现代土木工程第9章给水排水与环境工程

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1、第9章 给水排水与环境工程,9.1 给水排水工程,1. 给水排水工程的内容：,水的社会循环及其调控是给水排水工程的研究内容。 给水排水工程是用于水供给、废水排放和水质改善的工程，主要包括给水工程和排水工程。,给水排水工程的目的：,古代：只是为城市输送用水和排泄城市内的降水和污水。 近代：是为控制城市内伤寒、霍乱、痢疾等传染病的流行和适应工业与城市的发展。 现代：已成为控制水媒传染病流行和环境水污染的基本措施，是发展城市及工业的基础设施之一，市政工程的主要组成部分。,9.1.1 给水工程,给水工程分类：,按用途主要分为供人们饮用、盥洗、洗涤、烹饪、沐浴等的生活用水系统，供生产设备冷却、原料产品洗

2、涤、产品制造过程中所需生产用水的生产给水系统，供消防设备灭火用水的消防给水系统。,给水工程的组成：,城市给水系统 建筑给水系统,1. 城市给水系统,给水系统的任务，是从水源取水，按照用户对水质的要求处理，然后将水输送至给水区，并向用户配水。,城市给水工程分类：,按供水方式可分为自流系统(重力供水)、水泵供水系统(加压供水)和两者相结合的混合供水系统； 按使用目的，可分为生活给水、生产给水和消防给水系统,给水系统的组成设施,在以上组成中，泵站、输水管渠和管网以及调节构筑物等总称为输配水系统。从给水系统整体来说，它是投资最大的子系统，约占给水工程总投资的70%-80%。,地面水力水源的给水系统。取

3、水构筑物从江河取水，经一级泵站，送往水处理构筑物，处理后的清水贮存在清水池中。二级泵站从清水池取水，经输水管送往管网供应用户。,用于地下水源的给水系统，常用管井、大口井等取水，地下水水质较好时可省去处理构筑物，只需进行消毒处理，从而使给水系统比较简化。,(1) 取水构筑物 城市给水系统的取水构筑物可分为地表水取水构筑物和地下水取水构筑物。前者是从江河、湖泊、水库、海洋等地表水取水的设备；后者是从地下含水层取集表层渗透水、潜水、承压水和泉水等地下水的构筑物。,江心取水构筑物,渗渠示意图,辐射井构造示意图,(2) 给水处理 水处理是指通过一系列水处理设备将被污染的工业废水或河水进行净化处理，使之达

4、到国家规定的水质标准的过程，一般是采用沉降、过滤、混凝、絮凝，以及缓蚀、阻垢等水质调理，利用物理的、化学的方法，去除水中一些对生产、生活有害物质，其中加工原水作为生活或工业用水时为给水处理。 给水的处理方法可以概括为以下方式：最常用的是通过去除原水中部分或全部杂质来获得所需要的水质；通过在原水中添加新的成分来获得所需要的水质。,城市水厂给水的一般流程,(3) 给水管网给水管网的布置有两种基本形式，即树枝状管网和环状管网。树枝状管网是将管网布置成象树枝一样这种形式的管网，管道短，投资省。但一条管道出现故障就将影响一大片的用水，供水安全性差；同时，树枝状管网末端的水流停滞，水质较差。环状管网即管网

5、内的管道是连成环状的，当某段管道损坏时，断水的范围较小。但管网内的管道长度较长，投资多。如农村给水系统中，由于经济条件的限制和供水点分散等特点，基本上以采用树枝状管网为宜。随着经济条件的改善，有条件时再逐步扩建为环状管网。,(4) 泵站 给水系统中不可缺少的设备，从水源取水到输送清水，都要依靠水泵来完成，水泵站是安装水泵和动力设备的场所，是自来水厂的心脏。水泵站的基建投资在整个给水系统中所占的比重虽然不是太大，但是，水泵站运行所消耗的动力费用往往占自来水制水成本的50-70。(5) 调节构筑物 管网的重要组成部分，其主要作用是在高峰用水、停电或检修设备时调节水量和稳定供水压力。调节构筑物主要有

