第4章 建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)(new)

第4章建筑內(nèi)部的

排水系統(tǒng)§4-1排水系統(tǒng)的分類和組成系統(tǒng)的分類

按污廢水的來源分為：生活污水排水系統(tǒng)工業(yè)廢水排水系統(tǒng)屋面雨水排水系統(tǒng)排水體制

分流制合流制

排水系統(tǒng)的組成

（1）衛(wèi)生器具和生產(chǎn)設(shè)備受水器

●常用衛(wèi)生器具的種類及特點(diǎn)

便溺用衛(wèi)生器具及沖洗設(shè)備盥洗、沐浴用衛(wèi)生器具洗滌用衛(wèi)生器具專用衛(wèi)生器具●衛(wèi)生器具常規(guī)設(shè)計(jì)“三大件”

洗臉盆、浴盆、坐式大便器附：常用大便器種類及配套沖洗設(shè)備

大便器種類配套沖洗設(shè)備坐式大便器低位水箱蹲式大便器高位水箱、沖洗閥大便槽高位水箱（自動(dòng)）

（2）排水管系（圖4.1.1）

器具排水管、排水橫管、排水立管、出戶管（3）通氣管系

伸頂通氣管和輔助通氣管系（4）清通設(shè)備

檢查口、清掃口、檢查井（5）抽升設(shè)備（6）污廢水局部處理設(shè)施

化糞池、醫(yī)院污水處理設(shè)施等排水管系組合類型（圖4.1.2）（1）單立管排水系統(tǒng)

a.無通氣管的單立管排水系統(tǒng)b.有通氣管的單立管排水系統(tǒng)c.設(shè)有特制配件的單立管排水系統(tǒng)（用于高層建筑）

（2）雙立管排水系統(tǒng)（3）三立管排水系統(tǒng)§4-2排水管系和通氣管系排水管道的布置原則（1）排水暢通，水力條件好；（2）使用安全可靠，不影響室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生；（3）總管線短，工程造價(jià)低；（4）占地面積??；（5）施工安裝、維護(hù)管理方便；（6）美觀衛(wèi)生間的布置（1）根據(jù)衛(wèi)生間和公共廁所的平面尺寸、所選用的衛(wèi)生器具類型和尺寸布置衛(wèi)生器具；（2）衛(wèi)生器具的安裝高度要符合要求；（3）地漏的設(shè)置要合理。900900900180012001350750圖例公共衛(wèi)生間布置排水管道的布置方法

（1）器具排水管a.存水彎的作用（2）排水橫管a.位置b.長(zhǎng)度c.坡度d.清掃口（3）排水立管a.位置b.與橫管連接c.檢查口（4）出戶管a.盡可能單獨(dú)出戶b.長(zhǎng)度c.坡度d.檢查井通氣管系的作用與設(shè)置原則通氣管系的作用（1）使室內(nèi)污水管道與大氣相通，使管道中散發(fā)的有毒有害氣體排入大氣；（2）保持管道中的氣壓平衡，防止存水彎中的水封受到破壞，使管內(nèi)水流暢通；（3）經(jīng)常有新鮮空氣流通于管道內(nèi)，可避免管道因廢氣而遭受銹蝕。通氣管系的種類及設(shè)置原則（1）種類

A伸頂通氣管B輔助通氣管系

（A）專用通氣立管（B）主、副通氣立管和環(huán)形通氣管（C）安全通氣管（D）結(jié)合通氣管（2）設(shè)置原則一般2層或2層以上的生活污水管道，有污水立管，必須設(shè)置伸頂通氣管；只有1層的建筑可以不設(shè)伸頂管；底層單獨(dú)出戶管不設(shè)伸頂管；當(dāng)立管所承納的排水負(fù)荷較大，立管所承擔(dān)的排水負(fù)荷超過臨界流量時(shí)，需設(shè)置專用通氣立管，以增加立管的通氣能力；

