《材料与设备》第二章_室外给排水工程概论 47页

'第二章室外给排水工程概论第一节给水排水工程引论第二节室外给水工程概述第三节室外排水工程概述第四节城市给排水工程规划概要重点：掌握室外给水、排水系统的组成和各部分的作用；熟悉城市给排水工程规划。难点；室外给水、排水系统的组成和各部分的作用。 第一节给水排水工程引论一、给水排水工程在经济建设中的任务——安全、可靠、经济、合理地用水１.安全：用水水质、洪水排放，消防，生产，生活方面。２.可靠：保证供水、尽量不出现意外断水，保证供水水量。３.经济：节约用水，不随便浪费水。４.合理：①按需用水，如冷却水，可以用中水系统的水，饮用自来水不要用于洗涤。②工业废水不要随意排放。③城市尽量建在靠近水源的地方（河流、湖泊两岸，地下水丰富的地方），城市取水要在河流的上游，城市的污水排放要置于河流的下游。 二、给水、排水工程的基本内容给水排水工程，包括取水——净水——输水——用水——排水等几个环节。给水排水工程由三个部分组成，即：①城市给水系统、②建筑给、排水系统、③城市排水系统。如下图： 1.取水构筑物，2.一级泵站，3.净水厂，4.清水池，5.二级泵站，6.输水管，7.城市给水管网，8.水塔、高位水池。 三、室外给排水工程——是为满足人们生活、生产、消防等用水需要以及将各类用水中所产生的污水收集、处理后排放至水体而建设的一整套工程设施。——是一项集城市用水的取水、净化、输送，城市污水的收集、处理、综合利用，降水的汇集、处理、排放，以及城市防洪、排涝为一体的系统工程。作用：室外给排水工程对保障人民生活，促进经济发展，保护生态环境起到十分重要的作用。 给水排水工程系统组成如图所示：1.取水构筑物，2.一级泵站，3.净水厂，4.清水池，5.二级泵站，6.输水管，7.给水管网，8.水塔、9.排水管网，10.雨水管网，11.污水管网，12.污水处理，13.排水口，14.灌溉农田，15.回用水处理厂。 第二节室外给水工程概述室外给水工程——是论述水源选择、水的处理净化、水的输送与调配的一门技术。室外给水工程应满足不同用户在水量、水质和水压方面的不同需求。室外给水工程的基本任务——从天然水源取水，并将原水净化达到用户所要求的水质标准后经输配水管网系统送至用户。室外给水工程一般包括：取水工程、净水工程、输配水工程和泵站等。 以地面水为水源的城市给水系统图式： 一．取水工程取水工程一般包括水源选择和取水构筑物两大部分。1．1水源选择地表水——是指江河、湖泊、水库水及海水等。地表水源由于受地面各种因素的影响，有浑浊度较高、水温变化大、易受污染等特点，但地表水径流量大、矿化度和硬度低。地下水——是指埋藏在地下孔隙、裂隙、溶洞等含水层介质中的水，按含水层的埋藏状态可以分为上层滞水、潜水和承压水。上层滞水易受污染，一般不作饮用水源；潜水较易污染，可作为企业供水与灌溉用水；承压水不易受污染，可作为饮用水源。 1．2取水构筑物 管井：地理水源丰富的地区，水位深，深水泵管井图1．井室2．井壁管3．过滤器4．沉淀管5．粘土封闭6．人工填砾7．深井泵 大口井：浅层地下水（深30米以内）渗渠：河道，水库的水体下面或岸边，铺设管网收集地下渗流水，埋深3～5米。 固定式取水构筑物：是永久性取水设施①.取水量大，取水可靠，维护方便②.投资大，工程复杂③.水位变化不大的地面水AB固定式取水构筑物1－进水井，２－泵站，　　　１－进水间，２－吸水间３－立式泵，４－立式电机３－泵站，４－格栅，５－格网， 活动式取水构筑物：①水源水位涨落幅度大，水量相对较小②投资小，建设快，适应性强 二．净水工程水源水由于自然或人为因素，都有被污染的可能，为保证人们正常的生产与生活，水源水要进行处理。此为净水工程。生活饮用水应满足水质标准要求。 2．1生活饮用水的质量标准（五类35条）1．