同济大学水污染控制工程讲义

研制：周琪徐竟成黄翔峰杨殿海参加研制：王诗烽史妍朱环一、水循环1.自然界的水循环1.降低工业污染水质类似城市污水的工业废水可采用向排放单位收税或收费的办法以降低其排污量。水质不符合排入城市沟道要求的工业废水，必须在厂内就地处理，否则按国家要求必须停产。2.建设城镇排水系统城市水体是容纳雨水的理想设施，在城市总体规划中应纳入水体规划，与公园、绿地规划相配合。浙江东部的浙江东部的浙江东部的III类水体类水体类水体城市污水处理厂城市污水处理厂第一章第一章第一章排水沟道系统排水沟道系统排水沟道系统第一节第一节第一节城市排水系统的体制和组成城市排水系统的体制和组成城市排水系统的体制和组成第二节第二节第二节沟道及沟道系统上的构筑物沟道及沟道系统上的构筑物沟道及沟道系统上的构筑物第三节第三节第三节排水泵站排水泵站排水泵站完全分流制排水系统不完全分流制排水系统适用于地形适宜、有地面水体、可顺利排泄雨水的城镇。半分流制排水系统适用于生活水平高、环境质量要求高的城镇。井底流槽的形式①①①进水井进水井进水井②②②出水井出水井出水井③③③沟管沟管沟管④④④溢流堰溢流堰溢流堰第第二二章章沟道水力学沟道水力学第一节第一节第一节沟道中的水流情况沟道中的水流情况沟道中的水流情况第二节第二节第二节污水沟道水力学设计的原则污水沟道水力学设计的原则污水沟道水力学设计的原则第三节第三节第三节沟道水力学计算用的基本公式沟道水力学计算用的基本公式沟道水力学计算用的基本公式第四节第四节第四节水力学算图水力学算图水力学算图第五节第五节第五节沟道水力学设计数据沟道水力学设计数据沟道水力学设计数据第六节第六节第六节沟段的衔接沟段的衔接沟段的衔接第七节第七节第七节沟段水力学计算举例沟段水力学计算举例沟段水力学计算举例第八节第八节第八节倒虹管水力学计算举例倒虹管水力学计算举例倒虹管水力学计算举例第九节第九节第九节常用排水泵常用排水泵常用排水泵第十节第十节第十节排水泵站水力学计算举例排水泵站水力学计算举例排水泵站水力学计算举例例2-6已知L＝190m，qV＝66L/s，I＝0.008(上端地面高程44.50m，下端地面高程43.40m)，上游沟段D＝400m，和h/D＝0.61，其下端沟底高程为43.40m，覆土厚度0.7m。如下图所示：求：管径与沟底高程。（3）轴流泵主流方向和泵轴平行潜污泵安装图潜污泵安装图潜污泵安装图（3）螺旋泵扬程低，转速低，流量范围大，效率稳定，适用于提升回流活性污泥。当进水水位达到泵轴心管边缘螺旋叶片处时，提升水量qV达到最大值。（2）水射器(泵)适用于小型泵站，具有结构简单、占地少、安装容易、工作可靠等特点。第三章第三章污水沟道系统的设计污水沟道系统的设计第一节第一节污水设计流量的确定污水设计流量的确定第二节第二节污水沟道系统的平面布置污水沟道系统的平面布置第三节第三节沟道在街道上的位置沟道在街道上的位置第四节第四节污水沟道的水力学设计污水沟道的水力学设计第五节第五节沟道施工图的绘制沟道施工图的绘制第六节第六节污水泵站的设计污水泵站的设计地形具有适中的坡度地形将城市划分成高低二区管线隧道(共同沟)粗格栅细格栅第四章第四章城镇雨水沟道的设计城镇雨水沟道的设计第一节第一节雨水径流量的估算雨水径流量的估算第二节第二节雨水径流量的调节雨水径流量的调节第三节第三节城镇雨水沟道的设计城镇雨水沟道的设计第四节第四节雨水泵站的设计雨水泵站的设计第五节第五节城镇防洪城镇防洪第六节第六节合流沟道系统的设计合流沟道系统的设计第七节第七节我国旧城传统排水措施我国旧城传统排水措施因雨水泵站投资、用电量都很大，尽量避免设置雨水泵站。因明沟造价低，考虑采用明沟。在建筑物密度较高、交通繁忙的地区，可采用加盖明沟。利用地形，就近排放地面水体，降低造价。尽量利用池塘、河浜受纳地面径流，最大限度地减少雨水沟道的设置。雨水沟道设计的原则雨水沟道系统的平面布置雨水口的设置位置，要配合道路边沟，在道路交叉口处，雨水不应漫过路面。陡坡地区:为避免因沟道坡度太陡，设跌水窨井等特殊构筑物，使干沟与等高线斜交，以适当减少干沟坡度。