當(dāng)橫管所承納的排水負(fù)荷較大時(shí)，需設(shè)置主、副通氣立管和環(huán)形通氣管，以增加橫管的通氣能力；

a)排水橫管上有4個(gè)以上衛(wèi)生器具，且管長(zhǎng)大于12米

b)排水橫管上有6個(gè)以上便器

c)排水橫管的充滿度大于0.5橫管長(zhǎng)度大于12米時(shí)，需設(shè)置安全通氣管；結(jié)合通氣管用于聯(lián)結(jié)排水立管和通氣立管。通氣管系的安裝伸頂通氣管的安裝

a）伸出屋頂高度0.5～0.7mb）上人屋面不小于1.8mc）出口4m內(nèi)有門窗時(shí)，高于門窗上邊緣0.6md）不能設(shè)在挑出部位下（陽(yáng)臺(tái)、遮陽(yáng)板、遮雨板）輔助通氣管的安裝

a）通氣立管上下端的位置b）環(huán)形、安全通氣管的末端高度c）結(jié)合通氣管的數(shù)量及安裝方法通氣管的管徑確定

a）通氣立管的管徑與排水立管的管徑相同或小一級(jí)b）結(jié)合通氣管管徑與通氣立管管徑相同c）匯合通氣管斷面面積總管斷面積F=fmax+m∑fn§4-3排水管系中水氣流動(dòng)

的物理現(xiàn)象建筑內(nèi)部排水流動(dòng)特點(diǎn)水封的作用及其破壞原因橫管內(nèi)的水流狀態(tài)立管內(nèi)的水流狀態(tài)排水立管的通水能力影響立管壓力波動(dòng)的因素及防止措施建筑內(nèi)部排水流動(dòng)特點(diǎn)

排水管道按非滿流設(shè)計(jì)，且污水中含有固體雜質(zhì)，因此，排水系統(tǒng)中的水流運(yùn)動(dòng)為水、氣、固三相流動(dòng)。其主要特點(diǎn)包括：

（1）間歇排水，水量、氣壓變化幅度大；（2）流速變化劇烈；（3）事故危害大。設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）技術(shù)上：使排水安全暢通；（2）經(jīng)濟(jì)上：管線短，管徑小、造價(jià)低。水封的作用及其破壞原因（器具排水管內(nèi)的氣壓波動(dòng)及其影響）水封的作用

（1）水封高度；（2）作用：利用一定高度的靜水壓力來抵抗排水管內(nèi)氣壓變化，防止管內(nèi)臭氣和有毒、有害氣體進(jìn)入室內(nèi)。水封的破壞及其原因

因靜態(tài)和動(dòng)態(tài)原因造成存水彎內(nèi)水封高度減少，不足以抵抗管道內(nèi)允許的壓力變化值時(shí)，管道內(nèi)的氣體進(jìn)入室內(nèi)的現(xiàn)象叫作水封破壞。（1）負(fù)壓抽吸（2）正壓噴濺（3）自虹吸現(xiàn)象（4）靜態(tài)原因橫管內(nèi)的水流狀態(tài)能量轉(zhuǎn)換

（P136,公式4.3.1）水流狀態(tài)（圖4.3.1）a）急流段b）水躍段c）躍后段d）衰減段橫管內(nèi)的壓力變化a）橫支管內(nèi)的壓力變化b）橫干管內(nèi)的壓力變化立管內(nèi)的水流狀態(tài)排水立管的水流特點(diǎn)

（1）斷續(xù)的非均勻流（2）水氣兩相流（3）管內(nèi)壓力變化立管內(nèi)的壓力變化

（圖4.3.5）水流流動(dòng)狀態(tài)

A.附壁螺旋流（充水率α＝ωt/ωj≤1/4）

特點(diǎn)：a）水流沿管壁周邊向下作螺旋運(yùn)動(dòng)；b）水流挾氣作用不顯著，管內(nèi)氣壓穩(wěn)定。B.水膜流（1/4≤α＝ωt/ωj≤1/3）特點(diǎn)：a）水流沿管壁周邊作下落運(yùn)動(dòng)，形成有一定厚度的帶有橫向隔膜的附壁環(huán)狀水膜流；b）橫向隔膜厚度薄不穩(wěn)定，易被管內(nèi)氣流沖破，管內(nèi)氣壓波動(dòng)不大，不會(huì)造成水封的破壞;C）水膜下降一定高度后達(dá)到終限流速。C.水塞流（α＝ωt/ωj≥1/3）特點(diǎn)：a）水膜厚度增加，橫向隔膜形成頻繁，有水塞形成；b）管內(nèi)氣壓波動(dòng)大，造成水封的破壞。

