Description
Plumbing Engineering Design Handbook Volume 4, ISBN-13: 978-1891255281
[PDF eBook eTextbook] – Available Instantly
Publisher: American Society of Plumbing Engineers
Language: English
411 pages
ISBN-10: 1891255282
ISBN-13: 978-1891255281
Table of Contents
Table 1-1 Plumbing Fixture Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Table 1-2 Faucet Flow Rate Restrictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Table 1-3 Minimum Number of Required Plumbing Fixtures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 1-4 Minimum Plumbing Facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Table 2-1 Dimensions of Hubs, Spigots, and Barrels for Extra-heavy Cast Iron
Soil Pipe and Fittings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Table 2-1(M) Dimensions of Hubs, Spigots, and Barrels for Extra-heavy Cast Iron
Soil Pipe and Fittings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Table 2-2 Dimensions of Hubs, Spigots, and Barrels for Service Cast Iron Soil Pipe
and Fittings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Table 2-2(M) Dimensions of Hubs, Spigots, and Barrels for Service Cast Iron Soil Pipe and
Fittings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Table 2-3 Dimensions of Spigots and Barrels for Hubless Pipe and Fittings . . . . . . . 27
Table 2-4 Standard Minimum Pressure Classes of Ductile Iron Single-thickness
Cement-lined Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Table 2-5 Dimensions and Approximate Weights of Circular Concrete Pipe. . . . . . . . 30
Table 2-6 Commercially Available Lengths of Copper Plumbing Tube . . . . . . . . . . . . 30
Table 2-7 Dimensional and Capacity Data—Type K Copper Tube. . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 2-7(M) Dimensional and Capacity Data—Type K Copper Tube. . . . . . . . . . . . . 34
Table 2-8 Dimensional and Capacity Data—Type L Copper Tube . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 2-8(M) Dimensional and Capacity Data—Type L Copper Tube . . . . . . . . . . . . . 36
Table 2-9 Dimensional and Capacity Data—Type M Copper Tube . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 2-9(M) Dimensional and Capacity Data—Type M Copper Tube . . . . . . . . . . . . 38
Table 2-10 Dimensional Data—Type DWV Copper Tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Table 2-11 Dimensional and Capacity Data—Schedule 40 Steel Pipe . . . . . . . . . . . . . 44
Table 2-11(M) Dimensional and Capacity Data—Schedule 40 Steel Pipe . . . . . . . . . . 45
Table 2-12 Dimensional and Capacity Data—Schedule 80 Steel Pipe . . . . . . . . . . . . . 46
Table 2-12(M) Dimensional and Capacity Data—Schedule 80 Steel Pipe . . . . . . . . . . 47
Table 2-13 Plastic Pipe Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Table 2-13(M) Plastic Pipe Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Table 2-14 Physical Properties of Plastic Piping Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Table 2-14(M) Physical Properties of Plastic Piping Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Table 2-15 Dimensions of Class 1 Standard Strength Perforated Clay Pipe . . . . . . . . 57
Table 2-15(M) Dimensions of Class 1 Standard Strength Perforated Clay Pipe . . . . . 57
Table 2-16 Dimensions of Class 1 Extra Strength Clay Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Table 2-16(M) Dimensions of Class 1 Extra Strength Clay Pipe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Table 2-17 Maximum and Minimum Rod Sizes for Copper Piping . . . . . . . . . . . . . . . 67
Table 2-18 Pipe Union Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Table 4-1 Centrifugal Pump Affinity Laws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Table 5-1 Heat Loss in Btuh/ft Length of Fiberglass Insulation, ASJ Cover 150°F
Temperature of Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Table 5-2 Heat Loss from Piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Table 5-3 Insulation Thickness – Equivalent Thickness (in.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Table 5-4 Dew-point Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Table 5-5 Insulation Thickness to Prevent Condensation, 50°F Service Temperature
and 70°F Ambient Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Table 5-6 Insulation Thickness for Personnel Protection, 120°F Maximum
Surface Temperature, 80°F Ambient Temperature. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Table 5-7 Time for Dormant Water to Freeze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Table 6-1 Maximum Horizontal Pipe Hanger and Support Spacing . . . . . . . . . . . . . 118
Table 6-2 Pipe Classification by Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Table 6-3 Hanger and Support Selections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Table 6-4 Recommended Minimum Rod Diameter for Single, Rigid Rod Hangers. . 132
Table 6-5 Load Ratings of Carbon Steel Threaded Hanger Rods . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Table 6-6 Minimum Design Load Ratings for Pipe Hanger Assemblies . . . . . . . . . . 133
Table 6-7(A) Sample Design Load for Manufacturer’s Concrete Inserts . . . . 133
Table 6-7(B) Sample Design Load for Manufacturer’s Concrete Inserts . . . . 133
Table 7-1 The Relative Effectiveness of Steel Springs, Rubber, and
Cork in the Various Speed Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Table 8-1 Droplet Rise Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Table 8-2 Minimum Grease Retention Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Table 9-1 Air Gap Standards. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Table 9-2 Types of Back-pressure Backflow Preventer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Table 9-3 Types of Vacuum Breakers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Table 10-1 Chemical Names, Common Names and Formulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Table 10-2 Water Treatment—Impurities and Constituents, Possible Effects
and Suggested Treatments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Table 10-3 Water Consumption Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Table 10-4 Comparison of Laboratory-grade Water Quality Produced by
Centralized Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Table 10-5 Applications of RO Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Table 11-1 Linear Coefficients of Thermal Expansion or Contraction. . . . . . . . . . . . 227
Table 11-2 Developed Length of Pipe to Accommodate 1½-in. Movement . . . . . . . . 229
Table 11-3 Approximate Sine Wave Configuration With Displacement. . . . . . . . . . . 230
Table 11-4 Thermodynamic Properties of Water at a Saturated Liquid . . . . . . . . . . 232
Table 11-5 Nominal Volume of Piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Table 12-1 Standard Rating Conditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
Table 12-2 Drinking-water Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Table 12-3 Refrigeration Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Table 12-4 Circulating System Line Loss. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Table 12-5 Circulating Pump Heat Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Table 12-6 Circulating Pump Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Table of Contents xvii
Table 12-7 Friction of Water in Pipes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Table 12-8 Pressure Drop Calculations for Example 12-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Table 14-1 Treatment Stages for Water Reuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Table 14-2 Rainwater Treatment Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Table 14-3 Filtration/Disinfection Method Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Table 14-4 Storage Tank Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Table 14-5 Comparison of Graywater and Black Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Chapter 1: Plumbing Fixtures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Accessibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Applicable Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