受地形影响平坦地区:为避免干沟埋深过大，增加造价，干沟应设在流域的中部，以减少两侧支沟长度。根据城市规划和建设情况，考虑利用河湖水体与洼地调蓄雨水，把地形条件、地下水位以及原有的和规划的地下设施、施工条件等因素综合考虑，合理布置，分期建设，逐步完善。布置原则沟系定线雨水沟系常沿道路铺设，设在道路中线的一侧，与道路相平行，尽量在快车道以外。受道路交通影响按水泵轮轴安装的位置竖式卧式斜式干室湿室按泵组间是否浸水中层：水泵间特点：检修方便，卫生条件好，因电动机间干燥，运行条件好，造价较高特点：结构简单，造价较低，吸水口处易发生漩涡，设备的拆装、检修和维护较为不便，室内的电器设备容易受潮，卫生条件较差下层：吸水室，连进水池上层：电动机间下层：连进水池（水泵浸于水中）上层：电机间第五章第五章排水沟道施工排水沟道施工第一节第一节排水沟道的埋设方法排水沟道的埋设方法第二节第二节开槽施工开槽施工第三节第三节顶管施工顶管施工第四节第四节井点排水井点排水第五节第五节排水沟道工程的施工排水沟道工程的施工a.a.a.横撑横撑横撑(((采用疏撑采用疏撑采用疏撑)))b.b.b.竖撑竖撑竖撑(((采用疏撑采用疏撑采用疏撑)))c.c.c.密撑密撑密撑(((钢板桩钢板桩钢板桩)))第六章第六章排水沟道系统的管理和养护排水沟道系统的管理和养护第一节第一节排水沟道系统的管理排水沟道系统的管理第二节第二节排水沟道系统的维护排水沟道系统的维护第三节第三节排水沟道系统的修理排水沟道系统的修理管理模式采用何种管理模式，主要取决于工程规模和如何达到管理的效率最高，管理力度最大，能确保排水沟道系统有最好的效益。统一管理将排水沟道、排水泵站和污水处理厂，统一交给一个机构进行管理。分散管理由一个机构负责排水沟道的管理，由另一个机构负责排水泵站和污水处理厂的管理。分级管理连接支管由所在地区的一个机构管理，而排水总管则由另一个机构来统一管理。排水沟道系统维护目的使排水沟道系统始终保持良好和安全的运行状态，发挥排水沟道的功能内容对雨水口、检查井清掏积泥、洗刷井壁、配齐或更改井盖、井座及踏步对排水管道定期采用摇车疏通、竹片疏通或水力疏道对排水明渠定期整修边坡、清除污泥对污水排放口经常巡视，及时制止向排放口倾倒垃圾和在其附近堆物占用对雨水口、检查井清掏积泥对排水管道定期采用摇车疏通、竹片疏通或水力疏道软轴通沟机吸泥车适用于各种管径的管道，且可以不开挖地面，但费用较高需开挖少量地面，且只可用于容易破裂的地面袜统法胀破法第七章第七章排水管管节的安全核算排水管管节的安全核算第一节第一节概概述述第二节第二节管节的外压试验管节的外压试验第四节第四节管道强度核算管道强度核算第五节第五节荷载计算和安全核算示例荷载计算和安全核算示例第三节第三节荷载计算荷载计算管节的外压试验，一般在产品出厂检验时采样进行。采用三点试验法，通过机械压力的传递，求得管体最大线性荷载值。试验安装示意二、竖向车辆荷载地面车辆荷载传到地下管道上的竖向压力，可按下式计算：(1)单个轮压传递的竖向压力()rbrlDpp4.1)4.1(0CDCY++=μ(2)两个以上轮压综合影响传递的竖向压力⎟⎠⎞⎜⎝⎛+++=∑−rdnbrlDpnpni4.1)4.1(110CDCYμ覆土厚度/m≤0.250.300.400.500.60≥0.70动力系数μD1.301.251.201.151.051.00车辆荷载的动力系数由上表可以看出车辆产生的冲击荷载对排水管道的影响较小，当管道埋深大于等于0.7m时，其动力系数为1.0，即车辆的冲击荷载可以不计，可以看成静止的车辆荷载。3.3.堆积荷载堆积荷载按地面堆积杂物10kN/m2计，dS/DO＝2/1.85＝1.08查图，得nD＝0.58pDY＝nD·pD·D0＝10.7kN/m4.4.总竖向荷载总竖向荷载ppTTpT＝pSY+pCY+pDY＝95kN/m二、二、安全核算安全核算一般认为外加荷载小于产品设计裂缝荷载即为安全。