6、高位水池、水塔、气压给水设备和清水池。,2. 建筑给水系统,将城镇给水管网(或自备水源，如蓄水池)中的水引入一幢建筑或一个建筑群体供人们生活、生产和消防之用，并满足各类用水对水质、水量和水压要求的供应系统。建筑给水包括建筑小区给水和建筑内部给水。,建筑内部给水系统,建筑给水系统的组成：, 引入管 又称进户管，是室外给水接户管与建筑内部给水干管相连接的管段。引入管一般埋地敷设，穿越建筑物外墙或基础。引入管受地面荷载、冰冻线的影响，进入建筑后立即上返到给水干管埋设深度，以避免多开挖土方。, 水表节点 水表节点是安装在引入管上的水表及前后设置的阀门和泄水装置的总称。水表用于计量该建筑物的总用水量，水

7、表前后设置的阀门在检修、拆换水表时关闭管路，泄水口在检修时排泄掉室内管道系统中的水，也可用来检测水表精度和测定管道进户时的水压值。水表节点一般设在水表井中。, 给水管道系统 给水管道系统是指输送给建筑物内部用水的管道系统，由给水管、管件及管道附件组成。按所处位置和作用，分为给水干管、给水立管和给水支管。 管道附件 管道附件是指用于输配水、控制流量和压力的附属部件与装置。在建筑给水系统中，按用途分为配水附件和控制附件。,从给水干管每引出一根给水立管，在出地面后设一个阀门，以便对该立管检修时不影响其他立管的正常供水。, 增压和贮水设备 当室外给水管网的水压、水量不能满足建筑用水要求，或要求供水压力

8、稳定、确保供水安全可靠时，应根据需要，在给水系统中设置水泵、气压给水设备和水池、水箱等增压和贮水设备。 消防设备 按照建筑设计防火规范和高层民用建筑设计防火规范的规定设置的消火栓、自动喷水灭火设备。,无负压管网增压稳流给水,建筑给水系统的分类：, 生活给水系统 供居住建筑、公共建筑与工业建筑饮用、烹饪、洗涤、沐浴、浇洒和冲洗等生活用水的给水系统。 生产给水系统 直接供给工业生产的给水系统，必须满足生产工艺对水质、水量、水压及安全方面的要求。 消防给水系统 以水作为灭火剂供消防扑救建筑内部、居住小区、工矿企业或城镇火灾时用水的设施。其对水质要求不高，但必须按建筑设计防火规范保证有足够的水量和水压

9、。, 组合给水系统 上述三种给水系统，在实际中不一定需要单独设置，通常根据建筑物内用水设备对水质、水压、水温及室外给水系统的情况，考虑技术、经济和安全条件，组合成不同的共用系统。,建筑内部给水系统的供水方案即为给水方式，其给水方式受到建筑房屋楼层高度的影响。,直接给水方式 水箱水泵联合给水方式 分区给水方式,中低层建筑常见的给水方式,高层建筑的给水方式与中低层建筑给水方式不同，采取竖向分区供水，将建筑物垂直按层分段。,串联式供水方式 减压式供水方式 并列式供水方式,高层建筑常见的给水方式,9.1.2 排水工程,排水工程定义：,排水工程主要指的是收集、输送、处理和处置废水的工程，一般由排水管系、

10、废水处理厂和最终处置设施三个部分组成，通常还包括必要的抽升设施。,排水工程的组成：,城市排水系统 建筑排水系统,排水工程组成,1. 城市排水系统,城市排水系统通常由排水管道和污水处理厂组成。在实行污水、雨水分流制的情况下，污水由排水管道收集，送至污水处理厂处理后，排入水体或回收利用；雨水径流由排水管道收集后，就近排入水体。,城市排水系统,使整个城市的污水和雨水通畅地排泄出去，处理好污水，以达到环境保护的要求。,城市排水系统规划的任务,城市排水系统规划的内容,估算城市排水量，确定排水制度，设计排水管道，确定污水处理方法和城市污水处理厂的位置等。,城市排水工程系统规划,城市排水系统的分类, 生活污

11、水排水系统 生活污水排水系统一般由室内污水管道系统和设备、室外污水管道系统、污水泵站、污水厂及出水口等几部分组成。 工业废水排水系统 主要由车间内部管道系统和设备、厂区管道系统、废水泵站和压力管道、废水处理站和出水口(渠)等几部分组成。 雨水排水系统 雨水排水系统一般由房屋雨水管道系统和设备、街坊或厂区雨水管渠系统、道路雨水管渠系统及雨水泵站及压力管等几个部分组成。,2. 建筑排水系统,将建筑内部生产、生活中使用过的水及时排到室外的系统。建筑内部排水系统的组成应满足三个基本要求： (1)系统能迅速畅通地将污、废水排到室外； (2)排水管道系统气压稳定，有毒有害气体不能进入室内，保持室内环境卫生

