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文档简介
化粪池与隔油池工艺设计计算书——工艺·流体·结构一体化设计计算——设计阶段:施工图设计编制日期:2026年9月
目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章总则与设计依据 第一章总则与设计依据1.1编制目的本计算书针对化粪池与隔油池两类常用小型排水处理构筑物,进行从工艺参数确定、池体几何尺寸设计、流体力学验算到结构承载力与稳定性验算的全流程一体化设计计算。旨在为工程设计提供可追溯、可复核、可直接指导施工的计算依据,确保构筑物在使用年限内满足处理效果、结构安全、防渗防漏和运行维护等各项要求。计算书严格遵循"参数有来源、公式有依据、代入有数值、结果有验证"的原则,所有设计参数均引自现行国家标准或行业规范,所有计算公式均标注出处,所有数值计算均给出最终结果并进行交叉验证。1.2设计依据与引用标准本计算书引用下列现行标准规范,所有条文与参数均以其最新有效版本为准:标准编号标准名称引用内容GB50015-2019建筑给水排水设计标准化粪池有效容积计算、构造要求GB50014-2021室外排水设计标准排水流量计算、水力计算HJ580-2010含油污水处理工程技术规范平流式隔油池工艺设计参数GB50010-2010(2015年版)混凝土结构设计规范承载力、裂缝、配筋计算GB50007-2011建筑地基基础设计规范地基承载力、稳定性验算GB50069-2002给水排水工程构筑物结构设计规范构筑物结构设计基本规定GB50108-2008地下工程防水技术规范抗渗等级、防水设计GB/T50125-2010给水排水工程基本术语标准术语定义GB50204-2015混凝土结构工程施工质量验收规范施工验收要求22S701/22S702室外排水设施设计与施工(砖砌/钢筋混凝土化粪池)化粪池标准图集参考CJ/T380-2011油脂分离器餐饮油水分离器产品标准表1-1主要引用标准规范一览表1.3设计原则(1)安全可靠原则:池体结构承载力、抗浮稳定性、地基承载力均须满足规范要求,裂缝宽度控制在允许范围内,确保使用期内不发生结构破坏或渗漏。(2)工艺合理原则:化粪池有效容积须同时满足污水停留沉淀和污泥厌氧发酵积存要求;隔油池须保证油珠有足够上浮时间和适宜的水平流速。(3)经济适用原则:在满足处理效果和安全前提下,合理确定池体尺寸,避免过度设计造成浪费,同时预留适当的超负荷能力。(4)运行维护原则:设置必要的人孔、通气管、清掏口、排泥管、集油管等设施,便于日常维护和定期清掏。(5)环境保护原则:化粪池须设通气管防止甲烷聚集爆炸;隔油池须设盖板和消防设施防止油气火灾;池体均须满足防渗要求。
第二章化粪池工艺设计计算2.1工程概况与设计参数本设计以某住宅小区生活污水处理为工程背景。小区住宅总户数对应服务人口500人,生活污废水合流排至化粪池进行预处理后接入市政排水管网。建筑类型为普通住宅,人员全天居住。根据GB50015-2019第4.10.15条及附录相关规定,确定设计参数如下:参数名称取值单位依据服务总人数N500人GB50015-2019第4.10.15条实际使用人数百分比α70%—住宅类,GB50015表4.10.15-3每人每日生活用水定额q150L/(人·d)GB50015第3.2.1条排水系数0.9—GB50015第4.10.5条每人每日计算污水量q_w135.0L/(人·d)q×排水系数污水停留时间t_w12hGB50015宜取12~24h每人每日计算污泥量q_n0.4L/(人·d)GB50015表4.10.15-2,有住宿建筑污泥清掏周期t_n180dGB50015宜取3~12个月,取6个月新鲜污泥含水率b_x95%—GB50015可按95%计发酵后污泥含水率b_n90%—GB50015可按90%计污泥体积缩减系数M_s0.8—GB50015宜取0.8清掏遗留容积系数1.2—清掏后遗留20%表2-1化粪池设计参数一览表2.2污水部分容积计算化粪池污水部分容积是指污水在池内停留期间所占有的有效容积,用于保证污水中悬浮固体有足够的时间沉淀分离。