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城市污水管道系统规划的重要性和作用

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:正确地确定城市污水量是合理地进行城市排水系统规划的前提,也是进行设计的关键。城市污水量包括城市生活污水量和部分工业废水量,与城市性质、发展规模、经济生活水平、规划年限等有关。城市单位面积上每日排出的污水量称为面积比流量。城市居民每人每日的平均污水量,称为居民生活污水量标准。城市污水管道规划设计中需要确定居民生活污水的最高日最高时污水流量,常由平均日污水量与总变化系数求得。

城市污水管道系统规划的重要性和作用

正确地确定城市污水量是合理地进行城市排水系统规划的前提,也是进行设计的关键。不同的规划阶段对城市污水量的计算精度的要求也不同。总体规划阶段,要求估算出排水区域内主干管和干管的污水流量,从而确定大致管径、确定泵站的规模、确定污水处理厂规模,考虑城市污水再利用的可能性等;详细规划阶段要求较精确地计算出污水设计流量,从而为确定管径、布置敷设管道、确定泵站的位置规模、进行投资造价估算及专业设计做准备。分区规划阶段对污水量的计算介于总体规划和详细规划之间。

城市污水量包括城市生活污水量和部分工业废水量,与城市性质、发展规模、经济生活水平、规划年限等有关。城市生活污水量由居住区生活污水量、公共建筑污水量和工业企业生活污水量等组成。生活污水量的大小直接取决于生活用水量。通常生活污水量占用水量的70%~90%。

1.总体规划阶段的污水量估算

污水量与用水量密切相关,通常根据用水量乘以污水排放系数[也称排供比,指一定时段内,污水排放量与取(供)水量之比即可得污水量。总体规划阶段的污水量可以根据用水量的预测结果进行估算]。

(1)根据规划地区人口数和人均用水量指标,计算污水量取其75%~90%。

(2)根据分别预测的居民生活用水量、共用水量及工业用水量等,分别乘以相应污水排放率进行加和。城市居民生活和公建污水的排供比一般为0.85~0.95。表6-1是北京市各类建筑污水排放率的调查表。

表6-1 建筑污水排放率表

工业废水量同工业用水量(指工业取用的新鲜水量)的关系,因不同行业、产品、单位而异。在《城市排水工程规划规范》(意见稿)中,按工业分类确定排供比:一类工业为0.80~0.90;二类工业为0.80~0.95;三类工业为0.75~0.95。

工业废水量的计算常用万元产值排污量和单位产品排污量。目前我国万元产值污水量总平均270m2左右。另外也可使数学模型预测,如龚珀兹生长曲线模型等。在我国城市污水量中,工业废水占50%~70%。

(3)根据人口数和人均用地面积指标或容积率与人均建筑面积指标,推算单位用地面积上的污水量,并用汇水面积计算污水总量,或由总建筑面积推算污水量。城市单位面积上每日排出的污水量称为面积比流量。面积比流量是根据人口密度、卫生设备、占地功能、生活习惯与水平等条件制定的一个综合性污水量指标。北方缺水地区,如北京、天津等按1L/(万m2·s)计算城市污水量;南方部分地区所取值较大,上海部分高新技术产业开发区及上海浦东新区采用1.2万~1.5万m3/(km2·d)。表6-2是南方有的城市采用的指标,其中比流量与用地面积大小成反比。

2.详细规划阶段的污水量计算

污水管道的设计流量是污水管道及其附属构筑物能保证通过的污水最大流量,通常采用规划期末的最大日最大时的污水流量。详细规划阶段应尽量计算出污水的设计流量。详细规划阶段的污水量计算可以用水量的计算结果为依据,也可以直接利用有关污水指标计算污水量。

表6-2 单位用地面积污水量

(1)居民生活污水量。

1)居民生活污水量标准。城市居民每人每日的平均污水量,称为居民生活污水量标准。它取决于用水量标准,并与城市所在地区的气候、建筑设备及人们的生活习惯、生活水平有关。GBJ14—87《室外排水设计规范》(1997年局部修订)建议根据生活用水定额的80%~90%确定生活污水排水定额。表6-3列有我国城市居民生活污水量预测量,可供参考。

表6-3 我国城市居民生活污水量预测 单位:L/(人·d)

2)变化系数。城市生活污水量随时都在变化。在城市污水管道规划设计中,通常都假定在1h内污水流量是均匀的。

污水量的变化情况常用变化系数表示。变化系数有日变化系数、时变化系数和总变化系数:

