给排水科学与工程

城市给水排水工程供排水现状管理•地表水水源水利部门•地下水水源地矿局•水源水质环保局•城市自来水厂建委、城市公用事业局或建委与爱委会•城市排水城市公用事业局排水处给水工程给水现状全国663个设市城市都建有供水设施，供水能力达到2.18亿m3/d，是1949年的91倍；城市用水人口发展到2.03亿人，是1949年的20倍，自来水普及率达到96.7%，全国城市人均用水量从1952年的38L/人.d发展到220L/人.d。2005年，全国城市供水普及率将达到98.5%，新增城市供水能力4500万m3/d净水构筑物清水池二泵站配水管网水源水塔一泵站建设部提出提高供水水质提高供水安全度降低电耗降低药耗降低漏水率用户对供水的要求•水量•水质•水压对水量的要求居民：维持生命2.5L/人.d由气候、生活习惯、给排水设施完善程度分三大区制定了综合用水标准（GB50282-98《城市给水工程规划设计规范》)工业：用水定额消防：1~3处2~3h失火用水量对水质的要求居民：满足《生活饮用水水质标准》工业：按工艺要求决定消防：基本无要求饮用水水质标准GB5749-85•感官性指标:色度、浊度NTU等•细菌学指标：大肠杆菌、细菌菌群•有毒有害物质指标：汞、砷、铬、放射性物质等•WHO135项（其中96项有指导值）日本59项、欧共体66项、美国83项对水压的要求居民：满足最不利点出流水头的要求工业：满足工艺对水压的要求消防：低压网－－消火栓10mH2O高压网－－满足直接灭火的水压要求给水系统的设计依据是最高日用水量城市最高日用水量包括：居住区居民最高日生活用水量Q1、全市性公共建筑生活用水量Q2、工业企业职工生活用水量Q3、工业企业职工日淋浴用水量Q4、工业企业生产用水量Q5、市政用水量Q6及未预见水量（一般以Q1～Q6总和的10%～20%考虑）0246810121416182022241234567占最高日用水量的%4.17%2.78%5.0%水源•地表水和地下水水源•满足饮用水水源卫生标准•满足规划期内供水水量要求•满足保证率为97％的最高日平均时用水量•关于微污染水水源水源保护•合理开发利用、加强水源管理•进行流域面积内的水土保持工作•地表水取水口上游1000m至下游100m的水域内不得排入工业废水和生活污水；取用地下水时，在单井或井群的影响半径范围内，不得使用工业废水或生活污水灌溉和施用持久性或剧毒的农药，不得修建渗水厕所、渗水坑、堆放废渣或铺设污水渠道，不得从事破坏深层土层的活动。微污染水源水CODCr15mg/L生物预处理•生物滤池、塔滤、生物流化床、生物转盘等方法。实际上，给水工程中早已有生物处理工艺，如慢滤池、土壤渗透等。生物活性炭处理•生物活性炭处理是臭氧－颗粒活性炭滤池的联合处理工艺•①能去除水中溶解性有机物；②能降低TOC，DOC及氨；③能降低进水中三卤甲烷母体；④对色度、铁、锰酚都有去除效果；⑤能使Ames试验为阳性的水成阴性。但由于该技术耗电量较大，使用尚不普及。光氧化法•是臭氧与紫外线辐射或催化剂（如TiO2）与紫外线辐射的联合工艺可形成具有极强氧化能力的OH离子，可氧化O3不能氧化的微污染水中的有机物，并形成CO2和H2O粉末活性炭（PAC）吸附•可降低处理水中的BOD5、CODCr、DOC和TOC取水构筑物地表水取水构筑物地下水取水构筑物取水头部位置选择原则河床稳定河床河岸的深槽主流有足够的水深处取水水质好，含沙量少净水工艺流程主要对象：1nm～10微米的胶体粒子用混凝剂去除－混合反应池、沉淀池、过滤细菌和大肠杆菌通过消毒去除－氯气、CIO2、O3处理工艺根据水源水质和用水对象对水质的要求确定常规处理工艺：加药混合－反应－沉淀—过滤—消毒－清水池混凝剂的种类•混凝剂：有机与无机，常用的有硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝、碱式硫酸铝、聚铁等。