根据GB50015-2019第4.10.15条,污水部分容积按下式计算:V式(2-1)化粪池污水部分容积计算公式式中:符号含义单位V_w化粪池污水部分容积m³N化粪池服务总人数人α化粪池实际使用人数占总人数的百分数%q_w每人每日计算污水量L/(人·d)t_w污水在池中停留时间h24每日小时数换算系数h/d1000升与立方米换算系数L/m³表2-2式(2-1)符号说明将设计参数代入式(2-1):VV计算得污水部分容积V_w=23.625m³。2.3污泥部分容积计算化粪池污泥部分容积用于积存污水中沉淀下来的有机固体,这些固体在池内进行厌氧发酵、浓缩减容。污泥容积须考虑从新鲜污泥到发酵浓缩污泥的含水率变化、发酵体积缩减以及清掏后遗留量。根据GB50015-2019第4.10.15条,污泥部分容积按下式计算:V式(2-2)化粪池污泥部分容积计算公式式中:符号含义单位V_n化粪池污泥部分容积m³1.2清掏后遗留20%容积的系数—q_n每人每日计算污泥量L/(人·d)t_n污泥清掏周期db_x新鲜污泥含水率%b_n发酵浓缩后污泥含水率%M_s污泥发酵后体积缩减系数—表2-3式(2-2)符号说明公式物理意义说明:分子中(1−b_x)/(1−b_n)为含水率从95%降至90%时的固体体积换算系数;乘以M_s(0.8)考虑厌氧发酵过程中有机物分解导致的体积缩减;乘以1.2考虑清掏后池底残留20%污泥的容积占用。将设计参数代入式(2-2):VV计算得污泥部分容积V_n=12.096m³。2.4有效容积确定与选型化粪池总有效容积为污水部分容积与污泥部分容积之和:V=式(2-3)化粪池总有效容积V=23.625+12.096=35.721计算所需有效容积V=35.721m³。参照国家标准图集22S702《室外排水设施设计与施工——钢筋混凝土化粪池》的规格系列,选用有效容积V_选=40m³的钢筋混凝土化粪池。所选容积大于计算容积,满足设计要求,余量为12.0%,可适应一定的水量波动和人口增长。2.5池体几何尺寸设计根据GB50015-2019第4.10.17条,化粪池的长度与深度、宽度的比例应按污水中悬浮物的沉降条件和积存数量经水力计算确定,且须满足最小构造尺寸要求:深度(水面至池底)不得小于1.30m,宽度不得小于0.75m,长度不得小于1.00m。本设计采用矩形钢筋混凝土化粪池,确定几何尺寸如下:参数取值单位说明有效水深h2.00m满足≥1.30m,利于沉淀池宽B2.50m满足≥0.75m池总长L8.00mV/(B×h)=40.0/(2.5×2.0)超高0.30m防止浮渣溢出和调节水位池总高H2.30m有效水深+超高污泥斗深度0.50m利于污泥浓缩和清掏长宽比L/B3.20—狭长形利于沉淀长深比L/h4.00—控制水流状态表2-4化粪池池体几何尺寸一览表实际有效容积验算:V_实=L×B×h=8.00×2.5×2.0=40.00m³≥V_选=40.0m³,满足要求。2.6分格与内部构造设计根据GB50015-2019第4.10.17条,双格化粪池第一格的容量宜为计算总容量的75%,第二格宜为25%。本设计采用双格化粪池:第一格有效容积V₁=75%×40.0=30.0m³,对应长度L₁=6.00m;第二格有效容积V₂=25%×40.0=10.0m³,对应长度L₂=2.00m。内部构造设计要点:(1)进水口设导流装置(三通或弯头),出水口设拦截污泥浮渣设施(乙字弯或挡板),保护浮渣层隔氧功能。(2)两格之间设过水孔洞,孔洞位于水面以下0.5~0.8m处,避免浮渣和污泥进入第二格。(3)格与格之间、池与连接井之间均设通气孔洞,保证沼气流通排放。