污水量变化系数随污水流量的大小而不同。污水流量愈大,其变化幅度愈小,变化系数较小;反之则变化系数较大。生活污水量总变化系数一般按表6-4采用。当污水平均日流量为表中所列污水平均日流量中间数值时,其总变化系数可用内插法求得。

表6-4 生活污水量总变化系数

3)居民生活污水量的计算。城市污水管道规划设计中需要确定居民生活污水的最高日最高时污水流量,常由平均日污水量与总变化系数求得。

平均日污水量的计算。计算平均日生活污水量的方法,常用的有以下两种:

①按规划设计人口数计算:其计算公式为:

式中 Q0——居民平均日污水量,L/s;(www.xing528.com)

q0——居民生活污水量标准,L/(人·d);

N——规划设计人口数,人。

②安排水面积计算:居住小区的面积比流量也可按下式计算:

式中qf——面积比流量,L/(hm2·s);

dp——平均人口密度,人/hm2

则平均日污水量为:

式中 F——排水面积,hm2

最高日最高时污水量的计算。算得平均日污水量后,查表6-4确定总变化系数,再按下式计算最高日最高时污水量:

式中 Q1——最高日最高时污水量,L/s;

Kz——总变化系数。

(2)公共建筑生活污水量。公共建筑生活污水指标按各地公共建筑用水量定额乘以相应的污水排放率获得。再由规划人口数、用地面积或建筑面积求得公共建筑生活污水总量。

(3)工业企业生活污水量的计算。工业企业的生活污水主要来自生产区的食堂、浴室、厕所等。其污水量与工业企业的性质、脏污程度、卫生要求等因素有关。工业企业职工的生活污水量标准应根据车间性质确定,一般采用25~35L/(人·班)时,变化系数为2.5~3.0。淋浴污水量标准按淋浴用水量确定。淋浴污水在每班下班后1h均匀排出。此外,工业废水量亦可按生产设备的数量和每一设备每日的废水量计算。

在做城市规划时,若无工业企业提供的资料,可参照附近条件相似的工业企业的废水量确定,GB8978—96《污水综合排放标准》规定了工业废水量参考指标,见表6-5。

表6-5 部分行业最高允许排水量

3.城市污水设计总流量计算

计算城市污水量的方法常用的有累计流量法、综合流量法。在规划设计中,应根据所规划的项目对污水量准确程度的要求选择计算方法。

(1)累计流量法。该法不考虑各种生活污水和工业废水高峰流量发生的时间,而假定各种污水都在同一时间出现最高流量,并采用简单的累加法计算城市污水流量。这样计算所得的流量数值与实际情况相比是偏高的。但是,由于它比较简便,所需资料容易搜集到,所以,在城市污水管道规划设计中经常应用。污水管道设计污水流量一般都按累计流量法计算,其计算公式如下:

式中 Q——城市污水管道设计污水流量,L/s;

Q1——居住区最高日最高时生活污水量,L/s;

Q2——公共建筑最高日最高时生活污水量,L/s;

Q3——工业企业最高日最高时生活污水量,L/s;

Q4——工业废水量(不排入城市污水管道的生产废水量不予计算),L/s。

(2)综合流量法。城市生活污水和工业废水的流量时刻都在变化,其高峰流量出现的时间一般也不相同。按累计法计算流量,使流量偏大,不经济。综合流量法是根据各种污水流量的变化规律,考虑各种污水最高时流量出现的时刻,由一日之中各种污水每小时流量资料,将同一时刻的各种污水量相加,即可得一日中城市污水量最小时流量,其中最大值即为综合求得的最高日最高时污水流量。通常按这个流量规划设计城市污水处理厂、排水泵站。

污水管道中除了生活污水、工业废水外,还常含有渗入的地下清水量。因受当地土质、地下水位、管道及接口材料和施工质量等因素影响,一般均存在地下水入渗现象,特别是在地下水位较高的地区。过量的地下清水渗入污水管道会导致处理厂水力超负荷,使得未经处理的污水由旁流或溢流进入受纳水体,因此应尽力避免。计算时,可以以单位管道延长或单位服务面积计算。如海口市的地下水位在0.7~1.6m,具有很大的渗透可能性,规划时取渗透系数0.1L/(万m2·s)计算。也可相对于污水量取用一定比例,如日本采用每人每日最大污水量的10%~20%。

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