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水力计算与管径确定_图文

11、水力计算与管径确定
? ? ?

第一节 建筑内部给水系统的计算 一、建筑内部用水量
建筑内部用水包括生活、生产和消防用水 三部分。 最高日用水量 Q ? mq (11-1) 平均日用水量 Q ? Q (11-2) T 小时变化系数 K ? Q (11-3)
d d
d p

? ? ?

h

h

Qp

? ? ? ?

?
? ? ? ?

Q ?Q K 最高日最大时用水量 (11-4) 式中 Qd——最高日用水量,L/d; m——用水单位数,人或床位数等; qd——最高日生活用水定额,L/人· d或L/床· d; Qd——平均小时用水量,L/h; T——建筑物的用水时间,h; Kh——小时变化系数; Qh——最大小时用水量,L/h。 各类建筑的生活用水定额及小时变化系数见表11—1、 11—2。
h p h

住宅生活用水定额及小时变化系数
住宅 类别 卫生器具设置标准 单位

表11-1
生活用水定额 (最高日) (L) 小时变化 系数

普通 住宅

有大便器、洗涤、无淋 浴设备
有大便器、洗涤和淋浴 设备 有大便器、洗涤盆、沐 浴设备和热水供应 每人 每日

3.0~2.5
85~150 130~220 170~300 300~400 2.8~2.3 2.5~2.0 2.3~1.8

高级住宅和 有大便器、洗涤盆、沐 浴设备和热水供应 别墅

集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水定额及 小时变化系数
序 号 1 建筑物名称 集体宿舍 有集中盥洗室 有盥洗室和浴室 旅馆、招待所 有集中盥洗室 有盥洗室和浴室 设有浴盆的客房 宾馆 、客房
医院、疗养院、休养所 有集中盥洗室 有盥洗室和浴室 设有浴盆的病房

单位

生活用水(最 高日)(L) 50~100 100~200 50~100
100~150 120~150

小时变化 系数 2.5 2.5 2.5~2.0 2.0 2.0 2.0
2.5~2.0 2.5~2.0 2.0

每人每日 每人每日 每床每日 每床每日 每床每日 每床每日
每病床每日 每病床每日 每病床每日

2

3

400~500
50~100 100~200 250~400

4

5 6

门诊部、诊疗所 公共浴室 有沐浴器 设有浴池、沐浴器、浴 盆及理发室

每病人每日

15~25

2.5

每顾客每次 每顾客每次 每顾客每次 每公斤干衣

100~150 80~170 10~25 40~80

2.0~1.5 2.0~1.5 2.0~1.5 1.5~1.0

7 8

理发室 洗衣房 餐饮业 营业餐厅 设有浴池、沐浴器、 浴盆及理发室

9

每顾客每次 每顾客每次

15~20 10~15

2.0~1.5 2.5~2.0

10
11 12 13 14 15

幼儿园、托儿所 有住宿 无住宿 商场 菜市场 办公楼 中小学校(无住宿) 高等院校(有住宿)

每儿童每日 每儿童每日
每顾客每次 每平方米每次 每人每班 每学生每日 每学生每日

50~100 25~50
1~3 2~3 30~60 30~50 100~200

2.5~2.0
2.5~2.0 2.5~2.0 2.5~2.0 2.5~2.0 2.5~2.0 2.5~2.0

16

电影院

每观众每场 每观众每场

3~8 10~20

2.5~2.0 2.5~2.0

17 剧院 体育场 运动员沐浴 观众 游泳池 游泳池补充水 运动员沐浴 观众

18

每人每次 每人每场
每日占水池 容积 每人每场 每人每场

50 3 10%~15% 60 3

2.0 2.0

19

2.0 2.0

?

?

?

注:1.高等学校、幼儿园、托儿所为生活 用水综合指标。 2.集体宿舍、旅馆、招待所、医院、疗养 院、休养所、办公楼、中小学校生活用水 定额均不包括食堂、洗衣房的用水量。医 院、疗养院、休养所指病房生活用水。 3.菜市场用水指地面冲洗用水。

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? ?