分析：

在同時(shí)考慮排水系統(tǒng)安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理的情況下，排水系統(tǒng)內(nèi)的最佳水流狀態(tài)應(yīng)為水膜流狀態(tài)。此時(shí)既可保證一定的排水負(fù)荷，又能維持管內(nèi)氣壓穩(wěn)定，使管內(nèi)水流暢通。排水立管的通水能力水膜流運(yùn)動(dòng)的力學(xué)分析

目的：確定水膜流階段排水立管在允許壓力波動(dòng)范圍內(nèi)的最大排水能力

A）水膜流的運(yùn)動(dòng)特征

水膜流形成后向下作加速運(yùn)動(dòng)，水膜厚度近似與下降速度成反比。隨著水流下降速度的增加，水膜所受管壁摩擦力也隨著增加。直至水膜所受的管壁摩擦力與重力達(dá)到平衡時(shí)，水膜的下降速度與厚度不再變化，此時(shí)的流速稱作終限流速（vt）；從排水橫支管水流入口至終限流速形成處的高度稱作終限長(zhǎng)度（Lt）。

B）水膜流運(yùn)動(dòng)的力學(xué)分析和終限流速的大小

排水立管中的水膜可近似看作一個(gè)中空的圓柱狀物體（圖4.3.7），在下降過程中同時(shí)受到重力W和管壁摩擦力P的作用。取一個(gè)長(zhǎng)度為△L的單元體（隔離體）進(jìn)行分析，根據(jù)牛頓第二定律有：

F=ma=m（dv/dt）=W–P（4.3.2）其中W=mg=Q·ρ·t·g（4.3.3）P=τ·π·dj·△L（4.3.4）τ=（λ/8）·ρ·v2

（4.3.5）λ=0.1212（KP/e)1/3

(4.3.6)

v=△L/t(4.3.7)

將（4.3.3、4、5、6、7）帶入（4.3.2），整理后有：（m/ρt）·（dv/dt）=Q·g-（0.1212π/8）·（Kp/e)1/3v3·dj(4.3.8)當(dāng)水膜達(dá)到終限流速vt時(shí)，水膜厚度達(dá)到終限流速時(shí)的水膜厚度et，此時(shí)水流速度不再改變，加速度a=dv/dt=0，式（4.3.8）可整理為：vt=[（21Q·g/dj）·（e/Kp）1/3]1/3(4.3.9)終限流速時(shí)的排水流量Q=et

vtπdj(4.3.11)將（4.3.11）帶入（4.3.9）得

vt

=2.22（g3/Kp）1/10·（Q/dj）2/5

(4.3.12)

=4.4（1

/Kp）1/10·（Q/dj）2/5

(4.3.13)

（Q：m3/s，dj：m）立管在水膜流時(shí)的通水能力

在水膜流狀態(tài)，當(dāng)達(dá)到終限流速時(shí)，水膜下降速度和厚度保持不變，立管通水能力也不變，表達(dá)式為：

Q=ωt

·

vt

(4.3.14)過水?dāng)嗝婷娣e為

ωt=α·

ωj=απdj4/4(4.3.15)將(4.3.13)和(4.3.15)代入(4.3.14)，整理后可得：Q=7.89（1

/Kp）1/6·

dj8/3·

α5/3(4.3.16)

其中，Q：排水流量，m3/s；

α：充水率（α=ωt/ωj）dj：立管內(nèi)徑，m；Kp：不同管材的當(dāng)量粗糙高度（P144)影響立管內(nèi)壓力波動(dòng)的因素及防止措施立管（橫支管入口處）最大負(fù)壓