LEED and Plumbing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Water Closets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Shape and Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Bariatric Water Closets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Water Closet Seat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Flushing Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Installation Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Flushing Systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Urinals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Urinal Styles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Flushing Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Installation Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Flushing Requirements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Lavatories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Size and Shape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Installation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Kitchen Sinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Residential Kitchen Sinks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Commercial Kitchen Sinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Service Sinks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Sinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Laundry Trays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Faucets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Faucet Categories. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Flow Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Backflow Protection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Drinking Fountains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Showers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Shower Valves. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Bathtubs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Bathtub Fill Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Bidet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Floor Drains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Emergency Fixtures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Minimum Fixture Requirements for Buildings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Single-occupant Toilet Rooms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Chapter 2: Piping Systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Cast Iron Soil Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Hub and Spigot Pipe, No-hub Pipe and Fittings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Hubless Pipe and Fittings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Ductile Iron Water and Sewer Pipe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Concrete Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Copper Pipe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Copper Water Tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Copper Drainage Tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Medical Gas Tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Natural and Liquefied Petroleum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Glass Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Steel Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Plastic Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Polybutylene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Polyethylene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Crossed-linked Polyethylene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Crossed-linked Polyethylene, Aluminum, Crossed-linked Polyethylene . . . . . . . . . 52
Polyethylene/Aluminum/Polyethylene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Polyvinyl Chloride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Chlorinated Polyvinyl Chloride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Acrylonitrile-butadiene-styrene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Polypropylene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Polyvinylidene Fluoride. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Teflon (PTFE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Low-extractable PVC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Fiberglass and Reinforced Thermosetting Resin Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Vitrified Clay Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Duriron Pipe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Special-purpose Piping Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Aluminum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Stainless Steel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Corrugated Stainless Steel Tubing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Double Containment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Joining Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Mechanical Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Compression Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Table of Contents iii
Lead and Oakum Joints (Caulked Joints) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Shielded Hubless Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Mechanically Formed Tee Fittings for Copper Tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Mechanical Joining of Copper Tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Joining Plastic Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Assembling Flanged Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Making Up Threaded Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Thread Cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Welding. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Joining Glass Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Bending Pipe and Tubing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Electrofusion Joining. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Accessories and Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Anchors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Dielectric Unions or Flanges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Expansion Joints and Guides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Ball Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Flexible Couplings (Compression or Slip) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Gaskets (Flanged Pipe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Mechanical Couplings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Hangers and Supports. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Pipe Unions (Flanged Connections) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Pipe Sleeves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Service Connections (Water Piping) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Piping Expansion and Contraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Chapter 3: Valves. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
Approval Organizations and Standard Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Types of Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Gate Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Globe Valve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Angle Valve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Ball Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Butterfly Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Check Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Plug Valve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Valve Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Brass and Bronze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Malleable Iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Stainless Steel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Thermoplastic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Valve Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Valve Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Stems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Bonnets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
End Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Water-pressure Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Regulator Selection and Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Common Regulating Valves. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Common Types of Regulator Installations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Valve Design Choices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Service Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Multi-turn Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Quarter-turn Type. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Check Type. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Design Detail: Gate Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Advantages and Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Disadvantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Disc and Seat Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Design Detail: Globe and Angle Globe Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Advantages and Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Disadvantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Disc and Seat Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Design Detail: Check Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Design Detail: Quarter-turn Ball Valve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Advantages and Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Disadvantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Body Styles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Port Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Handle Extensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Design Detail: Quarter-turn Butterfly Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Advantages and Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Disadvantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Body Styles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Design Detail: Quarter-turn Valve, Lubricated Plug Cock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Advantages and Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Disadvantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Valve Sizing and Pressure Losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
