污水管道系统设计
《污水管道系统设计》课件
# 污水管道系统设计 ## 简介 - 污水管道系统的意义 - 设计的目的与要求
管道设计基础
管道材料
选择合适的管道材料是ຫໍສະໝຸດ 计的基础，如PVC、铸铁 和钢材。
管道尺寸及布局
根据流量需求和空间限制 确定合适的管道尺寸和布 局。
管道阻力计算
通过计算管道的阻力，确 保正常的流动和压力。
设计问题的解决方案
总结设计过程中出现的问题， 并提供创新的解决方案。
设计经验与教训总结
总结设计经验和教训，以不断 改进未来的设计。
结论
1 管道系统设计的重要性
合理的污水管道系统设计对城市发展和环境保护至关重要。
2 未来发展趋势
随着技术的进步，管道系统设计将趋向更高效、可持续和智能化。
3 建议和展望
管道系统设计流程
1
设计阶段
2
管道网络设计、材料选择和管道计算
是设计阶段的重要内容。
3
运营阶段
4
管道维护和故障排除确保管道系统持 续运行。
策划阶段
规划和高程测量是管道系统设计的首 要任务。
施工阶段
准备施工材料和按照标准进行施工是 保证管道系统质量的关键。
设计案例分析
实际案例分析
通过分析实际案例，了解设计 中遇到的问题和解决方案。
提出关于管道系统设计和发展的建议，并展望未来的发展方向。
污水处理中的供水与排水系统设计
运用压力、流量、液位等传感器，实时监测供水 与排水系统的运行状态，为自动化控制提供准确 的数据支持。
电动执行机构
通过电动阀门、电动泵等执行机构，实现对供水 与排水系统的远程控制和自动调节。
远程监控及数据采集系统
SCADA系统
建立数据采集与监视控制系统（SCADA），对供水与排水系统进 行远程监控和数据采集，实现集中管理和优化调度。
通过格栅、沉砂池等设施去除污水中的悬浮物和大颗粒杂质。
化学处理法
利用化学反应原理去除污水中的溶解性有机物、重金属离子等污染 物，常用的方法有中和法、氧化还原法等。
生物处理法
利用微生物的代谢作用去除污水中的有机污染物，包括活性污泥法 、生物膜法等工艺。
污泥处理与处置技术
01
污泥浓缩
通过重力浓缩、气浮浓缩等方法降低污泥含水率，减小污泥体积。
无线通信技术
运用4G/5G、LoRa等无线通信技术，实现远程数据传输和实时监 控，提高系统响应速度和运维效率。
数据存储与分析
采用大数据存储和分析技术，对采集的数据进行存储、处理和分析 ，为供水与排水系统的优化运行提供数据支持。
故障诊断与预警机制
故障诊断技术
运用故障诊断算法和专家系统，对供水与排水系统出现的 故障进行快速定位和诊断，提高维修效率。
非常规水资源开发利用
雨水收集利用
建立雨水收集系统，将雨水收集后经过适当处理 用于非饮用用途，如绿化、冲洗等。
中水回用
将生活污水经过处理后达到一定水质标准的中水 回用于非饮用用途，如工业冷却、景观补水。
海水淡化利用
在沿海地区，可利用海水淡化技术提供淡水资源 ，缓解水资源短缺问题。
绿色、低碳、循环发展理念践行
第三章 污水管道系统的设计
第三章污水管道系统的设计第一节污水流量的确定污水管道的设计流量是设计期限终了时的最大日（或最大班）最大时的污水流量污水管道设计流量= 生活污水设计流量+ 工业废水设计流量注意：地下水位较高时要考虑地下水渗入量一、生活污水设计流量的确定公式一：Q d =q d·N·K总/(24×3600)q d-生活污水定额（每人每日平均排出的污水量）N-设用管道的设计人口数， N有两种估算方法，第一，城镇总体规划确定的人口密度计算N=P·A,P为人口密度，单位人/hm2，A是排水区域的面积，单位hm2第二，按人口增长率估算N = N0(1+γ)nN为现在的人口数，γ为人口自然增长率，n为设计期限0公式二：Q d = q0·A ·K总q0-比流量，A-设计管段的排水面积，K总-总变化系数总二、排水面积A的确定排水面积的划分方法，三种1、围坊式，2、低侧式3、对边式第二节污水管道系统的平面布置污水管道系统的平面布置包括：1、确定排水区界，划分排水流域，应有一条或一条以上的干管2、选择污水厂出水口的位置，应设在城市的下风向，水体的下游，离开居住区和工业区3、拟定污水干管及总干管的路线，管道一般按总干管、干管、支管顺序依次进行。
☆☆☆定线应遵循的主要原则是：尽可能地在路线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。
定线时考虑的因素：地形和竖向规划；排水体制和其他管线的情况；污水厂和出水厂的位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线及构筑物的位置；工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况，发展远景和修建顺序等。
☆☆☆地形一般式影响管道定线的主要因素在地形平坦略向一边倾斜的地区，总干管与等高线平行敷设，干管与等高线垂直敷设。
由于总干管口径较大，保持自清流速所需的坡度较小，其走向与等高线平行是合理的。
当地形斜向河道的坡度很大时，总干管与等高线垂直，干管与等高线平行。
第八章污水管道系统的设计计算
第⼋章污⽔管道系统的设计计算第⼋章污⽔管道系统的设计计算（⼀）教学要求熟练掌握污⽔管道的设计计算过程（⼆）教学内容1、污⽔设计流量2、污⽔管道的设计参数3、污⽔管道的⽔⼒计算（三）重点污⽔管道的⽔⼒计算第⼀节污⽔设计流量的计算污⽔管道系统的设计流量是污⽔管道及其附属构筑物能保证通过的最⼤流量。