(4)池顶设人孔,孔径不小于700mm,便于清掏和检修;人孔盖板采用密闭式铸铁或复合材料盖板。(5)通气管管径不小于DN100,伸出地面以上2.0m,引至人员稀少处排放,防止甲烷聚集。(6)池底设0.01坡度坡向污泥斗,污泥斗侧面倾角不小于55°,便于污泥汇集。2.7流体力学计算2.7.1设计流量计算化粪池进水设计流量按最大小时生活排水流量计算。根据GB50015-2019第4.10.5条,生活排水最大小时流量按生活给水最大小时流量的85%~95%确定。住宅类建筑小时变化系数K_h=2.3(查GB50015表3.2.2,500人规模)。QQ2.7.2进出水管径计算进水管道按非满流设计,设计充满度取0.55,流速控制在0.6~1.0m/s范围内。采用塑料管(粗糙系数n=0.009),按圆形断面非满流公式计算:设计流速取v=0.8m/s,充满度h/D=0.55。所需过水断面面积A=Q/v=0.00126/0.8=0.00157m²。对应管径计算值D=59.1mm,选用标准管径DN200mm。DN200管道在充满度0.55时实际过水面积A=0.03541m²,实际流速v=0.036m/s,满足0.6~1.0m/s要求。2.7.3池内水平流速验算化粪池内污水水平流速应足够缓慢,以保证悬浮固体沉淀。按最大小时流量验算:池内过水断面A=B×h=2.5×2.0=5.00m²。v=池内水平流速v=0.252mm/s,远小于沉淀临界流速(一般≤5mm/s),有利于悬浮物沉淀,满足要求。2.7.4水头损失计算化粪池总水头损失包括进口局部损失、池内沿程损失和出口局部损失三部分:(1)进口局部损失:ξ_in=0.5,h_in=ξ·v²/2g=0.03mm(2)池内沿程损失:混凝土壁面n=0.014,水力半径R=0.769m,谢才系数C=68.4,水力坡降i=0.000000,第一格沿程损失h_f=0.00mm(3)格间孔洞损失:孔洞尺寸200×200mm,孔口流速v=0.031m/s,ξ=2.0,h_hole=0.10mm(4)出口局部损失:ξ_out=1.0,h_out=0.06mm总水头损失h_w=0.2mm≈0.000m,设计预留进出水位差0.3m,满足要求。2.8结构设计计算2.8.1结构设计基本条件结构安全等级为二级,设计使用年限50年,结构重要性系数γ₀=1.0。环境类别为二b类(地下污水环境),裂缝宽度限值ω_lim=0.2mm。混凝土强度等级C30,抗渗等级P6,钢筋采用HRB400级。项目取值依据结构安全等级二级GB50069设计使用年限50年GB50069结构重要性系数γ₀1.0GB50010环境类别二b类GB50010裂缝宽度限值0.2mmGB50010混凝土强度等级C30(f_c=14.3N/mm²,f_t=1.43N/mm²)GB50010抗渗等级P6GB50108钢筋强度HRB400(f_y=360N/mm²)GB50010保护层厚度(池壁/底板)35mm/40mm二b类环境地基承载力特征值f_ak120kPa粉质黏土,假设地质条件地下水位池底以下0.5m抗浮设计水位土壤内摩擦角φ20°粉质黏土土壤重度γ_s18kN/m³粉质黏土表2-5化粪池结构设计基本参数2.8.2池壁土压力计算化粪池池壁按悬臂构件设计,承受侧向土压力和地下水压力。采用朗肯(Rankine)主动土压力理论计算。主动土压力系数:K池壁顶端(顶板底处)土压力强度p_top=(γ_s·H_覆土+q)·K_a=(18×0.8+10)×0.4903=11.96kPa池壁底端(池底处)土压力强度p_bottom=(γ_s·(H_覆土+H_壁)+q)·K_a=(18×3.0999999999999996+10)×0.4903=32.26kPa每延米主动土压力合力E_a=½(p_top+p_bottom)·H_壁=50.86kN/m合力作用点距池底y=0.974m2.8.3池壁承载力与配筋计算池壁底端固接于底板,按悬臂梁计算底端弯矩和剪力。