12、； (3)管线布置合理，简短顺直，工程造价低。,建筑内部排水系统的基本组成,建筑内部排水系统的组成, 污(废)水收集器 用来收集污(废)水的器具，如室内的卫生器具、生产污(废)水的排水设备及雨水斗等。 排水管道 由器具排水管、排水横支管、排水立管和排出管等组成。, 通气管 把管道内产生的有害气体排至大气中去，减轻废水、废气对管道的腐蚀；在排水时向管内补给空气，减轻立管内气压变化的幅度，防止卫生器具的水封受到破坏，保证水流畅通。 清通设备 包括疏通排水管道之用的检查口、清扫口、检查井等。 抽升设备 建筑内部标高低于室外地坪的车间和其他用水设备的房间，其污水一般难以自流排至室外，需要抽升排泄。 污

13、水局部处理构筑物 当建筑内部污水不允许直接排入城市排水系统或水体时，而设置的局部污水处理设施。,其中屋面雨水排水系统可根据建筑物的结构形式、气候条件及使用要求等因素采用外排水系统和内排水系统，经过技术经济比较选择合适的排水系统。,3. 建筑排水系统的分类, 外排水系统 屋面不设雨水斗，建筑物内部没有雨水管道的雨水排放系统。,一般屋面普通外排水 天沟外排水, 内排水系统 屋面设雨水斗，建筑物内部有雨水管道的雨水排水系统。,内排水系统,4. 污水处理,污水处理一般来说包含以下三级处理： 一级处理是通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。 二级处理是生物处理，污水

14、中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。 三级处理是污水深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。,9.1.3 给水排水工程的发展,雨水循环利用示意,(1). 设计与施工以人为本 贯彻以人为本的人性化设计与施工理念是其发展的必然趋势。其中，自动抄水表系统和卫生间排水系统的设计和施工是这一问题的突出体现。 (2). 节水与开源齐头并进 建筑中水的回收利用 雨水循环利用,(3). 舒适与安全兼顾 建筑热水供应是舒适的前提条件，而建筑消防给水则是安全的基本保障。 建筑热水供应,开式热水供水方式 闭式热水供水方式, 建筑消防给水,半循环加热供水方式 全循环加热供水

15、方式,9.2 环境工程,环境工程的定义：,环境工程作为一门研究环境污染防治技术原理和方法的科学，其内容广泛而复杂，涉及化学、物理学、生物学、医学、给水排水工程、土木工程、机械工程、化学工程等原理和手段。,环境工程的基本指导思想：,9.2.1 环境工程简介,其以环境污染综合防治作为基本指导思想,环境工程的研究内容：,研究防治环境污染和公害的技术措施，自然资源的保护和合理利用，各种废物的资源化，以及对局部的规划等，以获取最优的环境效益、社会效益和经济效益。,污水处理,英国在19世纪中叶开始建立污水处理厂 20世纪初开始采用活性污泥法处理污水 废水处理是一个高投入、见效慢、经济效益不明显的过程，关系

16、到人民群众的身体健康状况和生命安全,松花江重大污染事件：2005年11月13日下午，吉林石化分公司双苯厂的苯胺车间发生剧烈爆炸，据专家测算，约有100吨苯类污染物进入松花江水体，形成的硝基苯污染流经吉林、黑龙江两省，在我国境42天，12月25日入俄罗斯境内，进而影响到俄罗斯城市的一些水源问题。松花江重大污染事件导致流域内居民出现大面积恐慌，争相抢购瓶装水，造成了非常大的国内和国际影响。,太湖蓝藻污染事件：2007年5月29日，太湖发生了严重的蓝藻水污染事件，导致数百万人饮水短缺。大规模的蓝藻爆发，被称为“绿潮”(和海洋发生的赤潮对应)。绿潮引起水质恶化，严重时耗尽水中氧气而造成鱼类的死亡。更为严重的是，蓝藻中有些种类(如微囊藻)还会产生毒素(简称MC)，大约50%的绿潮中含有大量毒素。毒素除了直接对鱼类、人畜产生毒害之外，也是肝癌的重要诱因。,