第4章建筑内部的排水系统.ppt

第4章 建筑内部的 排水系统,4.1 排水系统的分类和组成,4.1.1 系统的分类 按污废水的来源分为： 1）生活排水系统 (生活污水、生活废水) 2）工业废水排水系统 （生产污水、生产废水） 3） 屋面雨水排水系统,排水体制 分流制-生活污水和废水分别设置管系排出 合流制-生活污水和废水用一套管系排出。 室外排水体制是指污水和雨水的分流与合流； 室内排水体制是指污水和废水的分流与合流； 排水系统采用分流制还是合流制，应考虑的因素： 1.污废水性质 2.污废水污染程度 3.室外排水体制 4.污废水综合利用的可能性,建筑内部排水最终要排入室外排水系统，故建筑物内部排水体制确定主要取决于室外的排水体制。 1.当室外无出水处理厂和污水管道，即室外仅有雨水管道时，室内宜分流； 2.当室外有污水管道和污水处理厂，即室外分别有污水和雨水管道时，室内宜合流。,4.1.2 排水系统的组成 基本要求 1迅速畅通地排放污废水 2气压稳定，保持室内环境卫生 3布置合理，造价低,4.1.2 排水系统的组成 （1）卫生器具和生产设备受水器 （2）排水管系 （3）通气管系 伸顶通气管和辅助通气管系 （4）清通设备 检查口、清扫口、检查井 （5）抽升设备 （6）污废水局部处理设施 化粪池、医院污水处理设施等,（1）卫生器具和生产设备受水器 常用卫生器具种类 便溺用卫生器具及冲洗设备 大便器、大便槽、小便器、小便槽、倒便器 盥洗、沐浴用卫生器具 洗脸盆、盥洗槽、浴盆、淋浴器、淋浴盆和净身盆 洗涤用卫生器具 洗涤盆、化验盆、污水盆、洗碗机 卫生器具常规设计“三大件” 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,（2）排水管系（图4.1.1） 组成：卫生器具排水管、横支管、立管、总干管、出户管 。 管材： 1.排水塑料管UPVC：胶粘剂粘接。 2.柔性接口排水铸铁管： 1）T40或瞬间排水温度80 的排水管道， 3)高度100m建筑。,（3）通气管系 伸顶通气管和辅助通气管系 作用： 1）水流畅通，减小气压变化，防止水封破坏。 2）排出臭气和有害气体。 3）新鲜空气流动，减少废气锈蚀。 形式： 1）伸顶通气 2) 专用通气管 3）专用附件（特指配件、吸气阀）,（4）清通设备 检查口、清扫口、检查井 检查口：立管上，距地面1.0m。 底层、最高层应设置。 低于13的地区，最高层距棚顶0.5m处。 清扫口：横管，隔一定间距清通用。 1）铸铁排水横管:大便器2个 卫生器具3个。 2）塑料排水横管:大便器4个。,3）水流转角大于45度的排水横管上。 4）生活污废水横管的直线管段上清扫口的最大距离： 检查井：室内和室外较长的埋地横干管。 （5）抽升设备 （6）污废水局部处理设施 化粪池、医院污水处理设施等,4.1.3 污废水排水系统类型（图4.1.2） （1）单立管排水系统 a.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 c.设有特制配件的单立管排水系统（用于高层建筑） （2）双立管排水系统 （3）三立管排水系统,单立管系统 双立管系统 三立管系统,4.1.4 新型排水系统 目前， 建筑物内部排水系统大多数属于重力非满流排水。 特点： 1.管径大 2.横管要有坡度 3.管道容易淤积 新型排水系统： 1.压力流排水系统 卫生器具排水口下装设微型污水泵 2.真空排水系统 地下室内设有真空泵站,3. 住宅排水的设置 隔层排水：排水支管穿过楼板， 在下层住户的天花板上与立管相连。 同层排水：同楼层的排水支管与 主排水支管均不穿越楼板，在 同楼层内连接到主排水立管上。 要求采用后排水式的卫生洁具， 在本层将污废水排至立管， 并做好地漏的设置。,同层排水 隔层排水,4.2 排水管系中水气流动规律,1.建筑内部排水流动特点 2.水封的作用及其破坏原因 3.横管内的水流状态 4.立管内的水流状态 5.排水立管的通水能力 6.影响立管压力波动的因素及防止措施,4.2.1 建筑内部排水流动特点 排水管道按非满流设计，且污水中含有固体杂质，因此，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： （1）间歇排水，水量、气压变化幅度大； （2）流速变化剧烈； （3）事故危害大。 设计目标：（1）技术上：使排水安全畅通； （2）经济上：管线短，管径小、造价低。