4.生活用水定额除包括主要用水对象的用水外, 还包括工作人员的用水。其中旅馆、招待所、宾 馆生活用水定额包括客房服务员生活用水,不包 括其他服务人员生活用水量。 5.理发室包括洗毛巾用水。 6.生活用水定额包括生活用热水用水定额和饮水 定额。
建筑内部的生活用水量是贮水池、水箱和水泵设 计计算的主要依据之一。

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二、给水设计秒流量
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给水当量:以污水盆的配水龙头在出流水头 为2米时全开的流量0.2升/秒为1个当量,其 它卫生器具配水龙头的流量与0.2升/秒的比 值该卫生器具的当量数,见表11-3。

卫生器具给水的额定流量、当量、支管管径 和流出水压 表11-3
序号 给水配件名称 额定 流量 (L/s) 0.20 0.20 0.14 0.32 (0.24) 0.44 0.30 当量 支管管径 (mm) 配水点前 所需流出 水头 (Mpa) 1 污水盆(池)水龙头 住宅厨房洗涤盆(池) 水龙头 食堂厨房洗涤盆(池) 水龙头 普通水龙头 住宅集中给水龙头 1.0 1.0 (0.7) 1.6 (1.2) 2.2 1.5 15 0.020

2

15
15 20

0.015
0.020

3

0.040
0.040

4

-

5

洗手盆水龙头

0.15 (0.10) 0.20 (0.16) 0.30 (0.2) 0.30 0.15 (0.10) 0.10 1.20

0.75 (0.5) 1.0 (0.8) 1.5 (1.0) 0.75 (0.5) 0.5 6.0

15

0.020

6

洗脸盆水龙头 盥洗槽水龙头 浴盆水龙头

15

0.015

7

15

0.020

8 9

淋浴器

15 15 25

0.020~0.040 0.020 按产品要求

大便器 冲洗水箱浮球阀 自闭式冲洗阀

10 11

大便槽冲洗水箱进水阀 0.10 小便器 手动冲洗阀 自闭式冲洗阀 自动冲洗水箱进水阀 0.05 0.10 0.15

0.5 0.25 0.5 0.5 0.25

15 15 15 15 15~20

0.020 0.015 按产要求 0.020 0.015

12

小便槽多孔冲洗管(每 0.05 m长

实验室化验龙头(鹅颈) 0.07 单联 13 0.15 双联 0.20 三联

0.35 0.75 1.0

15 15 15

0.020 0.020 0.020

14 15

净身器冲洗水龙 头 饮水器喷嘴

0.10 (0.07) 0.05 0.40 0.70 0.20

0.5 (0.35) 0.25 0.25 1.0

15 15 20 25 15

0.020 0.020 按使用要求 按使用要求 按使用要求

16

洒水栓 室内洒水龙头

17
18 家用洗衣机给水 龙头 0.24 1.2 15 0.020

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?
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(一)住宅生活给水设计秒流量 卫生器具给水当量平均出流概率 q mk U ? 0.2 N T 3600 (11-5) 设计管段卫生器具给水当量的同时出流概 1 ? a ( N ? 1) U? (11-6) N 生活给水设计秒流量公式为: q ? 0.2UN (11-7) 式中 qg——计算管段的给水设计秒流量,L/s; Ng——计算管段的卫生器具给水当量总数; U——卫生器具给水当量同时出流概率
d h O g
0.49 c g g

g

g

(二)、集体宿舍、旅馆、宾馆、医院、幼儿园、办公楼、学校等建筑

? ?

(11-8) 在采用公式(1-6)时应注意:如计算值小 于该管段上一个最大卫生器具给水额定流 量时,应采用一个最大的卫生器具给水额 定流量作为设计秒流量;如计算值大于该 管段上按卫生器具给水额定流量累加所得 流量值时,应按卫生器具给水额定流量累 加所得流量值采用。

q g ? 0. 2 a N g

? ? ? ? ? ? ? ?