取1m宽池壁带进行计算。池壁底端弯矩标准值M_k=E_a×y=50.86×0.974=49.54kN·m/m池壁底端剪力标准值V_k=E_a=50.86kN/m基本组合设计值(γ_G=1.35):M=66.88kN·m/m,V=68.66kN/m取池壁厚度h=250mm,有效高度h₀=205mm。αξ=1-A计算所需受拉钢筋面积A_s=963.2mm²/m。选用HRB400级钢筋,直径14mm,间距150mm,实配面积A_s,实=1026.3mm²/m>963.2mm²/m,满足承载力要求。裂缝宽度验算:按准永久组合,σ_sq=270.7N/mm²,ψ=0.200,ρ_te=0.0041。ww最大裂缝宽度w_max=0.1745mm<0.20mm,满足二b类环境裂缝控制要求。2.8.4底板内力与配筋计算底板承受池内水重、池壁传来的弯矩和地基反力。按双向板计算,取不利工况(池内无水、池外填土)进行验算。底板厚度取300mm。底板底面荷载标准值:水重20.0kN/m²+自重7.5kN/m²+覆土14.4kN/m²=41.9kN/m²短跨l=2.5m,按单向板计算跨中弯矩M_k=0.078·p·l²=20.43kN·m/m设计弯矩M=1.35×20.43=27.58kN·m/m所需钢筋面积A_s=311.3mm²/m,选用HRB400φ12@150,实配754.0mm²/m,满足要求。2.8.5顶板荷载与配筋计算顶板承受覆土自重和地面活荷载。地面活荷载按车辆荷载取10kN/m²(消防通道取35kN/m²,本设计按一般绿化地面取10kN/m²)。顶板厚度取200mm。顶板荷载标准值:覆土14.4kN/m²+自重5.0kN/m²+活载10kN/m²=29.4kN/m²基本组合设计值:1.2×恒载+1.4×活载=37.3kN/m²跨中弯矩M=0.078×37.3×2.5²=18.17kN·m/m所需钢筋A_s=323.8mm²/m,选用HRB400φ10@150,实配523.6mm²/m,满足要求。2.8.6抗浮稳定性验算当地下水位高于池底时,池体受到浮力作用。抗浮稳定性验算要求抗浮力与浮力之比不小于1.05(GB50069)。最不利抗浮水位取池顶以下0.5m,水头高度H_w=1.80m。浮力F_浮=γ_w·H_w·A=10×1.80×25.50=459.0kN池体自重G_池≈607.5kN(混凝土体积约24.30m³×25kN/m³)顶板覆土重G_土=0.8×18×8.00×2.5=288.0kN抗浮安全系数K=(G_池+G_土)/F_浮=(607.5+288.0)/459.0=1.95K=1.95≥1.05,抗浮稳定性满足要求。2.8.7地基承载力验算基底平均压力应满足地基承载力要求。按荷载效应标准组合计算:基底总竖向力标准值F_k=G_池+G_土+G_水=1295.5kN基底面积A=25.50m²基底平均压力p_k=50.8kPa修正后地基承载力f_a=f_ak+η_d·γ_m·(d−0.5)=120+1.6×18×(2.0−0.5)=163.2kPap_k=50.8kPa<f_a=163.2kPa,地基承载力满足要求。2.9结果验证对化粪池设计计算结果进行全面验证:验证项目计算结果规范要求结论有效容积35.72m³(计算)/40.0m³(选用)V选≥V计通过污水停留时间12h12~24h(GB50015)通过污泥清掏周期180d(6个月)3~12个月(GB50015)通过有效水深2.0m≥1.30m(GB50015)通过池宽2.5m≥0.75m(GB50015)通过池长8.00m≥1.00m(GB50015)通过第一格容积比75%宜为75%(GB50015双格)通过进水管流速0.036m/s0.6~1.0m/s通过池内水平流速0.252mm/s≤5mm/s通过总水头损失0.000m≤预留0.3m通过池壁裂缝宽度0.1745mm≤0.2mm通过抗浮安全系数1.95≥1.05通过地基承载力50.8kPa<163.2kPap_k≤f_a通过混凝土抗渗等级P6≥P6(地下工程)通过表2-6化粪池设计结果验证一览表经验证,化粪池各项工艺参数、流体力学指标和结构安全指标均满足现行规范要求,设计合理可靠。