通常以最⼤⽇最⼤时流量作为污⽔管道系统的设计流量，其单位为L/s 。
它包括⽣活污⽔设计流量和⼯业废⽔设计流量两⼤部分。
就⽣活污⽔⽽⾔⼜可分为居民⽣活污⽔、公共设施排⽔和⼯业企业内⽣活污⽔和淋浴污⽔三部分。
⼀、⽣活污⽔设计流量 1.居民⽣活污⽔设计流量居民⽣活污⽔主要来⾃居住区，它通常按下式计算：1Q =360024zK N n (8-1)式中： Q 1—— 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 ；K Z ——⽣活污⽔量总变化系数。
（1）居民⽣活污⽔量定额居民⽣活污⽔量定额，是指在污⽔管道系统设计时所采⽤的每⼈每天所排出的平均污⽔量。
在确定居民⽣活污⽔量定额时，应调查收集当地居住区实际排⽔量的资料，然后根据该地区给⽔设计所采⽤的⽤⽔量定额，确定居民⽣活污⽔量定额。
在没有实测的居住区排⽔量资料时，可按相似地区的排⽔量资料确定。
若这些资料都不易取得，则根据《室外排⽔设计规范》(GBJl4-87)的规定，按居民⽣活⽤⽔定额确定污⽔定额。
对给⽔排⽔系统完善的地区可按⽤⽔定额的90%计，⼀般地区可按⽤⽔定额的80%计。
（2）设计⼈⼝数设计⼈⼝数是指污⽔排⽔系统设计期限终期的规划⼈⼝数，是计算污⽔设计流量的基本数据。
它是根据城市总体规划确定的，在数值上等于⼈⼝密度与居住区⾯积的乘积。
即：F N ?=ρ (8-2) 式中：N ——设计⼈⼝数，cap ；ρ——⼈⼝密度，cap/hm 2；F ——居住区⾯积，hm 2； cap ——“⼈”的计量单位。
排水工程污水管道系统设计
可用下式求得。
np q0 86400
式中：n——污水量原则，L/(人.d)； p——人口密度，人/公顷。
污水管道旳衔接
水力计算旳基本公式
Qv v C RI
式中：Q——流量，m3/s；
ω——过水断面面积，m2；
v——流速，m/s；
R——水力半径（过水断面积与湿周旳比值），m；
I——水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）；
C——流速系数，或谢才系数。
C值一般按曼宁公式计算，即
C
1
1
R6
n
n——管壁粗糙系数
三、污水管道旳水力计算（续2）
二、污水设计流量旳计算（续3）
（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
Q3
A1B1K1 A2B2K2 3600T
C1D1 C2D2 3600
式中：Q3——工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s； A1——一般车间最大班职工人数，人； A2——热车间最大班职工人数，人； B1——一般车间职工生活污水量原则，为25(L/(人.班))； B2——热车间职工生活污水量原则，为35(L/(人.班))； K1——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； K2——热车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1——一般车间最大班使用淋浴旳职工人数，人； C2——热车间最大班使用淋浴旳职工人数，人； D1——一般车间旳淋浴污水量原则，为40(L/(人.班))； D2——热车间旳淋浴污水量原则，为60(L/(人.班))； T——每班工作时数，h。
二、污水设计流量旳计算（续4）
（4）工业废水设计流量计算
Q4
m M KZ 3600T
第 8 章 污水管道系统的设计计算
（8-5）
工业企业工业废水和职工生活污水和淋浴废水定额： 与给水定额相近，可参考。 各符号意义见教材P180：式（8-5）。
9
8.1.2 工业废水设计流量
工业废水量变化系数 日变化系数较小，接近1。时变化系数见下表：
工业种类 冶金 化工 纺织 食品 皮革 造纸
时变化系数Kh
1.0~1.1
1.3~1.5
的污水量；
（3）集中流量q3 —— 是从工业企业或其它产生大量 污水的公共建筑流来的污水量。
13
对于某一设计管段，本段流量是沿管段长度变
化的，即从管段起点为零逐渐增加到终点的全部流 量。为便于计算，通常假定本段流量从管段起点集 中进入设计管段。而从上游管段和旁侧管流来的转 输流量 q2和集中流量 q3对这一管段是不变的。 本段流量是以人口密度和管段服务面积来计算的， 公式如下： 生活污水量 q1 F qs K Z
向低处流动，在大多数情况下，管道内部
是不承受压力的，即靠重力流动。
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8.3.2 污水管道水力计算的设计参数
① 设计充满度 在设计流量下，管道中的水深 h 与管径 D的比值 h/D 称为设计充满度，当 h/D＝1 时称为满流；h/D＜1时称为不满流。 污水管道的设计有按满流和非满流两种 方法。在我国，按非满流进行设计。
内容：根据已确定的管道路线以及各设计管段的 设计流量来计算各设计管段的管径、坡度、流速、 充满度等。 原则是：不冲刷、不淤积、不溢流、要通风。 污水管道水力计算是由控制点开始，从上游 到下游，对各设计管段进行计算。