(三)工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、 实验室、影剧院、体育场等建筑 生活给水设计秒流量公式为: q ? ?q n b (11-9) 式中 qg——计算管段的给水设计秒流量,L/s; q0——同类型的一个卫生器具给水额定流量,L/s; n0——同类型卫生器具数; b——卫生器具同时给水百分数。 在采用公式(11-9)时应注意:如计算值小于该管段上 一个最大卫生器具给水额定流量时,应采用一个最大的卫 生器具给水额定流量作为设汁秒流量。
g
0 0

三.给水管道的水力计算
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建筑内部给水管道水力计算的其目的是求定各计 算管段设计秒流量后,正确求定各管段的管径、 水头损失,决定建筑给水所需的水压,进而将给 水方式确定下来。 (一)求定管径 在求得各计算管段的设计秒流量后,根据流量公 式,即可求定管径:

?
?

? ? ? ? ? ?

(11-10) 4q d? (11-11) ? ?v 式中 qg——计算管段的给水设计秒流量,m3/s; d——计算管段的管径,m; v——管段中的水流速度,m/s; 计算时,水流速度应按规范规定取值:生活或生 产给水管道的水流速度不宜大于2.Om/s;消火栓 系统消防给水管道的水流速度不宜大于2.5m/s; 当有防噪声要求,且管径小于或等于25mm时,生 活给水管道的水流速度可采用0.8~1.0m/s。
4
g

qg ?

? ?d2

v

(二)给水管道水压损失的计算
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建筑内部给水管道的水压损失包括沿程水压损失和局部水 压损失。 沿程水压损失按下式计算: (11-12) hy ? iL 式中 hy——管段的沿程水压损失,kPa; i——单位长度管道的沿程水压损失,kPa/m; L——管段的长度,m。 单位长度管道的沿程水压损失i值,可从水力计算表查得。 给水钢管、给水铸铁管及给水塑料管的水力计算表见附录 1-1、1-2、1-3。根据已知的设计秒流量,控制水流速 度在允许范围,即可方便快捷地确定出i值。

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?
? ?

?
? ?

局部水压损失按下式计算: v h ?? (11-13) 2g 式中 hj——管段的局部水压损失,kPa; ξ——局部阻力系数; v——局部阻力系数,m/s; g——重力加速度,m/s2。 局部水压损失一般不上式进行详细计算,而是按沿程水压 损失的一定百分数确定:生活给水管道取25~30%;生产 给水管道、生活—消防给水管道、生活—生产—消防给水 管道取20%。;消火栓系统消防给水管道取10%;生产— 消防给水管道取15%。
2 j

? ?

?
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(三)水力计算的方法和步骤 根据初定的给水方式,在建筑物管道平面布置图 基础上绘出的给水管道轴测图,进行水力计算。 水力计算步骤和方法如下: 1.根据给水系统轴测图选出要求压力最大的管路 作为计算管路。 2.根据流量变化的节点对计算管路进行编号,并 标明各计算管段长度。 3.按建筑物性质选用设计秒流量公式,计算各管 段的设计秒流量。

? ?

?

4.进行水力计算,确定各计算管段的直径和水头 损失;如选用水表,并应计算出水表的水头损失。 5.按计算结果,确定建筑物所需的总水头H,与 室外给水管道所提供的资用水压H0比较,若H< H0,即满足要求。若H0稍小于H,可适当放大部 分管段的管径,使H<H0。若H0小于H很多,则 需考虑设水箱和水泵的给水方式。 6.设水箱和水泵的给水方式,其计算内容有:求 定水箱和贮水池容积;确定水箱的安装高度;选 择水泵等。

?

【例11-1】某5层旅馆,卫生间设有洗脸盆、 浴盆、低冲洗水箱坐式大便器各1套,厨房 内有洗涤盆1个,见图11-13。该建筑有局 部热水供应,采用塑料给水钢管。引入管 与室外给水管网连接点到最配水不利点的 高差为12.25m。室外给水管网所能提供的最 小压力H0=200kPa。试进行给水系统的水 力计算。

? ? ?

图1图11-1 厨房卫生间 给水管道平面布置图
1500 1100 800 500370

图11-2 厨房卫生间 给水管道计算图

800

1000

? ?