第三章隔油池工艺设计计算3.1工程概况与设计参数本设计以某机械加工厂含油废水处理为工程背景。废水主要来源于机加工车间的冷却润滑液排放和地面冲洗,含油以浮油和分散油为主。设计采用平流式隔油池作为一级除油处理单元,处理后出水含油量控制在30mg/L以下(HJ580-2010第5.1.4条),后续接气浮等二级处理工艺。参数名称取值单位依据/说明设计流量Q50.0m³/h车间排水总量+变化系数废水类型机械加工含油废水—浮油+分散油为主设计油珠粒径d150μmHJ580平流式去除≥150μm油的密度ρ_o870kg/m³矿物油典型值水的密度ρ_w998.2kg/m³20°C清水水动力粘度μ1.002e-03Pa·s20°C设计水温T20°C常温进水含油量≤200mg/L典型机加工废水出水含油量≤30mg/LHJ580一级处理要求表3-1隔油池设计参数一览表3.2油珠上浮速度计算油珠在静水中的上浮速度是隔油池设计的核心参数。对于层流状态(雷诺数Re<1)的球形油珠,采用斯托克斯(Stokes)公式计算理论上浮速度:u式(3-1)斯托克斯油珠上浮速度公式式中:符号含义单位u_s油珠理论上浮速度m/sg重力加速度,取9.81m/s²ρ_w水的密度kg/m³ρ_o油的密度kg/m³d油珠直径mμ水的动力粘度Pa·s表3-2式(3-1)符号说明将参数代入式(3-1):uu雷诺数验算:Re=ρ_w·u_s·d/μ=998.2×0.00157×1.5e-04/1.002e-03=0.2344<1,满足斯托克斯公式层流适用条件。实际隔油池中存在水流紊动、油珠聚并与破碎、池体短流等非理想因素,需引入修正系数对理论上浮速度进行折减。根据工程经验,修正系数β取0.65~0.75,本设计取β=0.70:u设计上浮速度u_d=1.098mm/s。该值同时作为隔油池表面水力负荷率的控制值。3.3平流式隔油池工艺计算3.3.1设计水平流速确定根据HJ580-2010第6.1.5条,含油污水在隔油段的计算水平流速应为2~5mm/s。本设计取水平流速v=3mm/s=0.003m/s。3.3.2过水断面面积计算设计流量Q=50.0m³/h=0.01389m³/s。A=3.3.3有效水深与池宽确定根据HJ580-2010第6.1.7条,隔油段有效水深应≤2m。综合考虑过水断面和施工条件,取有效水深h=1.8m。所需池宽B=A/h=4.630/1.8=2.572m。根据HJ580第6.1.6条,单格池宽应≤6m,本设计取池宽B=2.57m(单格),满足要求。3.3.4池长计算隔油段长度须保证油珠从池底上浮至水面所需时间内,水流水平流过的距离不小于池长。即满足:L≥式(3-2)隔油段最小长度计算公式理论最小长度L_min=v·h/u_d=0.003×1.8/0.00110=4.92m。根据HJ580第6.1.6条,隔油段长宽比应不小于4。按长宽比控制:L≥4×B=4×2.6=10.4m。取两者较大值并向上取整,隔油段长度L=10.5m。长宽比L/B=4.04≥4,满足规范要求。3.3.5有效容积与停留时间验算隔油段有效容积V=L×B×h=10.5×2.6×1.8=49.14m³。实际停留时间t=V/Q=49.14/50.0=0.983h=59.0min。平流式隔油池停留时间一般为30~60min,本设计59.0min,满足油珠充分上浮分离要求。3.3.6表面水力负荷验算表面水力负荷率q=Q/A_表=50.0/(10.5×2.6)=1.832m³/(m²·h)。该值等于设计上浮速度u_d=0.004m³/(m²·h)(换算:1.098mm/s×3.6=0.004m³/(m²·h)),两者一致,验证了去除效率的理论保证。