的最佳水流状态应为水 膜流状态。膜流状态。此时既可保证一定的排水负荷，又此时

16、既可保证一定的排水负荷，又 能维持管内气压稳定，使管内水流畅通。能维持管内气压稳定，使管内水流畅通。 排水立管的通水能力排水立管的通水能力 水膜流运动的力学分析水膜流运动的力学分析 目的：目的：确定水膜流阶段排水立管在允许压力波确定水膜流阶段排水立管在允许压力波 动范围内的最大排水能力动范围内的最大排水能力 A A）水膜流的运动特征）水膜流的运动特征 水膜流形成后向下作加速运动，水膜厚度近似与下降水膜流形成后向下作加速运动，水膜厚度近似与下降 速度成反比。随着水流下降速度的增加，水膜所受管壁摩速度成反比。随着水流下降速度的增加，水膜所受管壁摩 擦力也随着增加。直至水膜所受的管壁摩擦力与重力达到

17、擦力也随着增加。直至水膜所受的管壁摩擦力与重力达到 平衡时，水膜的下降速度与厚度不再变化，此时的流速称平衡时，水膜的下降速度与厚度不再变化，此时的流速称 作作终限流速终限流速（vt）；从排水横支管水流入口至终限流速形；从排水横支管水流入口至终限流速形 成处的高度称作成处的高度称作终限长度（终限长度（Lt）。 将（将（4.3.34.3.3、4 4、5 5、6 6、7 7）带入（）带入（4.3.24.3.2），整理后有：），整理后有： （m/m/t t）（dv/dtdv/dt） = Qg -= Qg -（0.1212/80.1212/8）（K Kp p/e)/e)1/3 v v 3 ddj j (

18、4.3.8) (4.3.8) 当水膜达到终限流速当水膜达到终限流速v vt t时，水膜厚度达到终时，水膜厚度达到终 限流速时的水膜厚度限流速时的水膜厚度e et t，此时水流速度不再改变，此时水流速度不再改变， 加速度加速度a = dv/dt = 0a = dv/dt = 0，式（，式（4.3.84.3.8）可整理为：）可整理为： v vt t = =（21 Qg/d21 Qg/dj j）（e/Ke/Kp p）1/3 1/3 (4.3.9)(4.3.9) 终限流速时的排水流量终限流速时的排水流量 Q = eQ = et t v vt t d dj j (4.3.11) (4.3.11) 将（将

19、（4.3.114.3.11）带入（）带入（4.3.94.3.9） 得得 v vt t = 2.22= 2.22（g g3 /K/Kp p）1/10 （Q/dQ/dj j）2/5 (4.3.12) (4.3.12) = 4.4= 4.4（1 1 /K/Kp p）1/10 （Q/dQ/dj j）2/5 (4.3.13)(4.3.13) （Q Q：m m3/s/s， d dj j：m m） 立管在水膜流时的通水能力立管在水膜流时的通水能力 在水膜流状态，当达到终限流速时，水膜在水膜流状态，当达到终限流速时，水膜 下降速度和厚度保持不变，立管通水能力也不下降速度和厚度保持不变，立管通水能力也不 变，表

20、达式为：变，表达式为： Q = t vt (4.3.14)(4.3.14) 过水断面面积为过水断面面积为 t = j = d dj j4/4 (4.3.15)(4.3.15) 将将(4.3.13)(4.3.13)和和(4.3.15)(4.3.15)代入代入(4.3.14)(4.3.14)， 整理后可得：整理后可得： Q=7.89（1 1 /K/Kp p）1/6 d dj j8/3 5/3 (4.3.16)(4.3.16) 其中，其中， Q：排水流量，：排水流量，m3/s； ：充水率（：充水率（=t / /j） d dj j：立管内径，：立管内径，m m； K Kp p：不同管材的当量粗糙高度（

21、：不同管材的当量粗糙高度（P144)P144) 影响立管内压力波动的因素及防止措施影响立管内压力波动的因素及防止措施 立管（横支管入口处）最大负压立管（横支管入口处）最大负压 P1 = - v vt t 2 (4.3.27) 或或 P1 = - 9.68（1 1 /K/Kp p）1/5 （Q Q /d/dj j）4/5 P1：立管内最大负压值， ：立管内最大负压值，Pa； ：空气密度，：空气密度，kg/m 3 ； K Kp p ：管壁粗糙高度，管壁粗糙高度，m m； Q Q ：排水流量，：排水流量，m3/s； d dj j ：管道内径，：管道内径，cm； ：空气阻力系数，：空气阻力系数， =