16
8.3.1 污水管道中污水流动的特点
污水由支管流入干管，由干管流入主 干管，由主干管流人污水处理厂，管道由 小到大，分布类似河流，呈树枝状，与给 水管网的环流贯通情况完全不同。污水在 管道中一般是靠管道两段的水面高差从高
浅谈污水管道系统设计流量确定
浅谈污水管道系统设计流量确定罗武德摘 要：合理地确定设计流量是污水管道系统设计的主要内容之一，也是做好设计的关键。
污水管道系统设计的首要任务，在于正确合理地确定污水管道系统的设计流量。
通常以最大日最大时流量作为污水管道系统的设计流量。
关键词：污水管道；总变化系数；污水量定额引言污水管道系统的设计流量是污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量。
排水工程设计应以批准的城镇总体规划和排水工程专业规划为主要依据，从全局出发，根据规划年限、工程规模、经济效益、社会效益和环境效益，正确处理城镇中工业与农业、城镇化与非城镇化地区、近期与远期、集中与分散、排放与利用的关系。
通过全面论证，做到确能保护环境、节约土地、技术先进、经济合理、安全可靠，适合当地实际情况。
1污水管道系统设计流量组成（1）居民生活污水设计流量Q 1（2）公共设施排水量Q 2；（3）工业企业生活污水和淋浴污水设计流量Q 3；（4）工业废水设计流量Q 4；污水管道系统设计流量，按上述（1）－（4）项之和确定，系统中各构筑物设计流量根据设计污水量定额和流量关系确定。
2污水设计流量计算方法及相关参数的确定2.1居民生活污水设计流量Q 13600241⨯⋅⋅=ZK N n Q式中：Q 1—居住区生活污水设计流量，L/s ；n —居住区生活污水量标准（定额）（L/(d.人)），按《室外排水设计规范》选用，也可按该地区居民生活用水定额的80%~90%选用；N —设计人口数，按规划部门根据统计资料提供的参数选用；常用人口密度和服务面积相乘得到；K Z —总变化系数，是最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值2.1.1设计人口设计人口是计算污水设计流量的基本数据，是指污水排水系统设计期限终期的规划人口数。
人口密度表示人口的分布情况，是指单位面积上居住的人口数，以cap/h m2表示。
在计算污水管道服务的设计人口时，常用人口密度与服务面积相乘得到。
2.1.2日变化系数(K d )在一年中，最高日用水量与平均日用水量的比值。
污水管道设计参数
全国民用建筑工程设计技术措施给水排水2003.第4.16.11含有油脂的废水（包括经过隔油池的废水）不得流入化粪池，以防影响化粪池的腐化效果。
l) 设计充满度设计流量下，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值称为设计充满度(或水深比)。
当h/D=1时称为满流；h/D<1称为非满流。
我国《室外排水设计规范》规定，污水管道应按非满流进行设计，对管道的最大设计充满度有相应的限制，污水管道设计充满度指的是h/D。
对于明渠，设计规范还规定了设计超高(即渠中水面到渠顶或渠道翼墙顶的高度)不小于0.2m。
各种管道的允许最大设计充满度在《室外排水设计规范》( GB 50014-2006 )中有明确的规定。
在计算配置污水管道的管径时，管道的设计流量中不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应复核当其满流时是否能满足设计流量的通过要求。
2) 设计流速对应于设计流量、设计充满度的管道内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，最好在最大和最小设计流速范围之内。
最小设计流速是保证管道内不致发生淤积的控制流速。
《室外排水设计规范》(GB 50014-2006)规定了污水管道在设计充满度下的最小设计流速定为0. 6m/s。
含有金属、矿物固体或重油杂质的生产污水管道，其最小设计流速宜适当加大，其值要根据试验或调查研究决定。
明渠的最小设计流速为0.4m/s。
最大设计流速与管材相关，是保证管道不因长期剧烈冲刷而缩短运行寿命的控制流速。
通常，金属管道的最大设计流速为1Qm/s，非金属管道的最大设计流速为5 m/s，更为具体的规定参见《室外排水设计规范》(GB 50014-2006 )。
3) 最小管径在污水管道系统的上游部分，由于设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，而管径过小极易堵塞；此外，采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小，因此，为了养护工作的方便，常规定一个允许的最小管径。
污水管道系统设计PPT课件
与定线； 四、确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置等。 五、控制点的确定
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（一）确定排水体制和排水区界，划分排水流域
1、排水体制的确定 根据《室外排水设计规范》规定，一般新建的城市和地区排水系
N——设计人口数，按规划部门根据统计资料提供的参数