General Valve Specification by Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Hot and Cold Domestic Water Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Compressed Air Service. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Vacuum Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Medical Gas Service. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Low-pressure Steam and General Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Medium-pressure Steam Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
High-pressure Steam Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
High-temperature Hot Water Service. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Gasoline and LPG Service. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Fire Protection Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Table of Contents v
High-rise Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Chapter 4: Pumps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
Pump Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Efficiency. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Comparison of Similar Centrifugal Pumps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Performance Curves. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Staging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Pump Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Environmental Concerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Pump Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Pump Installation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Chapter 5: Piping Insulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105
Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Water Vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Flame and Smoke Requirements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Cleaning and Sterilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Types of Insulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Fiberglass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Elastomeric . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Cellular Glass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Foamed Plastic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Calcium Silicate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Insulating Cement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Types of Jacket. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
All-service Jacket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Aluminum Jacket. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Stainless Steel Jacket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Plastic Jacket and Laminates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Wire Mesh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Lagging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Installing Insulation for Valves and Fittings for Piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Installing Insulation for Tanks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Pipe Support Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Selection of Insulation Thickness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Controlling Heat Loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Condensation Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Personnel Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Economics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Freeze Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Insulation Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Chapter 6: Hangers and Supports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
Hanger and Support Considerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Hangers and Supports as Part of the Piping System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Thermal Stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Pressure Fluctuations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Structural Stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Natural Environmental Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Reactivity and Conductivity Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Acoustics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Manmade Environmental Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Hanger and Support Selection and Installation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Hanger Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Selection Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Hanger and Support Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Anchoring. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Sleeves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Hangers, Supports, and Anchor Materials. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Chapter 7: Vibration Isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145
Definitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Theory of Vibration Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Types of Vibration and Shock Mountings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Cork . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Elastomers and Neoprene Rubber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Steel Spring Isolators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Chapter 8: Grease Interceptors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153
Principle of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Retention Period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Flow-through Period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Factors Affecting Flotation in the Ideal Basin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Grease Interceptor Design Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Practical Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Hydromechanical Grease Interceptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Semiautomatic Units. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Grease Removal Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Timer-controlled Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Sensor-controlled Units. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Table of Contents vii
FOG Disposal Systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Gravity Grease Interceptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Field-formed Concrete Units. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Equipment Summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Flow Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Guidelines for Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Code Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Summary of Uniform Plumbing Code Requirements for Interceptors . . . . . . . . . 164
Summary of International Plumbing Code Requirements for Hydromechanical
Grease Interceptors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Operation and Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Economics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Chapter 9: Cross-connection Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169
Hydrostatic Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Causes of Reverse Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Hazards in Water Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Control Paradox. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Classification of Hazards. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Control Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Passive Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Active Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Installations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Installation Shortfalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Quality Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Product Standards and Listings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Field Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Regulatory Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Appendix 9-A Sample Water Department Cross-connection Control