感官性状指标（1—4项）：色，味，可见物，透明度2．化学性指标（5—15项）：单质元素如铜,锰,铁,锌化合物如酚类、盐类3．毒理学指标（16—30项）：氰，氟化物，铅，砷等4．细菌学指标（31—33项）：细菌总数，大肠菌总数5．放射性指标（34—35项）：α，β放射检测，来源于地下水流经的矿物质，核电站的冷却水等。生活饮用水水质标准如下表： 2．2净水方法净化结果，根据需求而定加药器消毒器泵站————混凝池—沉淀池—过滤池————清水池———二泵站澄清池1）加药（混凝剂）明矾，硫酸亚铁，碱式氯化铝等2）混凝沉淀：用于去除原水中固体颗粒物，微小的悬浮物（混凝成絮状）3）过滤：常用的滤池有普通快滤池、无阀滤池、虹吸滤池、移动罩滤池等。如下图（快滤池剖面图）：4）消毒：物理法：紫外线，超声波化学法：加氯，氯胺，ClO2，臭氧5）清水池，经过上述处理，达到饮用水标准，集中于此。 快滤池的工作原理：进水管1——集水槽2——3——承托层4——排水系统（集水管）5——出水管6冲洗（清理）流入清水池集水管5——承托层4——砂层3——洗砂排水槽8——集水槽2——洗砂排水管9 三．输配水工程用于将符合标准的水，通过输水管网送到用水户。它包括泵站，输水管线，配水管网，水塔。在给水系统中，该部分工程量最大，投资额最高。3．1泵站3．2输水管线3．3配水管网3．4调节设备3．5水管中水的流速 3．1泵站——它是输送净水的高压泵站，将净化的水送往用户的动力。在给水系统中，通常把从水源取水的泵站称为一级泵站；而把自清水池中取水并将水送入管网的泵站称为二级泵站。一级泵站的任务：是把水源的水提升输至净水构筑物，或直接输送至配水管网、水塔、水池等构筑物。二级泵站的任务：是把净化后的水自清水池中提升加压后，送入配水管网供用户使用。泵站中有水泵机组（泵和电动机）、引水设备、起重设备等。 一级泵站抽（提）升水源水的泵站由泵房，水泵，水管，附属设备，控制设备等构成 3．2输水管线——送水的总管，不负担配水任务。要求：管线简短，安全，两条以上，以保安全。沿公路敷设最好。3．3配水管网——向用户输水的直接管道。敷设中要使干管通向用水量最大的区域，力求简短。3.3.1管网的布置形式：（1）枝式管（2）环式管网 （1）枝式管：（树枝状，主干+分枝）管径随分枝级别的增加、及流量的减少而变细特点：①管网管线最短，供水直接，投资较少；②安全性较差；③末端封堵，水流停滞，水质易变坏；④多用于初建工程。 （2）环式管网干管构成回路特点：①每个位置都有两个方向的供水，安全，不会停水②管线较长，投资大③小城市一般有数个环网，大城市环数超过两位数 3．3．2管网附属设备控制水流，安全控制，维修。包括阀门（闸门），消火栓，排气阀，泄水阀（1）阀门：作用：①控制水流，②调节水流量，③维护控制布置的要求：①过长的干管，个/400~600米。②每个分支管的始部，③其它需控制水流的部分（2）消火栓：作用：消防时，消防车从城市配水管网的取水口——消火拴取水位置：配水管线所敷设的路边，十字街口等便于操作的地方（通常在明处）。消火栓间距：<120米/两个，消火拴接口管径>100mm（3）排气阀：排除管道中可能聚集的气体，以免堵塞水的流动，装在管道的最高处。（4）泄水阀：用于放水，维修。 3．4调节设备1.种类：水塔高地水池水厂中的清水池2.作用：①调节供水能力，稳定水压，（供水量>用水量时,……）②改善水泵运行状况，(水流的稳定运行，可使水泵节电。)3．5水管中水的流速管径小，流速高，流动阻力大，耗电。管径大，流速小，流动阻力小，工程造价高。通常D>400mm，0.9~1.2m/sD<400mm，0.6~0.9m.s 第三节室外排水工程概述室外排水工程——是用来收集、输送、处理、利用和排放城市污水和降水的综合设施。