,4.2.2 水封的作用及其破坏原因 （器具排水管内的气压波动及其影响） 水封的作用 （1）水封高度h50-100mm； 相关因素：管内气压变化、 水蒸发率、水量损失、 水中固体杂质的含量及密度 （2）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、有害气体进入室内。,水封的破坏及其原因 因静态和动态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（一般为±25mmH2O），管道内的气体进入室内的现象叫作水封破坏。 水封内水量损失主要原因： （1）负压抽吸 （2）正压喷溅 （3）自虹吸现象 （4）静态原因,4.2.3 横管内的水流状态 能量转换 （P150, 公式4-1） 水流状态 a）急流段 b）水跃段 c）跃后段 d）衰减段,横管内的压力变化 a）横支管内的压力变化 b）横干管内的压力变化,措施： 设计时应将底层横支管与立管底部最小距离应符合表要求。 最低横支管与立管连接处距立管管底垂直距离 注： 当与排出管连接的立管地步放大一号管径或横干管比与之连接的立管大一号管径时，可将表中垂直距离缩小一档。 排水支管连接在排出管或排水横干管上时，连接点距立管底部水平距离不宜小于3.0m。不得小于1.5m。,当靠近排水立管底部的排水支管的连接不能满足、两条要求时，排水支管应单独排出室外。 排水竖支管接入横干管竖直转向管段时，连接点应在转向处以下，且垂直距离h2不小于0.6m。（见下图）,例题. 某建筑物共15层，层高2.7m，采用普通伸顶通气。若已知首层室内地面标高为±0.00，排入立管的横支管与立管的连接点位于该层楼板下0.6m处，立管与横干管连接点的标高为-0.67m，排水立管和排水横干管管径为100mm，则下面措施中，符合现行建筑给水排水设计规范的是（ ） A 首层排水单独排出，其余各层排水通过立管汇入排水横干管； B 排水横干管管径放大为125mm时，各层排水均通过立管汇入排水横干管； C 首层排水直接排入排水横干管，其连接点距立管底部下游的水平距离为1.0m； D 首层和二层的排水单独排出。,4.2.4 立管内的水流状态 排水立管的水流特点 （1）断续的非均匀流 （2）水气两相流 （3）管内压力变化 立管内的压力变化 （图4-31）,水流流动状态 A. 附壁螺旋流 （充水率t / j 1/4） 特点： a）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。,B. 水膜流（ 1/4 t / j 1/3） 特点： a）带有一定厚度的横向隔膜的附壁环状水膜流； b）隔膜厚度不稳定，易被气流冲破， P波动不大，不会造成水封破坏; C）水膜下降一定高度后达到终限流速。 C. 水塞流 （ t / j 1/3 ） 特点： a）水膜厚度增加，横向隔膜 形成频繁，有水塞形成； b）P波动大，水封破坏。,分析： 在同时考虑排水系统安全可靠和经济合理的情况下，排水系统内的最佳水流状态应为水膜流状态。此时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。,4.2.5 排水立管的通水能力 水膜流运动的力学分析 目的： 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 A）水膜流的运动特征 终限流速（vt）: 水膜的下降速度与厚度不再变化时的流速； 终限长度（Lt）: 从排水横支管水流入口至终限流速形成处的高度。,B）水膜流运动的力学分析和终限流速的大小 水膜可近似一个中空的圆柱体，下降过程中同时受到重力W和管壁摩擦力P的作用。 取一个长度为L的单元体进行分析：,4.2.5 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，水膜下降速度和厚度保持不变，立管通水能力也不变，表达式为： 过水断面面积为 整理后可得：,表1 水膜流状态时水膜厚度,4.2.6 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,稳定压力和增大通水能力的常用措施 减小终限流速 A. 增加管内壁粗糙高度； B. 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 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 流速（法国，空气芯水膜旋流排水系统）。 减小水舌阻力系数 A. 设置通气立管； B. 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通。