22、1+（L/ d dj j ）+ K+ K 结论结论 立管内最大负压值与管壁粗糙高度、管径成反立管内最大负压值与管壁粗糙高度、管径成反 比；比； 立管内最大负压值与排水流量、终限流速和空立管内最大负压值与排水流量、终限流速和空 气阻力系数成正比；气阻力系数成正比； 不设伸顶通气管时，不设伸顶通气管时，=，造成负压很大，水，造成负压很大，水 封受到破坏。封受到破坏。 P1 = - v vt t 2 P1 = - 9.68（1 1 /K/Kp p）1/5 （Q Q /d/dj j）4/5 其中其中,= 1+（L/ d dj j ）+ K+ K 稳定压力和增大通水能力的常用措施稳定压力和增大通水能力的

23、常用措施 减小终限流速减小终限流速 A. 增加管内壁粗糙高度；增加管内壁粗糙高度； B. 设乙字弯消能措施；设乙字弯消能措施； C. 利用溅水方法使下落水流与空气混合，降低利用溅水方法使下落水流与空气混合，降低 流速（瑞士，苏维脱排水系统）；流速（瑞士，苏维脱排水系统）； D. 使水流沿切线方向进入立管旋流而下，降低使水流沿切线方向进入立管旋流而下，降低 流速（法国，空气芯水膜旋流排水系统）。流速（法国，空气芯水膜旋流排水系统）。 减小水舌阻力系数减小水舌阻力系数 A. 设置通气立管；设置通气立管； B. 利用空气芯避免水舌；利用空气芯避免水舌； C. 横支管与立管相连时采用异径三通或顺水三横

24、支管与立管相连时采用异径三通或顺水三 通。通。 4-4 4-4 污废水提升和局部处理污废水提升和局部处理 污废水的提升（自学）污废水的提升（自学） 设置条件设置条件 排水泵房的设置地点排水泵房的设置地点 排水泵的种类和选型排水泵的种类和选型 集水池的设置方法集水池的设置方法 污废水局部处理污废水局部处理 1、化粪池和生活污水局部处理、化粪池和生活污水局部处理 （1 ）化粪池的工作原理）化粪池的工作原理 A 沉淀沉淀 沉淀时间沉淀时间 24小时小时 污染物（污染物（SS）去除率）去除率 5060% B 污泥厌氧消化污泥厌氧消化 停留时间停留时间 3个月个月1年年 有机物（有机物（BOD5）去除率

25、）去除率 20%左右左右 C 污泥脱水熟化污泥脱水熟化 （2 ）化粪池的规格）化粪池的规格 材料及设置方法：埋地钢筋混凝土水池材料及设置方法：埋地钢筋混凝土水池 外观：多为矩形，内部分格，进出水口各外观：多为矩形，内部分格，进出水口各3 规格：按容积由小到大分为规格：按容积由小到大分为113# （3）化粪池的设计）化粪池的设计 A . 化粪池的容积化粪池的容积 V = Vs+Vn+Vb a）污水容积）污水容积Vs b）污泥容积）污泥容积Vn c）保护容积）保护容积Vb（取保护高度（取保护高度 250450mm） Vs Vn Vb a）污水容积）污水容积Vs Vs =Nqt N：化粪池实际使用人

26、数；：化粪池实际使用人数； q：每人每日排水量（取生活用水定额）；：每人每日排水量（取生活用水定额）； t：污水停留时间，取：污水停留时间，取1224小时。小时。 b）污泥容积）污泥容积Vn Vn =Na T （1-b）/（1-c） K m a a：每人每日污泥量（每人每日污泥量（0.40.7L/人，天人，天）；）； T T：化粪池清掏周期（：化粪池清掏周期（3 3个月个月1 1年）；年）； （1-b1-b）/ /（1-c1-c） ：浓缩体积缩减系数；：浓缩体积缩减系数； K K：发酵体积缩减系数（：发酵体积缩减系数（0.80.8）；）； m m ：清掏后残留污泥容积系数（清掏后残留污泥容积系

27、数（1.21.2）。 V有效有效 = Vs+Vn B . 化粪池的自行设计化粪池的自行设计 （1）容积）容积25 m m3时，宜设置时，宜设置2个以上化粪池；个以上化粪池； （2）每日污水量）每日污水量10 m m3时，采用双格化粪池，时，采用双格化粪池， 其中第一格的容积占总容积的其中第一格的容积占总容积的75%； （3）每日污水量）每日污水量10 m m3时，采用三格化粪池，时，采用三格化粪池， 其中第一格的容积占总容积的其中第一格的容积占总容积的60%，第二、，第二、 三格的容积占总容积的三格的容积占总容积的20%； （4）化粪池最小尺寸要求：）化粪池最小尺寸要求： 有效深度有效深度1.3m 池长池长1.0m 池宽池宽0.75mm （4）化粪池的布置）化粪池的布置 A 布置在隐蔽处；布置在隐蔽处；