•高分子助凝剂聚合铝、聚丙烯酰胺、海藻酸钠、活化硅酸等（是处理低温低浊度水主要的、必须的药剂，不仅效果好，而且可节省混凝剂达30～50%）。水库、湖泊水除藻问题•常年浊度低，色度、氨氮和磷含量较高，浮游生物、藻类多，库底（湖底）水层中一般含有铁、锰和有机物等藻类去除措施•预加氯杀藻：预氯量1.0～2.0mg/L，杀藻效果较好。但对源水中含总有机碳3mg/L时，不宜采用预氯化，一般控制TOC1.5mg/L时才使用预氯杀藻•气浮过滤除藻：可去除80～90%的藻类•微滤机除藻：该法较适用于除硅藻•遮阳•生物除藻的研究与先进国家比较絮凝剂及絮凝控制技术与国外有一定差距：絮凝剂品种少、质量低，国外作为调质的助凝剂应用普遍；药剂自动投加、自动控制应用不普遍、水平不高前O3硫酸铝石灰中O3苏黎士湖水接触反应池絮凝快滤池pH值调节池接触反应池CIO2活性炭过滤池慢滤池清水池送水泵房管网昆明第五水厂源水浊度15NTU»加凝聚剂加氯氨•滇池水配水井气浮池气水反冲滤池清水池吸水井•泵房管网瑞士苏黎士的Lengg水厂源水浊度0.4NTU沉淀池平流沉淀池国外停留时间一般为2～4小时，我国停留时间多为1～2小时。选择较长的停留时间可以节约药剂，提高沉淀后的水质，并有足够的调节余地，抗冲击负荷能力较强斜管沉淀池斜管上升流速我国多选用2.5mm／s～3.0mm／s，国外多选用2.0mm／s以下。另外，由于水在斜管沉淀池内停留时间一般约20分钟至30分钟，在斜管内停留时间仅5～6分钟，由于停留时间短，使斜管沉淀池运行管理要求提高，我国在管理水平上有差距。澄清池:趋向于在大型水厂采用。过滤和反冲洗滤料的品种和级配改进：大粒径、大厚度。粒径我国一般0.45mm～1.1mm，国外1.0mm～1.4mm，厚1.1m；美国洛杉矶水厂1.5mm～2.2mm单层无烟煤1.83m辅助冲洗的普遍应用：反冲洗由水反冲－气冲＋水反冲－气冲＋水反冲＋水表扫自用水量的降低：采用不膨胀冲洗膜过滤的应用消毒工艺氯气Cl2消毒二氧化氯ClO2臭氧O3消毒氯氨消毒清水池调节一级泵站与二级泵站之间的供水差额，减小水厂设计规模储存消防水量储存厂自用水水量0246810121416182022241234567占最高日用水量的%4.17%2.78%5.0%配水管网•管网布置形式：一般指配水干管的布置•有树状网、环状网以及树状与环状相结合的管网二泵站树状网树状网树状网供水可靠性较差，在管网末端，水质容易变坏，但投资最省，一般适用于小城镇和小型工矿企业。二泵站环状网•环状网供水可靠性较高•可大大减轻因水锤作用产生的危害•但造价明显比树状网要高•适用于城镇中心地区和用水可靠性较高的工矿企业管网上的附件•阀门：干管上每600～800m设•排气阀：管道高处•泄水阀：检修放空•消火栓：不大于120m设一个6、管网的技术管理•管网技术资料•检漏•管网水压和流量测定•水管防腐蚀•刮管涂料•维持管网水质•调度管理分区检漏水厂管网等压线图管网技术资料•给水管网平面图•管线图•管线过河、过铁路、公路的构造详图•竣工记录和竣工图水管防腐蚀•采用非金属管材，如预应力或自应力钢筋混凝土管、石棉水泥管、塑料管等•在金属管表面上涂油漆、水泥砂浆、沥青等，以防止金属和水相接触而产生腐蚀•阴极保护,如使用消耗性的阳极材料，如铝、镁、锌等刮管涂料•提高流速清垢：松软的积垢•气压脉冲法：松软的积垢•刮管法：坚硬的积垢须用刮管法清除。刮管器刮管适用于刮除小直径水管内的积垢。旋转法刮管适用于大直径水管•清管器：清管器用聚氨脂泡沫制成，其外表面有高强度材料的螺纹，外形如炮弹，外径比管道直径稍小，由水力驱动，大小管径均可适用•酸洗法维持管网水质•定期放去管网中的部分“死水”；•常期未用的管线或管线尽端，在恢复使用时必须冲洗干净；•管线延伸过长时，应在管网中途加氯；•定期清管、刮管和衬涂水管内壁，以保证管线输水能力不致下降；•无论在新敷管线竣工后，或旧管线检修后均应冲洗消毒。