室外排水工程的任务——是选择污水和降水的出路，收集、输送污水和降水，合理处理后排放或再利用，保护城市水环境。 一．污水的分类城市排水，按其来源和性质分为三大类：生活污水：指人们在日常生活中使用过的水。（含有碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物和大量细菌、寄生虫卵等原微生物，具有一定的危害。）工业废水：指在各种生产过程中排出的污水和废水。（不同工业废水的性质差异很大）降水：指雨水和雪水。（比较清洁，一般雨水不需处理，直接就近排入水体。） 二．排水系统的组成2．1生活污水排水系统的组成2．2雨水排水系统的组成 2．1生活污水排水系统的组成（1）室内污水管网系统和设备包括接纳污水的各种卫生器具和室内管网系统。（2）室外污水管网系统是由庭院管网系统和埋设在城市道路下的污水管网组成的，用来汇集和排除室内污水管网所排出的污水。室外污水管网系统由支管、干管和主干管等管线组成，系统中设有检查井、跌水井、泵站等附属构筑物。（3）污水泵站污水泵站，可分为中途泵站、终点泵站和局部泵站。（4）污水处理厂污水处理过程可分为三级，分别采用不同的处理方法和设施。（5）排出口和事故排出口 污水处理过程分为三级一级处理：也称机械处理。使用的是物理方法，如重力分离方法、过滤法等，利用物理作用分离去除污水中的非溶解性物质。处理设施包括：滤筛、隔栅、沉淀池、沉砂池等。二级处理：也称生物处理。这种方法就是在供氧充分的条件下，利用好氧细菌的作用将污水中的有机物分解为稳定的无机物，沉淀使污水得到净化。处理设施包括：曝气池、生物塘及生物滤池等。三级处理：也称化学处理。利用化学反应的方法来处理与回收污水中的溶解物质或胶体物质，这种方法多用于工业废水处理。处理设施主要有：投药装置、混和槽、沉淀池等。 （5）排出口和事故排出口污水排入水体的出口称为排出口，是整个排水系统的终点设备。事故排出口是在污水排水系统中途，在易于发生故障处设置的辅助性出口，如总泵站前必须设置事故排出口。发生故障时，污水可通过事故排出口直接排入水体。 2．2雨水排水系统的组成（1）房屋雨水管道系统和设施：主要包括：天沟、雨水斗和水落管及屋面雨水内排水系统。（2）街道或厂区雨水管线系统：主要包括：雨水口、检查井、跌水井及支管干管管线等。（3）雨水泵站（4）出水口 三．室外排水系统的体制排水体制——对于不同性质的污水是采用一套管线系统来排除，还是采用两套或两套以上各自独立的管线来排除，污水的这种不同排除方式称为排水体制。排水体制分为合流制和分流制两大类。 3．1合流制——将生活污水、工业废水和雨水混合在一个管渠内排除的系统称为合流制排水系统。合流制对水体污染严重，不宜普遍使用。3．2分流制——将生活污水和雨水在两个或两个以上各自独立的管线内排除的系统，称为分流制排水系统。（1）完全分流制：分设污水和雨水两个排水系统。（2）不完全分流制：只设污水排水系统而不设雨水排水系统。分流制减少了污水处理厂的流量负荷，污水处理质量好，符合环境保护的要求，因而现在被广泛的采用。 四．室外排水构筑物常用的水构筑物有：检查井、跌水井、雨水口、出水口、化粪池等。4．1检查井——用来对管线进行检查和清通，同时有连接管段的作用。一般设置在管线交汇、转弯、管线尺寸或坡度改变以及直线段距离过大的地方。（P9表1-2）4．2跌水井——是设有减缓水流速度设施的检查井。4．3雨水口——是在雨水管渠或合流管渠上收集雨水的构筑物。4．4出水口——是设在排水系统终点的构筑物。4．5化粪池——是利用沉淀和厌氧发酵原理，去除生活污水中悬浮性有机物的一种初级处理构筑物。建筑物排放的生活污水必须经过化粪池进行简单处理后，再进入城市排水管网。 化粪池（1）化粪池的作用——利用沉淀和厌氧发酵原理，去除生活污水中悬浮性有机物的一种初级处理构筑物。