选用；常用人口密度和服务面积相乘得到
KZ——总变化系数，是最大日最大时污水量与平均日 平均时污水量的比值
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KZ=Kd Kh
Kd——日变化系数，是最大日污水量与平均日污水量的比值 Kh——时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时
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3、管道定线时注意事项
主干管布置在坚硬密实土壤中 尽量少穿河流、铁路、山谷和高地 避免与地下构筑物交叉
不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下
（通常设在污水量较大一侧或地下管线较少一侧的人行道、 绿化带或慢车道下，当道路宽度超过40米时，可考虑在道路两 侧各设一条污水管）
集中流量尽量排入上游
一、 设计资料的调查
明确设计任务的资料：城市的总体规划及其他基础设施情况
地形资料，包括地形图、等高线 自然资料： 气象资料，包括气温、风向、降雨量等
水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位 地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级 工程资料：道路、通讯、供水、供电、煤气等
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二、 污水管道系统的规划布置（第二节）
居民生活污水量定额为120L/人.d;有两座公共建筑，火车站和公
共浴室的污水设计流量分别为3.00L/s和4.00L/s；有两个工厂，
污水管道系统设计计算公式
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。
污水管道设计
污水管道设计一确定排水界限，划分排水流域1确定排水界限：确定污水排水系统的界限，以建筑区划分，污水排水系统是由城镇规划的设计规划决定的.2划分排水流域A.地形起伏：按等高线划分水线B.平坦地区:按面积街区划分C.排水干管:用一条或多干管排除一个流域中的污水二管道定线和平面布置的组合1污水管道系统定线:在城镇总平面图上确定污水管道的位置和走向（名词管道定线）2污水排水系统和平面布置的组成及定线的主要原则A.污水排水系统管道的组成a支管：接纳街坊污水b干管：接纳支管污水c主干管接纳干管污水管道定线一般是按照先大后小进行的顺序进行的：即先确定污水排出口的位置级污水处理厂的厂址位置，据此再拟定污水主干管的位置和走向然后再确定各排水流域的干管和位置和走向，再在各流域内确定个支管的位置和走向管道定线的主要原则使污水尽量按重力流方式排出，用较短的管线排除较大面积的污水,布置中尽量减少深埋，又减少提升泵站的数量（管线短埋深浅少提升）3影响平面布置的因素A地形-顺坡排水B排水体制排水体制决定排水系统的组成（有几套排水管系统）,采用分流制时两套系统应互相协调C污水厂。
出水口泵站的位置污水厂和出水口的位置和数量决定污水主干管的位置和走向:主干管必须通向污水厂D地址条件a主干管必须布置在坚硬密实的土壤中，尽量避免穿越高地。
基岩浅入地带或基质土壤不良地带尽量避免与河道。
山谷.铁路。
各种地下建筑交叉。
必须交叉时宜垂直交叉，可采用倒虹管或官桥穿过河道.山谷等E道路及交通状况管道不宜布置在交通繁忙而狭窄的街道下;道路较宽时可在道路两边平行布置,分别收集道路两边支管接入的污水F排水量大的工厂和建筑物的位置接入污水干管起端是有利的，这样管道直径大，铺设坡度可以减小,可以降低管道的埋深.G地下管线和地下构筑物情况4干管布置排水区域较低的地方A干管与等高线垂直主干管与等高线平行B主干管与等高线垂直干管与等高线平行但要设置跌水井平行式适用范围：地势向河流方向较大倾斜的地区优缺点：可避免管道冲刷排水迅速5支管形式A低边式B围坊式C穿坊式6平面图内容三控制点确定和泵站设置地点对管道系统埋深起控制作用的地点是控制点1各条管道的起点就是这条管道的控制点，因为其埋深控制整条管道的埋深而整个系统的控制地点可能是A离出水口最远的一个管道的控制点B深度较深的工厂污水排出口C地形低洼区域内的污水管道起点2避免因个别控制点加大管道埋深的措施采用高强度管材局部填土设提升泵站3污水泵站的设置在污水排水系统中,污水泵站按作用一般分为：A分类中途泵站：当埋深超过最大埋深时，设置泵站提高下游管道的位置局部泵站：抽开局部污水的泵站，将局部低洼地区的污水提升到地势较高的地区的污水管道中，或者是将高层建筑的地下室。
污水管渠系统设计习题