【解】 根据给水管道的布置画出计算草图并进行 节点编号,见图11-2。 该工程为住宅建筑,选用公式(11-8)计算各管段 设计秒流量。由表11-4查得α=1.10,则设计秒流 量公式为:
q g ? 0. 2 a N g

?

由各管段的设计秒流量qg,控制流速在允许范围 内,查附录1-3可得管径DN和单位长度度沿程水 压损失i,由hy=i· L计算各管段的沿程水压损失, 计算结果列于表11-9中。

给水管道水力计算表
管段 编号 管长 当量 总数 L (m) Ng qg (L/ s) DN (mm) V (m/s)

表11-9
i hy=i· L (kPa/ (kPa) m)

1-2 2-3

0.88 0.8

0.7 1.7

0.14 0.30

15 20

0.70 0.79

0.51 0.42

0.45 0.34

3-4
4-5

1.76
3.63

2.2
3.0

0.34
0.40

20
20

0.89
1.05

0.53
0.70

0.93
2.5

5-6
6-7 7-8 8-9

3.0
3.0 3.0 2.92

6.0
6.0 12.0 15.0

0.57
0.71 0.82 0.93

25
32 32 32

0.87
0.93 0.81 0.91

0.35
0.40 0.24 0.30

1.0
1.2 0.72 0.88

? ? ? ? ? ? ?

根据给水管道水力计算表的计算结果,计 算管路的沿程水压损失: Σhy=8.11 kPa 计算局部水水压损失: Σhj=O.3%Σhy=0.3×8.11=2.43kPa 计算管路的水压损失为: H2=Σhy+Σhj=8.11+2.43=10.54kPa 计算水表的水压损失

?

住宅建筑用水量较小,用水不均匀,水表选用 LXS型DN20湿式水表,查得其公称流量为2.5m3/ h(>qg=3.6×0.4=1.44m3/h),最大流量为5m3/h。 分户水表的水压损失:
1.442 H3 ? ? 2 ? 8.29kPa 2 5 qmax 100 100 qg
2

?

?
?

?

由表1-1查得H4=20kPa。 由公式(1-1)计算给水系统所需压力H: H=H1+H2+H3+H4=13.25×lO+10.54+8.29+ 20 =171.32kPa<200kPa满足要求

q ? ? q0 nb%

? ? ?

?
? ? ? ?

第二节 建筑内部排水系统的计算 v 和 h/v 目的:求出 d ,横管的 i 、 2-1排水定额和设计秒流量 一、排水定额 二、设计秒流量 q 1.按同时排水百分数计算 q ? ? q nb% (11-14) 其中: q ——同类型一个卫生器具排水量 n ——卫生器具个数 ——同时排水百分数(同给水) b
u 0 0

Nu

? ? ?

2.按排水当量数计算
(11-15) N ——排水当量:以污水盆额定排水流量 0.33l/s为一个排水当量 ? ——根据建筑内部物用途而定的系数, ——计算管段上排水量最大的一个卫 q 生器具排水量 l/s
u

qu ? 0.12? N u ? qmax

? ?

max

?

以污水盆排水量0.33L/s为一个排水当量, 将其他卫生器具的排水量与0.33L/s的比值, 作为该种卫生器具的排水当量。

根据建筑内部物用途而定的系数α值 表11—5
建筑物名称 集体宿舍、旅馆 住宅、旅馆、医 和其他公共建筑 院、疗养院、休 的公共盥洗室和 养所的卫生间 厕所间
1.5 2.0~2.5

ɑ值

? ? ? ? ? ? ? ?

2-2 排水管网的水力计算 一、设计规定(排水横管) 1)流速 m/s 2)充满度 h / D <1 h / D <1的目的①排除气体;②调节压力波动避免 水气撞击;③容纳高峰流量 生活 h / D =0.5~0.6 3)最小坡度 imin , v ? C Ri

h ?i D

二、计算
? ? ?

1)横管水力计算 为方便计,已编制出横管水力计算表,已知 Qu 、 选 D 或 2 1 1 v → qu ? ? ? v v ? R 3 i 2
n

?