,当靠近排水立管底部的排水支管与立管连接处距立管管底的垂直距离不满足规范要求时，应单独排出，否则其存水弯中会出现冒泡现象，这是由于（ ）造成的。 A.横干管起端正压过大 B.横干管起端负压过大 C.横干管起端正、负压交替变化 D.横支管污物堵塞,在下列措施中，不利于稳定排水立管内压力、增大通水能力的措施是（ ） A.减小管道内壁的粗糙度 B.在立管上设置乙字弯 C.采用异径三通 D.在排水横支管上装设吸气阀,4.3 排水管道的布置原则 （1）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； （3）总管线短，工程造价低； （4）占地面积小； （5）施工安装、维护管理方便； （6）美观,卫生间的布置 （1） 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具； （2）卫生器具的安装高度要符合要求； （3）地漏的设置要合理。,图例 公共卫生间布置,排水管道的布置方法 （1）器具排水管 a.存水弯的作用 （2）排水横管 a.位置 b.长度 c.坡度 d.清扫口 （3）排水立管 a.位置 b.与横管连接 c. 检查口 （4）出户管 a.尽可能单独出户 b.长度 c.坡度 d.检查井,例. 下列卫生器具中，在排水口以下不需设置存水弯的是（ ） A 污水盆； B 洗涤盆； C 坐便器； D 小便器,二、排水管道的敷设与安装 管道的敷设安装要求： 1在标准较高的建筑内所有的排水管道均暗装。 2管道的连接方式应满足下列要求： 卫生器具排水管与排水横支管连接时，可采用90°斜三通。 排水管道的横管与横管、横管与立管的连接， 宜采用45°三通、45°四通、90°斜三通、90°斜四通。 排水立管与排出管端部的连接，宜采用两个 45°弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90°弯头。 排水管应避免轴线偏置，当受条件限制时，宜采用乙字弯管或两个45°弯头连接。 排水管与室外排水管道连接，排出管管顶标高不得低于室外排水管管顶标高。其连接处的水流转角不得小于90°，当有大于0.3m的跌落差时，可不受角度限制。,3排水管必须采取可靠的固定措施，立管必须在每层设置支撑支架，横管一般用吊箍吊设在楼板下。 4为防止埋设在地下地排水管道受机械损坏，排水管道的最小埋设深度，可参照下表确定。,4.4 通气管系的布置与敷设 通气管系的作用 （1）大气相通，使管道中有毒有害气体排入大气； （2）保持气压平衡，水封受到破坏； （3）新鲜空气流通，可避免管道因废气锈蚀。,设有通气管系的铸铁排水立管最大排水能力,不通气的生活排水立管最大排水能力,通气管系的种类及设置原则 （1）种类 A 伸顶通气管 B 辅助通气管系 专用通气立管 主、副通气立管和环形通气管 结合通气管 汇合通气管,(a)仅有伸顶通气管的系统 (b)有专用通气管的系统,(c)有环形通气管的系统,(d)设有副通气管的系统 (e)设有器具通气管的系统,1）伸顶通气 a）高出屋面0.3m，且大于积雪厚。 管径：北方 比立管大一号 南方 比立管小一号 b）上人屋面不小于 2.0m c）出口4m内有门窗时，高于门窗上边缘0.6m d）不能设在挑出部位下（阳台、遮阳板、 遮雨板）,2）专用通气管 (管径比最底层立管管径小一级) 当立管设计流量大于临界流量时设置，且每隔二层与立管相同 。 3）结合通气管 (不小于所连接的较小一根立管管径) 10层以上的建筑每隔68层设结合通气管，连接排水立管及通气管。,4）环形通气管 横支管连接6个以上的便器，横支管连接4个以上的卫生器具且管道长度大于12m时设置。 5）汇合通气管 通气立管不能伸出屋面时。 6）卫生器具通气管 卫生标准及控制噪音要求高的排水系统。,（2）设置原则 一般2层或2层以上的生活污水管道，有污水立管，必须设置伸顶通气管；只有1层的建筑可以不设伸顶管；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，立管所承担的排水负荷超过临界流量时，需设置专用通气立管，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、副通气立管和环形通气管，以增加横管的通气能力； a) 排水横管上有4个以上卫生器具，且管长大于12米 b) 排水横管上有6个以上便器 c) 排水横管的充满度大于0.5 结合通气管用于联结排水立管和通气立管。