一、单项选择题（每小题1分，共12分）1.城市污水的设计总流量一般按下面哪项计算（）A综合生活污水设计流量＋工业废水设计流量＋初期雨水设计流量B综合生活污水设计流量＋工业企业生活污水和淋浴污水设计流量＋工业废水设计流量＋地下水入渗量C综合生活污水设计流量＋工业企业生活污水和淋浴污水设计流量＋地下水入渗量D居民生活污水设计流量＋工业企业生活污水和淋浴污水设计流量＋工业废水设计流量2.污水管道的污水设计流量是指以下哪一项（）A污水管道及其附属构筑物能保证通过的污水最大流量B城市居民每人每天日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水量C污水管道及其附属构筑物能保证通过的污水平均流量D城市居民生活污水和公共建筑排水的综合流量3.下列哪项水量不应包括在城镇分流制排水系统的污水管渠设计流量中（）A综合生活污水B工业生产废水量C居住区雨水量D入渗地下水量4.下列关于排水管渠设计流量的叙述中，哪项正确（）A地下水的渗水量可按每人每日最大污水量的10%-20%计算B工业废水设计流量中，考虑到工业生产的稳定性，其时变化系数一般取1C综合生活污水量总变化系数是最高日最高时污水量与平均日平均时污水量的比值D合流管渠设计流量是设计综合污水量与设计废水量之和，同时，在地下水位较高时，还应考虑入渗地下水量5.分流制污水管道的设计断面应根据下列哪项流量计算确定（）A平均日平均时污水流量B平均日最大时污水流量C最大日平均时污水流量 D最大日最大时污水流量6.关于污水管道设计流量，下述哪种说法是错误的（）A工业废水排放较均匀，可按平均日平均时流量计算B城镇生活污水量应包括居民生活污水、公共服务污水及工业企业生活污水量C新建污水管道考虑初期雨水径流污染控制时，宜提高综合生活污水量总变化系数D地下水位高的地区，地下水的渗入量可按综合生活污水和工业废水平均日流量的10%至15%计算7. 下列四种直径的钢筋混凝土圆形污水管道的设计坡度皆为0.003，管壁粗糙系数皆为0.014，设计充满度皆为0.7，则哪种直径的管道内水流流速最大？A DN5OOmmB DN600mmC DN700mmD DN800mm8.在进行污水管道设计时，规定的最小设计坡度指的是下列哪项？A整条管线的平均坡度B每个设计管段的坡度C系统起始管段的坡度D允许最小管径的坡度9.下列哪项不是污水管道按非满流设计的原因A为地下水渗入保留空间B为雨水的非正常流入保留空间C为工业废水流入保留空间D为保障管道运行的安全性10.为了降低造价，缩短施工周期，管道埋设深度越小越好。
某工厂污水管道课程设计
某工厂污水管道课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解污水处理的基本概念，掌握工厂污水管道系统的组成及功能。
2. 学生能掌握污水处理的主要方法及其原理，了解不同处理方式的优缺点。
3. 学生能了解我国污水处理的相关政策和标准，明白环境保护的重要性。
技能目标：1. 学生通过小组合作，能设计出一种简单的污水处理方案，具备一定的实践操作能力。
2. 学生能够运用所学知识，分析工厂污水管道存在的问题，并提出改进措施。
3. 学生能够运用信息技术手段，收集和整理相关资料，提高信息处理能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能认识到环境保护的紧迫性，增强社会责任感和环保意识。
2. 学生通过学习，培养科学态度和创新精神，激发对科学研究的兴趣。
3. 学生能够在团队合作中，学会尊重他人，培养良好的沟通能力和团队精神。
课程性质：本课程为科学实践活动课，结合实际工厂污水管道问题，引导学生运用所学知识，提高实践操作能力和解决问题的能力。
学生特点：六年级学生具备一定的科学知识基础，好奇心强，喜欢动手操作，但理论知识掌握程度有限。
教学要求：结合学生特点，采用启发式教学，注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力和创新意识。
同时，注重培养学生的环保意识和社会责任感。
通过分解课程目标，为后续教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 污水处理基本概念：污水处理定义、分类及其意义，了解污水处理在环境保护中的作用。
相关教材章节：第三章第二节“污水处理与环境保护”2. 工厂污水管道系统：学习工厂污水管道的组成、结构及功能，了解不同类型的污水处理设施。
相关教材章节：第四章第一节“工业废水处理设施”3. 污水处理方法及原理：学习物理、化学和生物等污水处理方法，掌握各种方法的优缺点及适用范围。
相关教材章节：第四章第二节“废水处理方法与技术”4. 我国污水处理政策与标准：了解我国污水处理的相关法律法规、政策及标准，认识环境保护的重要性。
相关教材章节：第五章第一节“环境保护法律法规”5. 实践活动：设计简单的污水处理方案，分析工厂污水管道存在的问题，并提出改进措施。
污水管道设计参数
污水管道设计参数集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）全国民用建筑工程设计技术措施给水排水2003.第含有油脂的废水（包括经过隔油池的废水）不得流入化粪池，以防影响化粪池的腐化效果。
l) 设计充满度设计流量下，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值称为设计充满度(或水深比)。
当h/D=1时称为满流；h/D<1称为非满流。
我国《室外排水设计规范》规定，污水管道应按非满流进行设计，对管道的最大设计充满度有相应的限制，污水管道设计充满度指的是h/D。
对于明渠，设计规范还规定了设计超高(即渠中水面到渠顶或渠道翼墙顶的高度)不小于0. 2m。