查图，包角为90º预制混凝土底座的装配系数EZ＝1.8，另外钢筋混凝土管的安全系数为1.75。mmEpF/kN104/kN4.928.19575.1ZTN〈=×=⋅≥α可以采用上海某厂生产的Q/PSAT03，Dg＝1500mm的钢筋混凝土排水管埋设于上述条件的地下。第八章第八章城镇排水工程的规划城镇排水工程的规划第一节第一节水污染控制的具体目标水污染控制的具体目标第二节第二节城镇排水工程规划的进行城镇排水工程规划的进行第三节第三节城镇排水工程规划的内涵城镇排水工程规划的内涵城镇排水工程规划应与城镇总体规划同时进行，起步可以滞后一些。防洪与雨水工业废水城市污水处理程度有三个重要问题需要城镇总体规划总工程师邀约有关工程的负责人员协议，并作为决定共同遵守。防洪与雨水除特殊地区的雨水径流应作为工业废水处置外，一般雨水径流主要是宣泄问题，也就是雨洪问题。对于历史上有洪涝灾害的城镇，尤其需要多方面研究，精心设计。雨水排除措施能在建设过程中综合地解决，有可能最大限度地降低排水工程的费用和最大限度地保护接受废水的水体。工业废水城市排水规划的工作了解城市中工厂的概况，概要地调查工业废水的水质和水量；对水质特劣、水量特多的工厂提请厂方重视，之后进一步作实地调查，提出城市对工厂的要求，明确城市接纳工厂生产废水的条件，写入规划。城镇污水的处理程度按当前最高级的处理进行规划。第三节第三节城镇排水工程规划的内涵城镇排水工程规划的内涵排水工程规划是主管城镇建设的领导对城市排水工程作决策时所依据的主要文件，应陈述和论证下面列举的内容：工程服务区界，废水现况和发展，对工程设计年限和工程进度的建议。区界内水体的污染情况及其对本城市用水和环境质量的影响。排水体制的选择和论证(从社会效益和经济效益上充分分析)。在选择体制时，特别应当调查和研讨区界内工业企业或特殊单位的废水对排水工程和环境保护的影响，以及相应的对策。城市污水处置方式的探讨和建议，应充分探讨压缩废水量、废水收费、废水利用、废水排放、处理程度等对排水工程建设有重大影响的问题。城市排水系统的初步设计，包括标示干沟和总干沟、主要泵站、处理厂、出水口等构筑物和建筑物位置的总平面图；干沟和总干沟的初步设计；泵站初步设计；处理厂的初步设计(流程、处理构筑物的容量和设备、厂址平面图、高程规划)；工程概算。第九章污水水质与污水出路第一节第一节污水水质污水水质第二节第二节污染物在水体环境中的污染物在水体环境中的迁移与转化迁移与转化第三节第三节污水出路污水出路水和污水中固体成分的内部相关性BOD与CBOD、NBOD时间/d需氧量（mg/L）BODL与BOD5时间/d融会贯通各水质指标间的关系污水的最终出路排放水体工农业利用地下水回灌对人体健康不应产生不良影响对环境质量和生态系统不应产生不良影响对产品质量不应产生不良影响应符合应用对象对水质的要求或标准应为使用者和公众所接受回用系统在技术上可行、操作简便价格应比自来水低廉应有安全使用的保障污水回用应满足的要求城市污水回用的几个方面城市生活用水和市政用水农业、林业、渔业和畜牧业地下水回灌其他方面工业城市绿地灌溉供水市政与建筑用水城市景观工艺生产用水冷却用水锅炉补充水其他杂用水第十章污水的物理处理(1)第一节第一节格栅和筛网格栅和筛网第二节第二节沉淀的基础理论沉淀的基础理论第三节第三节沉砂池沉砂池回转式固液分离机曝气沉砂池前细格栅填埋焚烧（820℃以上）堆肥将栅渣粉碎后再返回废水中，作为可沉固体进入初沉池。格栅、筛网截留的污染物的处置方法：沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为v；悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u；在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。理想沉淀池的几个假定：由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定。平流式沉砂池曝气沉砂池实景第十章