水厂运营管理（1）国外的水厂已基本实现了建立完整的水质在线连续监测系统（2）应用计算机进行运营的监控和管理水质监测原水、出厂水水质全分析按国家规定对饮用水卫生标准的各项指标进行全面检测•地下水≥1次/半年•地表水：1次/季度；1次/半年•或委托当地水厂或卫生防疫站进行原水、出厂水水质简分析•色度、浊度、臭、味、肉眼可见物、pH、铁、锰、细菌总数、大肠菌、氨氮、游离性余氯、亚硝酸氮、氯化物、耗氧量、总硬度共15项•地下水1次/月•其中细菌总数、大肠菌、游离性余氯1次/日原水、出厂水水质简分析•地表水1次/日•出厂水余氯、浊度、pH由生产班组负责1次/h•管网水水质（余氯）、细菌总数、大肠菌群、浊度四项1次/周水质检验方法《生活饮用水标准检验法》GB5750-85水质化验人员必须经专业培训，掌握化验基本知识，经考试合格方可做化验工作报告制度•生产班组每日将余氯、浊度、pH值的检验结果报告厂部水质管理人员或水质化验室（员）。•水厂化验室（员）将原水和出厂水水质简分析结果和考核指标按月汇总报告厂部主管领导，迂有紧急情况，要及时汇报、同时采取相应措施，迅速解决。停进时间时至，停小时**河水情况：水位8点M，点M。本日累计开台台/时水量耗电电表底数倍数好氯领拨数结存数耗漂粉领拨数结存数耗胺领拨数结存数进水情况耗矾领拨数结存数滤池使用只，冲洗次生产用水其他本日累计泵号台数水量电量台数水量电量12345出水情况小计底数本日累计其中照明本日累计底数公社总用电量底数其他河水水质清水水质出厂水压浊度色度细菌浊度细菌肠菌余氯最高最低记事：本日并开台。制表：水厂综合报表排水工程目录•排水系统的分类•排水体制•旧城区排水体制的改造•城市污水厂简介污水处理现状•1949年全国只有4座污水处理厂，总计日处理能力4万m3，且多为一级处理。到2000年底，全国已有310个城市建立了污水处理设施，建设污水处理厂417座，污水处理能力3110万m3/d，污水处理率达到34.2%。•我国平均668万人拥有一座污水处理厂，而美国每万人拥有一座污水处理厂，瑞典每五千人就有一座污水处理厂。•5年内所有设市城市都要建设污水处理设施，处理规模将达到4000-5000万m3/d，污水处理率将达到45%。按照来源不同,污水可分为:生活污水、工业废水降水污水分类返回到自然水体、土壤、大气；经过人工处理，使其再生成为一种资源回到生产过程；采取隔离措施。污水的最终处置•对生活污水、工业污废水进行处理•处理后的污水检测主要指标：SS、CODcr、BOD5、NH3-N、TP、重金属等污水综合排放标准一、排水系统的主要组成部分1、城市污水排水系统2、工业废水排水系统3、雨水排水系统1、城市污水排水系统的主要组成部分(1)室内污水管道系统和设备；(2)室外污水管道系统；(3)污水泵站及压力管道；(4)污水处理与利用构筑物；(5)排入水体的出水口。2、雨水排水系统的主要组成部分(1)房屋的雨水管道系统和设备；(2)街坊或厂区雨水管渠系统；(3)街道雨水管渠系统；(4)排洪沟；(5)出水口。二、排水系统的体制及选择•不同污水的不同排除方式所形成的排水系统，称做排水系统的体制（简称排水体制）。•排水体制一般分为合流制和分流制两种类型。1、合流制排水系统•直排式合流制•截流式合流制直排式合流制布置方式河截流式合流制布置方式1-合流干管2-截流主干管3-溢流井4-污水厂5-出水口6-溢流出水口4136251-合流干管；2-截流主干管；3-溢流井；4-污水厂；5-出水口；6-溢流出水口图1-2截流式合流制排水系统河2、分流制排水系统•完全分流制：雨污分流•不完全分流制：污水分流雨水不收集分流制排水系统的布置方式1-污水干管2-污水主干管3-污水厂4-出水口5-雨水干管1523河41-污水干管；2-污水主干管；3-污水厂；4-出水口；5-雨水干管图1-3分流制排水系统不完全分流制(1)完全分流制（2）不完全分流制1污水管道2雨水管渠3原有渠道4出水口5污水厂图1-4完全分流制及不完全分流制河111323245(1)(1)完全分流制；(2)不完全分流制4-污水厂；5-出水口城市污水排水系统总平面示意1-