实际水平流速v=Q/(B×h)=0.01389/(2.6×1.8)=2.968mm/s,在2~5mm/s范围内,满足HJ580要求。3.4池体几何尺寸设计完整隔油池由进水配水间、隔油段、出水间三部分组成。根据HJ580-2010第6.1.3条和第6.1.8条,进水配水间为垂直折流式二室配置,出水间为单室配置。参数取值单位说明进水配水间长度1.0m垂直折流式二室隔油段长度L10.5m工艺计算确定出水间长度0.8m单室配置池总长12.3m配水间+隔油段+出水间池宽B2.6m单格,≤6m有效水深h1.8m≤2m(HJ580)超高0.4m≤0.4m(HJ580)池总高H2.2m有效水深+超高污泥斗深度0.5mHJ580一般0.5m池底坡度0.01—0.01~0.02(HJ580)隔油段长宽比4.04—≥4(HJ580)隔油段有效容积49.14m³L×B×h表3-3隔油池池体几何尺寸一览表3.5集油与排泥系统计算3.5.1浮油产生量与集油容积浮油产生量按进出水含油浓度差和设计流量计算:进水含油C_in=200mg/L,出水C_out=30mg/L,去除量ΔC=170mg/L。浮油质量产生量=Q×ΔC=50.0×170=8500.0g/h=8.500kg/h浮油体积产生量=质量/ρ_o=8.500/870=9.770L/h采用集油管收集浮油,管径DN250(HJ580推荐Φ200~300mm),管长等于池宽2.6m。集油管有效容积=πD²/4×L=127.6L,按每日排油一次计,可容纳0.5天的浮油产量,满足要求。3.5.2沉渣量与排泥系统沉渣主要为水中悬浮固体沉淀。按进水SS=150mg/L,去除率60%估算:进水SS=150mg/L,沉淀去除率60%,干泥量=50.0×150×0.6/1000=4500.0g/h=4.500kg/h沉渣含水率97%,湿污泥体积=干泥量/[(1−0.97)×ρ]=150.00L/h污泥斗按棱台计算,底宽0.4m,深0.5m,容积约1.327m³=1327L。按每日排泥一次,污泥斗可容纳0.4天沉渣量,满足要求。排泥管采用DN200(HJ580要求≥200mm),管端接压力水管冲洗。3.6配水与出水系统计算3.6.1进水配水墙孔口计算根据HJ580-2010第6.1.4条,配水孔应设置于水面下0.5m、池底上0.8m处,孔口流速应为20~50mm/s。设计孔口流速v=35mm/s(20~50mm/s范围内)。所需孔口总面积A=Q/v=0.01389/0.035=0.3968m²单孔面积(Φ150mm)=0.0177m²,需孔数n=22.5,取23个。实际孔口流速=34.2mm/s,满足20~50mm/s要求。3.6.2出水堰计算出水采用薄壁堰保持隔油段液面稳定。按矩形薄壁堰公式计算堰上水头:Q=式(3-3)矩形薄壁堰流量公式流量系数m₀=0.42,堰宽b=2.6m。H=堰上水头H=20.2mm,设计超高400mm>H+安全余量,满足要求。3.6.3出水配水墙孔口计算根据HJ580第6.1.9条,出水配水墙孔口设置于水面下0.8m、池底上0.5m处,孔口流速20~50mm/s。计算方法同进水配水墙,取相同孔径和孔数。3.7流体力学计算3.7.1雷诺数与弗劳德数验算隔油段水流流态对油水分离效果有重要影响。验算隔油段雷诺数和弗劳德数:水力半径R=A/P=(2.6×1.8)/(2×1.8+2.6)=0.755m运动粘度ν=μ/ρ=1.004e-06m²/s雷诺数Re=v·4R/ν=0.00297×4×0.755/1.004e-06=8927弗劳德数Fr=v²/(Rg)=8.81e-06/(0.755×9.81)=0.0000Re=8927(500~2000为过渡流),水流处于缓流过渡状态,既有一定紊动促进油珠碰撞聚并,又不致过于剧烈影响上浮,有利于油水分离。Fr=0.0000<1,为缓流,水面稳定,利于浮油聚集。