Program/Ordinance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Appendix 9-B Plumbing System Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Appendix 9-C American Water Works Association Statement of Policy . . . . . . . . . . 184
Appendix 9-D Application of Cross-connection control Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Appendix 9-E Safe Drinking Water Act Maximum Contaminant Levels. . . . . . . . . . 186
Appendix 9-F Index of Water Treatment Equipment/Water Problems . . . . . . . . . . . 187
Appendix 9-G Case Studies of Cross-Contamination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Human Blood in Water Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Chemical Burn in the Shower. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Propane Gas in Water Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Boiler Water Enters High School Drinking Water. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Carwash Water in City Main. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Shipyard Backflow Contamination. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Hexavalent Chromium in Water Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Dialysis Machine Contamination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Chapter 10: Water Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193
Need and Purpose for Water Treatment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Damage by Untreated Water. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
External and Internal Treatment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Basic Water Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Methods of Producing High-grade Water. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Water Conditions and Recommended Treatments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Turbidity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Hardness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Aeration and Deaeration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Minerals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Ion Exchange—Theory and Practice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Internal Arrangements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Ion Exchange Water Softeners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Basic Water Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Chlorination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Clarification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Water Softening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Water Softener Selection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Salt Recycling Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Salt Storage Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Distillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Distillation Equipment Applications and Selection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Feed Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Specialized Water Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Chlorination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Ozone Treatment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Ultraviolet Light Treatment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Reverse Osmosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Nanofiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Ultrafiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Copper-Silver Ionization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Chapter 11: Thermal Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227
Aboveground Piping. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Pressure Piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Drain, Waste, and Vent Piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Underground Piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Expansion Tanks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Table of Contents ix
Expansion of Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Expansion of Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Boyle’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Chapter 12: Potable Water Coolers and Central Water Systems . . . . .237
Water in the Human Body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Unitary Coolers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Options and Accessories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Water Cooler Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Refrigeration Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Stream Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Water Conditioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Central Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Chillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Distribution Piping System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
Drinking Water Coolers and Central Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
Drinking Fountains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
System Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
Refrigeration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
Circulating Pump. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Storage Tank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Distribution Piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Installation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Standards, Codes, and Regulations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Chapter 13: Bioremediation Pretreatment Systems . . . . . . . . . . . . . . .249
Principle of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Separation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Retention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Disposal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Flow Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Sizing Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Stainless Steel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Fiberglass Reinforced Polyester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Polyethylene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Structural Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Dimension and Performance Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Installation and Workmanship . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Chapter 14: Green Plumbing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .255
The Big Picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Water Use Facts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Water and Sanitation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Water and Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Water and Economic Growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
What Is Sustainable Design? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Standards and Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
U.S. Green Building Council . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
How Can LEED Help? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
The LEED Certification Process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
The LEED Rating System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Real Life Financial Benefits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Obstacles and Objections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Domestic Water Use Reduction for Irrigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Domestic Water Use Reduction for Fixtures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Low-flow Fixtures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Wastewater Management. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Rainwater Capture and Reuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Graywater and Black Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Biosolids Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Energy Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
Energy Efficiency and Energy-saving Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
Solar Water Heating. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
Geothermal Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .267
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