各种管道的允许最大设计充满度在《室外排水设计规范》( GB 50014-2006 )中有明确的规定。
在计算配置污水管道的管径时，管道的设计流量中不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应复核当其满流时是否能满足设计流量的通过要求。
2) 设计流速对应于设计流量、设计充满度的管道内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，最好在最大和最小设计流速范围之内。
最小设计流速是保证管道内不致发生淤积的控制流速。
《室外排水设计规范》(GB 50014-2006)规定了污水管道在设计充满度下的最小设计流速定为0. 6m/s。
含有金属、矿物固体或重油杂质的生产污水管道，其最小设计流速宜适当加大，其值要根据试验或调查研究决定。
明渠的最小设计流速为0.4m/s。
最大设计流速与管材相关，是保证管道不因长期剧烈冲刷而缩短运行寿命的控制流速。
通常，金属管道的最大设计流速为1Qm/s，非金属管道的最大设计流速为5 m/s，更为具体的规定参见《室外排水设计规范》(GB 50014-2006 )。
3) 最小管径在污水管道系统的上游部分，由于设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，而管径过小极易堵塞；此外，采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小，因此，为了养护工作的方便，常规定一个允许的最小管径。
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。
《污水管道系统设计》课件
设计标准与规范
国家及地方标准
遵循国家和地方的相关标准，如《室外排水 设计规范》等。
环保要求
遵循环保部门的相关要求，确保污水管道排 放对环境的影响最小化。
行业规范
遵循给排水行业的规范和指南，确保设计的 合规性和可靠性。
安全要求
遵循安全生产的法律法规，确保设计的安全 性和稳定性。
04
污水管道系统设计技术
智能化与自动化设计
探讨未来污水管道系统设计的智能化和自动化趋势，包括利用大数据、人工智能等技术手 段提高设计效率和精度，以及自动化施工和监测等方面的应用前景。
绿色设计与环保要求
分析未来污水管道系统设计中的绿色设计和环保要求，如何更好地实现污水处理的资源化 利用，降低对环境的影响，以及与城市雨水管道系统的协同设计等方面的探讨。
。
设计流程
方案设计
根据需求分析结果，制定多个 设计方案，并进行初步的技术 和经济评估。
施工图设计
完成详细设计后，绘制施工图 纸，准备施工。
需求分析
明确设计目标、了解用户需求 和现场条件，进行初步的现场 勘查。
详细设计
选定最优方案后，进行管道、 泵站、闸门等设施的详细设计 。
施工与验收
按照施工图纸进行施工，并进 行严格的验收，确保设计目标 的实现。
设计特点
采用分流制设计，新建污水管道，提 高污水处理效率。
实施效果
有效解决了城市污水排放问题，提高 了居民生活质量。
经验教训
施工过程中需加强监管，避免对城市 交通和居民生活造成影响。
案例二：某工业园区污水管道系统设计
设计背景
设计特点
工业园区内企业众多，污水排放量大且成 分复杂。
根据企业排污特点，采用分类收集、处理 和排放方式。
污水管道系统设计说明书
本科《给排水管道工程》课程设计说明书污水管道系统设计学院环境科学与工程学院专业环境工程班级2004级环境工程1班学生姓名李达宁学号200433138282电子邮件daning13@126.c0m联系电话39384692指导教师陆少鸣污水管道系统设计说明书1.基本资料从小区平面图可知该区域地势自西北方向向东南方向倾斜，坡度较小，无明显分水线，可划分为一个排水流域。
本设计采用分流制排水系统，只考虑容纳生活污水、工业废水、工业生活污水。
根据比较，设计采用平行式管道布设形式，可相对截流式布设形式节省管材和土方量。
3条街道支管埋于街区地势较低的一侧，统一汇入主干管中。
主干管在小区最东侧自北向南布设，将污水排入污水处理厂后处理2.街区编号并计算其面积将各街区编号，并用箭头标出各街区污水排出的方向（如图1所示）。
计算各街区面积列由街坊总面积84.6×2410m ，居住人口密度为400人/2410m ，则服务总人口数为84.6×400＝33840人，居民污水量标准为140L/人.d ，则计算居民平均日生活污水量为： Q d ＝3600243384014036002411⨯⨯=⨯∑i i N q ＝54.84（L/s ）计算总变化系数为： Kz ＝11.011.084.547.27.2=d Q ＝1.74 计算居民生活污水设计流量：Q1＝360024111⨯∑iizNqK＝K z1Q d＝1.74×54.84＝95.42（L/s）工厂的生活污水和淋浴污水设计流量已直接给出，为：Q2+Q3＝8.24＋6.84＝15.08（L/s）生产污水设计流量为Q4＝26.4L/s将各项污水设计流量直接求和，得该街坊污水设计总流量：Q h＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4＝95.42＋15.08＋26.4＝136.9（L/s）3.划分管段，计算流量该街坊平面如图所示图中用箭头标出了各街坊污水排出的方向，经计算各街坊的汇水面积列于表1中。
