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1、第7章 给水工程,基本要求： 掌握给水系统的概念及其组成，了解用户对给水的 要求； 了解主要的给水构筑物； 了解原水中的杂质，熟悉给水处理常用方法； 了解排水系统的体制和排水系统的主要组成部分； 掌握污水的特征指标，熟悉污水处理方法。,1/81,7.1 给水系统,7.1.1 给水系统分类,给水系统：保证用水对象获得所需水质、水压和 水量的一整套构筑物、设备和管路系统的总和。,按使用目的分类：生活饮用水给水系统、生产给水 系统、消防给水系统,2. 按服务对象分类：城市给水系统、工业给水系统,3. 按水源分类：地表水给水系统、地下水给水系统,2/81,7.1 给水系统,7.1.2 各类用户对给水的
2、要求,生活用水 （1）生活用水是指家庭、浴池、旅馆等的饮用、洗涤、烹调和清洁卫生的用水。 （2）对水质的要求：感官性状、化学指标、毒理学指标和细菌学指标等应满足国家生活饮用水卫生标准。,4. 按供水方式分类：自流供水系统、水泵供水自用、 混合给水系统,3/81,7.1 给水系统,2. 生产用水 （1）生产用水是指工业企业生产过程中使用的水。 （2）对水质的要求：与生产工艺过程和产品种类有密切关系。如食品加工业用水必须满足食品工业用水标准。,3. 消防用水 （1）消防用水是指发生火警时从给水管网的消防栓上取用的水。 （2）用水量要求：按照同时发生火灾次数和一次灭火的用水量来确定。,4/81,7.
3、1 给水系统,7.1.3 给水系统组成,水 源,水塔、高地水池,5/81,7.1 给水系统,工业企业的给水系统分为：,（1）直流给水系统 （2）循环给水系统 （3）循序给水系统,7.1.4 给水系统工作情况（阅读）,6/81,7.1 给水系统,给水工程系统中统一、分区、分质或分压的选择，应根据当地地形、水源情况、城镇和工业企业的规划、水量、水质、水温和水压的要求及原有的给水工程设施等条件，从全局出发，通过技术经济比较后综合考虑确定。,7/81,7.1 给水系统,统一给水：所有用水户用一个管网，一个水处理系统。造价低，运行费高。 分质给水：用户对水质要求不同，经不同深度处理，可节省净水处理费用，
4、但每一种水质要有独立的管网，多套管网造价高。 分区给水：不同用户对水压要求不同，或供水区域较大，或地形狭长，泵站数目增多，但输水管及管网供水安全性好，节省电费。,8/81,环 状 管 网,树 状 管 网,给水网线图,7.1 给水系统,9/81,7.2 主要给水建筑物,7.2.1 水塔,材料：钢筋砼、砖石、钢材等； 进、出水管：分别设置； 设置溢水管和排水管； 水箱要保温，水箱顶盖设通气孔； 水箱常为圆形。,10/81,7.2 主要给水建筑物,7.2.2 冷却塔,类型：干式冷却塔、湿式冷却塔（常用）、干湿式冷却塔。 湿式冷却塔：自然通风式、机械通风式、混合通风式等。 抽风式冷却塔的组成：配水系统
5、、淋水填料、除水器和塔体,11/81,7.2 主要给水建筑物,7.2.3 管井,1. 管井的构造（图7-7）,井壁管 过滤器 沉淀管 井室,12/81,7.2 主要给水建筑物,13/81,7.2 主要给水建筑物,2. 管井的建造,（1）钻凿井孔 （2）井管安装、填砾 和管外封闭 （3）洗井和抽水试验,7.2.4 大口井,14/81,7.3 给水处理,水厂,15/81,7.3 给水处理,7.3.1 原水及其所含杂质,原水,是指未经过处理的水。从广义来说，对于进入水处理工序前的水也称为该水处理工序的原水。例如由水源送入澄清池处理的水称为原水。,16/81,7.3 给水处理,2. 原水中的杂质,取自
6、任何水源的水中，都不同程度地含有杂质。,无论哪种来源的杂质，从给水处理角度考虑，皆可按其颗粒直径大小分为： （1）悬浮物（其粒径一般大于 1 mm ，即 1 m ） （2） 胶体（其粒径一般介于1 m 一 1nm 之间） （3）溶解质,17/81,7.3 给水处理, 悬浮物和胶体一般是生活饮用水处理的主要去除对象。粒径大于 1 / 10mm 的泥沙，通常在水中可自行下沉。,颗粒较小的悬浮物和胶体，则须投加混凝剂方可去除。, 天然水中的氧主要来源于空气中氧的溶解，其含量与水温、气压及有机物含量等有关。,一般为 5 一 10mg / L ， 最高也不超过 14mg / L。,18/81,7.3 给
7、水处理, 地表水中的二氧化碳主要来自有机物的分解，其含量一般小于 20 -30mg / L。,地下水中的二氧化碳除来源于有机物的分解外，还有在地层中所进行的化学反应，其含量较高（一般小于 100mg / L ）。,19/81,7.3 给水处理, 水中的溶解质还包括有溶解氮、硫化氢等气体和一些矿物质的溶解所形成的 Ca 2+、 Na 、 Cl 一、 SO4 2- 等离子。, 当天然水源受到污染时，其杂质就复杂了，甚至于接近于各种各样的污水。,20/81,富营养化,21/81,7.3 给水处理,2005年11月13日 吉林石化分公司双苯厂 硝基苯精馏塔发生爆炸,污染后,22/81,7.3 给水处理