2)立管计算(按临界流量核算) a. 设通气立管时排水立管临界流量,表11-3

n

?

管径(mm) 流量(l/s)

75 5

100 9

150 25

? ?

b.无需设专用通气立管临界流量值 (表11-3为表11-4减半使用)

管径(mm) 流量(l/s)

50 1.0

75 2.5

100 4.0

150 10.0

?

c. 无通气立管的排水立管最大排水能力(表11-5)

立管工作高 度
≤3 4 5 6 7 ≥8 50 0.64 0.5 0.40 0.40 0.40 0.40

排水能力(L/s) 管径(mm) 75 1.32 0.92 0.70 0.50 0.50 0.50

100 2.40 1.76 1.36 1.0 0.76 0.64

? ? ?

? ?

三、按维护经验确定 1.室内最小管径,≥50mm 2.凡连大便器管段,≥100mm ,排出管取 150mm 3.大便槽,≥150mm 4.污水立管,≥75mm

? ? ?

?
?

四、庭院排水 1.最小管径 2.管道布置:沿街道和建筑四周呈直线布,与建 筑物最小距离3m。 3.冲洗厕所排水,需经化粪池后进入城市排水管 网。 4.立管的水力计算
最小管径 (mm) 200 200 服务人口 <250(70户) >250 最小坡度 0.006 0.004 最大充满度 0.55 检查井间距 20m 30m

排水立管的最大排水流量
通气情况 立管工作 高度(m) 50 1.0 1.0 0.64 0.5 0.4 0.4 0.4 0.4 75 2.5 2.5 1.7

表11-7
管径(mm) 100 4.5 3.8 2.4 125 7.0 150 10.0 -

普通伸顶通气 管 ≤2 3 无通气 4 5 6 7 ≥8

1.35 1.76 0.92 1.36 0.7 1.0 0.5 0.5 0.76 0.64

?

?

800

【例11-2】 某5层住 宅,卫生间设有洗脸 盆、浴盆、低冲洗水 箱坐式大便器各1套, 厨房内有洗涤盆1个, 排水管道平面布置如 图5-6所示。试进行 排水管道的计算。 图11-3 排水管道平 面布置图

1100

800 500370

1000

qu ? 0.3 N p ? qmax

? ?

?

?

【解】 1.根据排水管道平面布置图画出排水管 道计算草图,见图11-4。 2.根据表11-1及经验初步确定排水横支管、排 出管的管径和坡度,立管、通气管的管径,见表 11-8。11-7 排水管道计算草图 3.选择住宅排水设计秒流量公式,查表11-3取α =2.5,则: q ? 0.3 N ? q 由表11-2查得,洗涤盆Np=2.0,洗脸盆Np= 0.75,浴盆Np=3.0,坐式大便器Np=6.0。计算各 排水管段的设计秒流量。
u p max

?

?

4.校核各计算管段。选用塑料排水管,根 据d、i查附录5-2排水塑料管水力计算表,得 出各计算横管管段的通水能力;根据d查表 5-7得出各排水立管管段的通水能力,若排 水管段的通水能力q大于或等于排水设计秒 流量qu,则满足要求。 排水管道的计算结果见表11-8。

排水管道计算表
管段 编号 1-2 2-3 3-4 管径d (mm) 50 75 100 坡度 i 0.025 0.020 0.015 当量总数 qu Np (L/ s) 2.0 5.0 11.0 0.67 1.67 2.99 V (m/s) 0.89 0.80 1.19 q (L/ s) 0.74 2.04 5.02

表11-8
校核 结果 满足 满足 满足 备注

取洗涤盆排 水量 取排水量累 计值 -

4-5

50

0.025

0.75

0.25

0.89

0.74

满足

取洗涤盆排 水量
排水立管

5-6

100

-

11.75

3.03

-

4.5

满足

6-7
7-8 8-9 9-10

100
100 100 100

-

23.5

3.45

-

4.5
4.5 4.5 4.5

满足

排水立管

35.25 3.78 47.0 4.11

满足

排水立管

满足

排水立管

58.75 4.30

满足

排水立管

10-11 100 0.015 58.75 4.30 1.19 5.02

满足

-

第三节 污(废)水局部处理构筑物
一、化粪池
清扫口 出水管 进水管
H

L

I-I剖面

70

平面图

B

I

I

0

? ? ? ? ? ?