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二、污水设计流量的计算（续3）
（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
Q3
A1B1K1 A2 B2 K 2 3600T
C1D1 C2 D2 3600
二、污水设计流量的计算（续4）
（4）工业废水设计流量计算
Q4
mM KZ 3600T
二、污水设计流量的计算（续5）
Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q渗
水力计算注意问题
• 控制点选择 • 管道坡度与地面坡度 • 设计流速与设计管径 • 注意水头损失 • 旁侧支管连接
六、国外污水管道的设计方法介绍
常规设计方法
给水量
60%~80%
排水量 查曲线
最小流量 最大流量
校核自净流速 设计流量
乘系数（考虑地下水和雨水）
设计充满度一般按满流，也有非满流情况：小管0.5，其他0.75
总变化系数Kz
KZ=Kd Kh
KZ
2.7 Q 0.11
生活污水量总变化系数
污水平均日流 5
15
40
70
100
200
500 〉1000
量（L/s）
总变化系数 （KZ）
2.3
2.0
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
二、污水设计流量的计算（续2）
（2）公共建筑生活污水量计算
Q2
S N Kh 24 3600
真空管网：真空阀井、中继真空泵站和真空管道
压力式管网：研磨潜力泵、压力支管和压力干管
七、城市污水回用工程
污水回用意义 污水回用目标与水质 污水回用处理技术
世界水资源概况
地球上水的总量1.461018m3
淡水储量仅为3.51016m3 不足全球总水量的3%
可能使用的淡水储量为 3.81012m3，占淡水的0.01%
林 西 县 排 水 总 平 面 图
一、设计资料的调查及方案确定（续）
设计方案确定
——包括排水体制的选择、排水系统的布置形式，应通 过技术、经济比较，确定最优的方案
有时需要设计方案对比，选择2-3各不同的设计方 案，进行技术、经济方面的对比论证，确定最优的方案
二、污水设计流量的计算
污水设计流量
——指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量， 设计流量包括生活污水量和工业废水量（L/s）。
n p q0 86400
污水管道的衔接
衔接的原则：尽可能地提高下游管段的高程，减 小埋深，降低造价；避免上游管段 回水淤积。 水面平接
衔接的方式 管顶平接 跌水连接
五、污水管道的设计举例
原始资料：
给定某市的街坊平面图，如下页图。居住区街坊人口 密度为350人/公顷，污水量标准为120L/(人.d)，火车站 和公共浴室的设计污水量分别为3L/s和4L/s，工厂甲和 工厂乙的工业废水设计流量分别为25L/s与6L/s。生活污 水及经过局部处理的工业废水全部送至污水处理厂进行 处理。工厂甲废水排出口的管底埋深为2.0m
最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的流速， 与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流 速为0.6-0.75m/s，我国根据试验结果和运行经验确 定最小流速为0.6m/s。
最大设计流速：是保证管道不被冲刷破坏的流速， 与管道材料有关；金属管道的最大流速为10m/s， 非金属管道的最大流速为5m/s。
目前全球80%以上的城市水域受到污染，约50％的重 点城镇的饮用水水源不符合取水标准，全球河段水质污染 严重不能用于灌溉的河段占20％；鱼虾绝迹的河段占40％； 不能满足Ⅲ类水质标准的河段占85.9％。其生态功能已严 重衰退。
我国水资源现状
人均水资源占有量2200立方米 约为世界平均水平的1/4 排名世界第112位 每年因缺水而造成的经济损失约
例1 已知n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。
例1 已知n=0.014,D=300mm, h/D =0.55,Q=32L/s,求v和I 。
四、污水管道的设计
确定排水区界，划分排水流域 管道定线 控制点确定和泵站的设置地点 设计管段及设计流量的确定 污水管道的衔接 污水管道在街道上的位置
第二部分 污水管道系统设计
污水管道系统的设计步骤
设计资料的 调查
设计方案 的确定
设计计算
设计图纸 的绘制
一、设计资料的调查及方案确定
设计资料调查
设计任务资料：有关的法令、法规、制度；城市的总 体规划及其他基础设施情况
地形资料，包括地形图、等高线 气象资料，包括气温、风向、降雨量等 自然资料： 水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位 地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级 工程资料：道路、通讯、供水、供电、煤气等
管道的埋设深度有两个意义： 决定污水管道最小覆土厚度 的因素有哪些？