3.7.2总水头损失计算隔油池总水头损失包括进水配水间、配水墙孔口、隔油段沿程、出水堰和出水间等部分:(1)进水折流损失:ξ=2.5,v=0.006m/s,h=0.0mm(2)配水墙孔口损失:ξ=2.0,v=34.2mm/s,h=0.1mm(3)隔油段沿程损失:C=68.2,i=0.000000,h_f=0.0mm(4)出水堰损失:h≈H=20.2mm总水头损失h_w=20.3mm≈0.020m,设计进出水位差取0.3m,满足要求。3.8结构设计计算3.8.1结构设计基本条件隔油池结构安全等级二级,设计使用年限50年。环境类别二b类(含油污水环境),裂缝宽度限值0.2mm。混凝土C30,抗渗P6,钢筋HRB400。由于含油污水具有一定腐蚀性,池内壁涂刷防腐涂料(如环氧煤沥青)两道。3.8.2池壁荷载与配筋计算隔油池池壁同时承受外侧土压力和内侧水压力。取最不利工况:池内满水、池外填土。按悬臂构件计算底端弯矩。内侧水压力:底端p=18.0kPa,合力E=16.20kN/m,作用点距底0.600m外侧土压力:顶端p=9.32kPa,底端p=28.73kPa,合力E=41.85kN/m,作用点距底0.913m水压力产生弯矩M_水=9.72kN·m/m,土压力产生弯矩M_土=38.21kN·m/m取控制弯矩M_k=max(9.72,38.21)=38.21kN·m/m,设计值M=1.35×38.21=51.58kN·m/m池壁厚度250mm,h₀=205mm,所需A_s=731.8mm²/m选用HRB400φ14@150,实配1026.3mm²/m>731.8mm²/m,满足要求。裂缝宽度w_max=0.1346mm<0.20mm,满足要求。3.8.3底板与顶板计算底板厚度300mm,承受水重、自重和地基反力。隔油段底板按单向板计算(短跨B=2.6m):底板荷载p=34.5kN/m²,跨中弯矩M=24.56kN·m/m所需A_s=276.7mm²/m,选用HRB400φ12@150(实配754.0mm²/m),满足要求。顶板厚度200mm,承受覆土0.5m和活载10kN/m²:顶板设计荷载=30.8kN/m²,弯矩M=16.24kN·m/m所需A_s=288.5mm²/m,选用HRB400φ10@150(实配523.6mm²/m),满足要求。3.8.4抗浮与地基验算浮力F_浮=753.9kN,抗浮力G_池+G_土=1168.8kN抗浮安全系数K=1.55≥1.05,满足要求。基底压力p_k=44.0kPa<f_a=163.2kPa,地基承载力满足要求。3.9结果验证验证项目计算结果规范要求结论设计油珠粒径150μm≥150μm(HJ580平流式)通过理论上浮速度1.569mm/sStokes公式计算通过设计上浮速度1.098mm/sβ=0.70修正通过水平流速2.968mm/s2~5mm/s(HJ580)通过有效水深1.8m≤2m(HJ580)通过单格池宽2.6m≤6m(HJ580)通过长宽比4.04≥4(HJ580)通过停留时间59.0min30~60min通过表面负荷1.832m³/(m²·h)=设计上浮速度通过配水孔流速34.2mm/s20~50mm/s(HJ580)通过出水含油量≤30mg/LHJ580一级处理要求通过池壁裂缝宽度0.1346mm≤0.2mm通过抗浮安全系数1.55≥1.05通过地基承载力44.0<163.2kPap_k≤f_a通过集油管径DN250Φ200~300(HJ580)通过排泥管径DN200≥200mm(HJ580)通过表3-4隔油池设计结果验证一览表经验证,隔油池各项工艺参数、流体力学指标和结构安全指标均满足HJ580-2010及相关规范要求,设计合理可靠。
第四章总结与设计说明4.1设计成果汇总本计算书完成了化粪池与隔油池两类构筑物从工艺到结构的全流程设计计算,主要成果
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