?

污水的停留时间:12~24h。 污泥清掏周期:不少于90d。 化粪池使用人数按下式计算: n ?? ?N (11-16) 式中 n——化粪池使用人数; N——设计总人数; α——使用卫生器具人数占总人数的百分比, 按表11-9确定。

?

使用卫生器具人数占总人数的百分比 9

表11-

建筑类别 医院、疗 住宅、集 对办公室、 公共食堂、 养院、 体宿舍、 教学楼、 影剧院、 旅馆 工业企业 体育场 有住宿的 幼儿园 生活间 α 100% 60~70% 40~50% 10%

? ? ? ? ? ?

2.构造 砖砌体,顶底砼板,防渗漏。 矩形 ≤10m3,分两格,污泥沉降在第一格内 >10m3,分三格,格间设连通管,防止短路。 圆形:小体积
进出水三通:防止气水界面形成污泥壳,影响进 出水,淹没出流,进出管材高差100mm。

? ?

3.设置(就近设置) 平面建筑物背街面,距建筑基础>5m,距 水源地>30m。 纵向:市政排水管足够深,由建筑出户管 到市政管网,出管埋深>0.7m。

?

Nr

4.计算:
V f ? V1 ? V
? ?
N r ? qr ? t s an ? N r Tn (100 ? bn ) ? K nm ? ? 2 24 ? 1000 (100 ? Ch ) ? 1000

(11-17)

?
? ?

?

V1 ——污水体积 其中: V2 ——污泥体积 N r ——使用人数,不同建筑物要折扣 qr ——每人每天排水量,合流制用给 水,分流制20~30l/人· 日 t s ——污水在化粪池停留时间,12~24h

——每人每天污泥量 T ——污泥清掏周期,90~180天,与温度有关 K ——污泥折减系数,0.8,不能全沉降在池内, 随水流失一部分 m ——熟污泥系数,1.2 b ——生活污泥含水率,97.5% C ——熟污泥含水率,95% f 计算出有效容积 V 后,按国家标准图集 02S701或者 03S702选用。
an
n

h

n

h

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二、其它小型局部处理构筑物 1.隔油井——用以处理含油脂较多或含轻 油的污水,如肉类加工厂,食品加工厂和 大厨房排出的污水含油脂较多;汽车库、 汽车修理厂排出的污水含轻油多。对挟带 杂质的含油污水,应在隔油井内附有沉淀 部分。粪便污水和其他污水不得排入隔油 井内。隔油池的构造如图11-9所示。

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2.沉砂池、沉淀池——用以去除较大颗粒 杂质。 3.降温池——用以处理某些超过40? C的废 水。降温池一般设于室外,尽量利用废水来 冷却。
进水管 木塞 排水管

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B

I-I 剖面图

I

I
排水管 木隔板

进水管

平面图

复习思考题
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11—1.某住宅搂设计流量为4.45L/s,试选 择水表,并计算水表的压力损失值? 11-2.如何确定水箱的调节容积和消防贮 水量? 11-3.如何选用设计流量计算公式? 11-4.建筑内部给水系统水力计算的目的 和要求是什么? 11-5.试述建筑内部给水系统水力计算的 方法和步骤?

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11-6.有一幢有热水供应的住宅楼,共56 户,每户设有低水箱坐式大便器,洗脸盆, 洗涤盆、浴盆各一个,求该住宅楼的给水 引入管设计流量? 11-7.化粪池在排水系统中有何作用?在规 范中为什么对化粪池规定了最小尺寸?

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11-8.化粪池有几种类型和型号?化粪池的 构造及对化粪池的要求有哪些? 11-9.一幢容纳8000人的教学楼,排水为 合流制,已知污水在化粪池内停留时间为 24h,污泥清掏周期为180d。求化粪池的容 积?


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