地面荷载-大于0.7m
冰冻线的要求
满足街坊管连接要求
地面 管道
覆 土 厚 度
埋 设 深 度
温度与地层深度关系图
三、污水管道的水力计算（续3）
污水管道的埋设深度
管道的埋设深度有两个意义： 决定污水管道最小覆土厚度 的因素有哪些？
地面荷载
冰冻线的要求
满足街坊管连接要求
地面 管道
覆 土 厚 度
埋 设 深 度
H=h+IL+Z1-Z2+Δh
式中：H——街道污水管网起点的最小埋深，m； h——街坊污水管起点的最小埋深，0.6~0.7m； Z1——街道污水管起点检查井检查井处地面标高，m； Z2——街坊污水管起点检查井检查井处地面标高，m； I——街坊污水管和连接支管的坡度； L——街坊污水管和连接支管的总长度，m；
第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海 偏东和江苏偏北的一小部分；
第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部；
第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，福建、云南的南部；
第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西 偏北的一小部分
2000~3000亿元
解决水资源缺乏的途径
海水淡化 修建水库，贮存雨水 长距离引水 开发地下水 节约用水 污水回用
污水回用对象
污水回用于农业灌溉 污水回用于工业：如冷却水 污水回用于城市生活：即建筑中水
（ 市政用水、生活杂用水）
由于生活污水水量大且流量稳定， 成为主要的回用研究对象
最小设计坡度
（1）
（2）
（3）
——相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最 小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。
规定：管径200mm的最小设计坡度为0.004；管径 300mm的最小设计坡度为0.003；管径400mm 的最小设计坡度为0.0015。
三、污水管道的水力计算（续3）
污水管道的埋设深度
污水管道水力计算的设计数据
设计充满度（h/D） 设计流速（v） 最小管径（D） 最小设计坡度（i）
设计充满度（h/D）
——指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。
h/D =1时，满流 h/D <1时，非满流
hD
《室外排水设计规范》规定，最大充满度为：
管径（D）或暗渠高（H） （mm）
200~300 350~450 500~900
2.4 1.2 2.2 1.4 1.7 2.0 1.8 1.6 1.2 1.5 1.7 01850006331 23 24 25 26 27
街坊面积 1.8 2.2 2.0 2.4 （公顷） 0 0 4 0
划分设计管段，计算设计流量（48页） 管道的水力计算（50页） 绘制图纸（平面图和管道纵剖面图）
≥1000
最大充满度（h/D）
0.55(0.60) 0.65(0.70) 0.70(0.75) 0.75(0.80)
为什么要做最大设计充满度的规定？
1、预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击， 为未预见水量的增长留有余地；
2、有利于管道内的通风； 3、便于管道的疏通和维护管理。
设计流速
——与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。
所采用的排水体制
主干管布置在坚硬密实土壤中
管道定线时注意事项 尽量少穿河流、铁路、山谷和高地
避免与地下构筑物交叉 不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下 集中流量尽量排入上游
控制点确定和泵站设置地点
——对管道系统的埋深起控制作用的地点，通常 在管道起点或最低最远点。
中途泵站 泵 站 设 局部泵站 置 地 点
世界水资源研究所：全世界有26个国家2.32 亿人口面临缺水的威胁
联合国发出警报：世界范围内的缺水问题 将严重制约本世纪的经济发展，并有可能 导致国家和地区间发生冲突和战争
19 ~20世纪各国各地区争夺的资源主要是以煤炭为主。 20 ~21世纪各国各地区争夺的资源主要是以石油为主。 21 ~22世纪各国各地区争夺的资源主要是以水资源为主。
确定排水区界，划分排水流域
——排水区界是污水排水系统设置的界限。
——排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划 分的不同排水区域。（通常根据等高线划分排水区域， 在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分。）
管道定线
——在总平面图上确定污水管道的位置和走向。
地形
管道定线的影响因素 污水厂和出水口的位置
居住区生活污水 生活污水设计流量 公共建筑生活污水
工业企业生活污水及淋浴污水
工业废水设计流量
二、污水设计流量的计算（续1）
（1）居住区生活污水量计算
Q1
n N KZ 24 3600
居住区生活污水排水定额
卫生设备情况