,辅助通气管的安装 a）通气立管上下端的位置 b）环形、安全通气管的末端高度 c）结合通气管的数量及安装方法 通气管的管径确定 a）通气立管的管径与排水立管的管径相同或小 一级 b）结合通气管管径与通气立管管径相同 c）汇合通气管断面面积 总管断面积,4.5 污废水提升和局部处理,4.5.1污废水的提升（自学） 设置条件 排水泵房的设置地点 排水泵的种类和选型 集水池的设置方法,某大厦地下室设有一个污水集水池，该集水池内设有两台污水泵，一用一备。 污水泵的参数：流量 ， 扬程 ， 功率 ； 试求该污水集水池的最小有效容积。,某大厦地下室设有一个污水集水池，该集水池内设有两台污水泵，一用一备。 污水泵的参数：流量 ， 扬程 ， 功率 ； 试求该污水集水池的最小有效容积。,按规范要求污水集水池有效容积最大一台污水泵 5min的出水量。 污水集水池的最小有效容积 V=（5/60）32=2.67 立方,4.5.2 污废水局部处理 1、化粪池和生活污水局部处理 （1 ）化粪池的工作原理 A 沉淀 沉淀时间 24小时 污染物（SS)去除率 50-60% B 污泥厌氧消化 停留时间 3个月-1年 有机物（BOD5）去除率 20%左右 C 污泥脱水熟化,（2 ）化粪池的规格 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. 规格：按容积由小到大分为1-13# （3）化粪池的设计 A . 化粪池的容积,Vs,Vn,Vb,a）污水容积Vs N：化粪池实际使用人数； q：每人每日排水量（取生活用水定额）； t：污水停留时间，取12-24小时。 b）污泥容积Vn a：每人每日污泥量（0.4-0.7L/人，天）； T：化粪池清掏周期（3个月-1年）； （1-b）/（1-c）：浓缩体积缩减系数； K：发酵体积缩减系数（0.8）； m ：清掏后残留污泥容积系数（1.2）。,例.计算某单独建筑物的化粪池，粪便污水单独排出， 建筑物内的用水人数为800人， 每人每天的生活污水量取30L/（人·d）， 污水在化粪池中的停留时间，取12h， 化粪池使用人数百分数 取40%， 每人每天的污泥量按0.5 L/（人·d）。 若污泥清掏周期定为180d， 试求化粪池的有效容积？,例.计算某单独建筑物的化粪池，粪便污水单独排出，建筑物内的用水人数为800人，每人每天的生活污水量取30L/（人·d），污水在化粪池中的停留时间，取12h，化粪池使用人数百分数 取40%，每人每天的污泥量按0.5 L/（人·d）。若污泥清掏周期定为180d，试求化粪池的有效容积？,V有效 = Vs+Vn B . 化粪池的自行设计 （1）容积25 m3时，宜设置2个以上化粪池； （2）每日污水量10 m3时，采用双格化粪池， 其中第一格的容积占总容积的75%； （3）每日污水量10 m3时，采用三格化粪池， 其中第一格的容积占总容积的60%，第二、 三格的容积占总容积的20%； （4）化粪池最小尺寸要求： 有效深度1.3m 池长1.0m 池宽0.75mm,（4）化粪池的布置 A 布置在隐蔽处； B 与建筑物外墙有一定距离； C 远离地下水取水设施；(举例) D 避开城市主导风向。 （5）无动力生活污水处理装置 A 工艺流程 B 工作性能,2、隔油池 （1）污水中的油含量 生活污水 50150mg/L 厨房洗涤水 750 mg/L （2）含油水的危害 （3）隔油池的设置 A 作用：去除可浮油 （占含油量的6575%） B 隔油池的构造 a）撇油室 b）出水室 C 设计参数 a）停留时间 t = 2-10min b）水平流速 v 0.005m/s c）有效水深 h 0.6m,隔油池示意图,（P176 图4.5.3）,3、医院污水处理 （1）医院污水水量水质 A 水量 B 进水水质 BOD5 80-120mg/L COD 150-200mg/L SS 70-150mg/L C 出水水质 达到医院污水排放标准的要求。,（2）医院污水处理流程 A 处理后出水排入城市下水道： 采用一级处理（如下图）,（2）医院污水处理流程 B 处理后出水直接排入水体： 采用二级处理,（3）医院污水消毒方法 A 氯化法 a）液氯 b）漂粉精（含氯6070） 漂白粉（含氯2835） c）次氯酸钠（食盐电解） B 臭氧法 优点：a）杀菌的同时去除水中其他有机物 b）不产生“三致”物质 缺点： a）投资大，成本高 b）设备易腐蚀 c）管理水平要求高,例. 下列污废水中，能直接排入市政排水管道的是（ ） A住宅厨房洗涤废水 B水质超过排放标准的医院污水 C洗车台冲洗水 D水加热器、锅炉等水温超过40ºC的排水,