（2）化粪池的构造及特点化粪池有矩形和圆形两种，在《给水排水国家标准图集》中规定的化粪池均采用矩形。（3）化粪池总容积的计算化粪池总容积由有效容积和保护层容积组成，保护层容积根据化粪池大小确定。有效容积有污水所占容积和污泥所占容积组成。 （4）化粪池的选用化粪池的选择是根据污水量定额、化粪池实际使用人数、污水在化粪池中的停留时间、污泥清掏周期等因素确定，一般按《给水排水国家标准图集》选用化粪池标准图，选用时还应考虑以下几点：①化粪池有砖砌和钢筋混凝土两种结构形式，并采取防渗漏措施，选用时应考虑更合适的结构。②选择时应考虑地下水位对对化粪池的影响：地下水位高于底板者，按有地下水考虑，低于底板者按无地下水考虑。③考虑化粪池以上地面是否受汽车的荷载影响等。 （5）化粪池的布置化粪池一般位于建筑物背向大街一侧，应尽量隐蔽，不宜设在人群经常出入的地方，化粪池距建筑物的净距不小于5米。因化粪池出水含有大量细菌，为防治污染水源，化粪池距地下取水构筑物不得小于30米。化粪池的布置还应便于污泥的清掏和外运。 第四节、城市给排水工程规划概要一．城市给排水工程规划的任务为保证城市获得必要的清洁用水，并通过合理的规划设计和建设，使之经济、可靠、安全地满足城市生活和生产发展的需要，创造良好的生态环境，是城市给排水工程规划的最基本任务 城市给排水工程规划的重点：对城市水资源和水环境进行全面综合评价，对城市水资源进行优化配置和合理利用，对城市水环境科学的加以保护，并根据技术经济条件制订切实可行的规划方案，保证给排水工程建设与城市发展相协调，发挥最优的经济、社会、环境等综合效益，促进城市的可持续发展。 二．城市给排水工程规划原则（7个原则） 三．城市给水工程规划主要内容与方法3．1城市给水工程规划的主要内容（1）确定用水量标准，预测城市总用水量。（2）水资源开发利用情况评估，城市用水供需平衡分析。（3）合理选择水源，确定给水系统的布局形式、水厂位置和净水工艺。（4）布置城市输配水干管和主要供水设施，估算管径、估算工程造价。（5）制订水资源保护措施，划定水源保护范围。3．2城市给水工程规划的主要方法（1）明确规划设计任务，确定规划编制依据。（2）搜集基础资料，进行现场勘察。（3）在了解现状和规划要求的基础上，合理确定城市用水定额、估算用水量，并以此作为确定给水工程规模的依据。（4）制订给水工程规划设计方案。（5）编制城市给水规划设计文件，绘制给水系统规划图。 四．城市排水规划的主要内容及方法4．1城市排水规划的主要内容（1）确定城市排水体制。（2）拟定城市污水、雨水排除规划方案。（3）确定不同区域的雨、污水排放标准；估算雨、污水总量。（4）进行城市排水系统布局，选择泵站的位置；确定排水干渠走向、位置和出水口位置。（5）制订污水综合利用措施，确定污水处理厂位置、规模、处理等级和处理工艺。（6）布置排水管渠。包括：布置污水管道、雨水管渠、防洪沟等；确定主干管、干管的平面位置、高程、估算管径。4．2城市排水规划的主要方法（1）明确规划设计任务，确定规划编制依据。（2）搜集必需的资料，进行现场勘察。（3）估算城市排水总量，应采用多种方法计算，确保数据的科学性。（4）制订排水工程规划方案。（5）根据规划期限，制订分期实施计划的措施。（6）编制城市排水规划文件，包括：文字说明及绘制排水规划图。 复习思考题：1．室外给水系统的组成及其常规净水工艺是什么？2．生活饮用水水质标准有哪些项目？主要项目（如浑浊度、色度、总硬度、细菌总数、余氯等）的具体指标限值是多少？3．城市污水系统的组成，城市污水的一般处理方法有哪些？4．检查井、跌水井、雨水口的作用及其设置原则是什么？5．城市给水、排水规划的主要内容有哪些？6．影响化粪池容积大小的主要因素有哪些？化粪池布置应考虑哪些问题？ '