P1=-ρβvt2(4.3.27)或P1=-9.68ρβ（1

/Kp）1/5（Q

/dj）4/5

P1：立管內(nèi)最大負(fù)壓值，Pa；ρ：空氣密度，kg/m3；Kp：管壁粗糙高度，m；Q：排水流量，m3/s；dj：管道內(nèi)徑，cm；

β：空氣阻力系數(shù)，

β=1+ξ+λ（L/dj）+K結(jié)論立管內(nèi)最大負(fù)壓值與管壁粗糙高度、管徑成反比；立管內(nèi)最大負(fù)壓值與排水流量、終限流速和空氣阻力系數(shù)成正比；不設(shè)伸頂通氣管時(shí)，ξ=∞，造成負(fù)壓很大，水封受到破壞。P1=-ρβvt2P1=-9.68ρβ（1

/Kp）1/5（Q

/dj）4/5其中,β=1+ξ+λ（L/dj）+K穩(wěn)定壓力和增大通水能力的常用措施減小終限流速

A.增加管內(nèi)壁粗糙高度；B.設(shè)乙字彎消能措施；C.利用濺水方法使下落水流與空氣混合，降低流速（瑞士，蘇維脫排水系統(tǒng)）；D.使水流沿切線方向進(jìn)入立管旋流而下，降低流速（法國(guó)，空氣芯水膜旋流排水系統(tǒng)）。減小水舌阻力系數(shù)

A.設(shè)置通氣立管；B.利用空氣芯避免水舌；C.橫支管與立管相連時(shí)采用異徑三通或順?biāo)??！?-4污廢水提升和局部處理污廢水的提升（自學(xué)）設(shè)置條件排水泵房的設(shè)置地點(diǎn)排水泵的種類和選型集水池的設(shè)置方法

污廢水局部處理1、化糞池和生活污水局部處理（1）化糞池的工作原理

A沉淀沉淀時(shí)間24小時(shí)污染物（SS）去除率50~60%

B污泥厭氧消化停留時(shí)間3個(gè)月~1年有機(jī)物（BOD5）去除率20%左右

C污泥脫水熟化

（2）化糞池的規(guī)格

材料及設(shè)置方法：埋地鋼筋混凝土水池外觀：多為矩形，內(nèi)部分格，進(jìn)出水口各3規(guī)格：按容積由小到大分為1~13#

（3）化糞池的設(shè)計(jì)

A.化糞池的容積V=Vs+Vn+Vba）污水容積Vsb）污泥容積Vn

c）保護(hù)容積Vb（取保護(hù)高度250~450mm）VsVnVb

a）污水容積Vs

Vs=αN·q·t

αN：化糞池實(shí)際使用人數(shù)；q：每人每日排水量（取生活用水定額）；t：污水停留時(shí)間，取12~24小時(shí)。b）污泥容積Vn

Vn=αN·a·T·[（1-b）/（1-c）]·K·m

a：每人每日污泥量（0.4~0.7L/人，天）；

T：化糞池清掏周期（3個(gè)月~1年）；[（1-b）/（1-c）]：濃縮體積縮減系數(shù)；K：發(fā)酵體積縮減系數(shù)（0.8）；m：清掏后殘留污泥容積系數(shù)（1.2）。

V有效=Vs+Vn

B.化糞池的自行設(shè)計(jì)

（1）容積≥25

m3時(shí)，宜設(shè)置2個(gè)以上化糞池；（2）每日污水量≤10

m3時(shí)，采用雙格化糞池，其中第一格的容積占總?cè)莘e的75%；（3）每日污水量≥10

m3時(shí)，采用三格化糞池，其中第一格的容積占總?cè)莘e的60%，第二、三格的容積占總?cè)莘e的20%；（4）化糞池最小尺寸要求：有效深度≥1.3m池長(zhǎng)≥1.0m池寬≥0.75mm（4）化糞池的布置

A布置在隱蔽處；B與建筑物外墻有一定距離；C遠(yuǎn)離地下水取水設(shè)施；D避開城市主導(dǎo)風(fēng)向。（5）無動(dòng)力生活污水處理裝置

A工藝流程B工作性能2、隔油池（1）污水中的油含量

生活污水50~150mg/L廚房洗滌水750mg/L（2）含油水的危害（3）隔油池的設(shè)置

A作用：去除可浮油（占含油量的65~75%）

B隔油池的構(gòu)造a）撇油室

b）出水室C設(shè)計(jì)參數(shù)a）停留時(shí)間t=2-10min