8、,7.3.2 给水处理方法,1. 混凝和沉淀,原水经投药后，经过混合和反应两个混凝工艺阶段，可使水中细小的悬浮物和胶体形成大颗粒的絮凝体，而后经过沉淀池即可将其进行重力分离。,23/81,7.3 给水处理,混凝可去除的颗粒大小为胶体及部分细小的悬浮物。 混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。 主要去除对象：粘土（50nm-4 m） 细菌（0.2m-80m） 病毒（10nm-300nm） 蛋白质（1nm-50nm）,24/81,7.3 给水处理,原水经反应池后进人沉淀池，水中的悬浮絮状体在此依靠重力的作用从水中分离出来，沉于池底。常见的为平流式沉淀池，其状如矩形水池：上部为沉淀区
9、，下部为污泥区，池前部为进水区，池后部为出水区。,25/81,西湖水厂斜管沉淀池,7.3 给水处理,26/81,7.3 给水处理,混凝过程涉及到三个方面的问题： 水中胶体的性质 混凝剂在水中的水解 胶体与混凝剂的相互作用 1637年，我国开始使用明矾净水，1884年，西方才开始使用。,常见的澄清池就是将絮凝和沉淀综合于一体的构筑物。,27/81,7.3 给水处理,常用的混凝剂有： 无机类 硫酸铝、明矾和三氯化铁、硫酸亚铁等 金属盐类； 聚合氯化铝等无机高分子类。 最常用的为硫酸铝，但水温低时水解困难， 效果不及三氯化铁。,28/81,7.3 给水处理,有机类 人工合成： 阳离子型：含氨基、亚氨
10、基的聚合物，国外开始增多， 国内尚少； 阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）； 非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）； 两性型：使用极少。,天然：淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等；微生物絮凝剂,29/81,7.3 给水处理,当原水碱度不足而使混凝剂水解困难时，可投加以碱类助凝剂（通常用石灰）；当使用铝盐或铁盐混凝剂产生的絮凝体细小而松散时，可投加以高分子助凝剂（如聚丙烯酞胺、活化硅酸等），以使絮凝体变得粗大而密实。,30/81,大中型水厂通常建造混凝土的溶解池并配备以搅拌装置，加速药剂的溶解。一般用耐腐泵或射流泵将溶解池中的浓药液送人溶液池中，同时用自来水将其稀释到一定浓度以备投加
11、。整个投药系统包括溶解池、溶液池、计量设备和投加设备。,7.3 给水处理,投药后就进人了混合阶段。通过混合设备的剧烈搅拌，发生凝聚现象。,31/81,7.3 给水处理,在反应阶段，主要靠机械或水力搅拌造成小凝聚体撞碰接触，而聚集成大颗粒的絮凝体（俗称矾花）。随着絮凝体的变大，搅拌强度相应变小。,32/81,7.3 给水处理,33/81,7.3 给水处理,计量与投加方式 计量：流量计（转子、电磁）、苗嘴、计量泵 投加方式：泵前投加 高位溶液池重力投加 水射器投加 泵投加,34/81,7.3 给水处理,35/81,采用在线浊度仪 和计量泵,36/81,2. 过滤,7.3 给水处理,过滤一般是指以石
12、英砂等粒状滤料层截留水中杂质，从而澄清水流的工艺过程，滤池一般置于沉淀池之后。 现代滤料品种较多 过滤方式也增加较多。,过滤和冲洗交错进行。从过滤开始到冲洗结束为一个工作周期，一般工作周期长为 12 一 24h 。,冲洗的目的是清除滤层中所截留的污物，以恢复滤池的工作能力。按冲洗流速分，有高、中、低速冲洗三种。,37/81,7.3 给水处理,过滤池的产水量决定于滤速（以 m / h 计）。 滤池负荷为单位时间、单位面积上的过滤水量，常用单位为 m3 / ( m2 h ）。,单层砂滤池的滤速为 8 一 10m / h ， 双层滤料时的滤速为 10 一 14m / h 。 三层滤料（上层为大粒径的
13、轻质滤料，如无烟煤； 中层为中粒径的石英砂； 下层为小粒径的重质滤料，如磁铁矿颗粒） 时的滤速为 18 一 20m / h 。,38/81,7.3 给水处理,滤池,39/81,7.3 给水处理,3. 消毒,（1）氯消毒,消毒的目的是把水中的细菌性和病毒性病原微生物消减至有关标准要求的限度以内。,给水处理中最常用的就是加氯消毒法,氯容易溶解于水，并产生次氯酸 HOCI 。 HOCI 可以穿过细菌的细胞壁而进人到细菌内部，破坏细菌的酶系统使细菌死亡。,40/81,氯，常温下为气体加压下或低温下为琥珀色的油状液体，常将其装人钢瓶，通过加氯机来投加,漂白粉消毒时，投加于过滤后的水中，并应经过 4h 以
14、上的消毒澄清过程。,7.3 给水处理,41/81,7.3 给水处理,（2）臭氧 O3 消毒,O3是空气中的氧通过高压放电产生的。 O3特臭、极不稳定，分解时放出具有极强氧化能力的新生态氧 O ，臭氧消毒靠的就是 O ,O3单用于消毒过滤水时，其投加量一般不大于 1 mg / L 。,（3）其他 工程上也有用紫外线（波长为 2600 A= 260nm 较好）进行消毒。,在消灭湖泊、水库中的藻类时，常投加硫酸铜。,42/81,7.3 给水处理,3. 其他,（1）地下水的除铁除锰,我国地下水的含铁量一般在 5 一 15mg / L 之间（饮水标准规定不应超过 0.3mg / L )； 含锰量一般在
15、0.5 一 2. 0mg / L 之间（饮水标准规定不应超过0.lmg / L ）。,43/81,7.3 给水处理,常见的有药剂软化法和离子交换软化法,（2）水的软化处理,在水中投以石灰可以降低水的碳酸盐硬度，投以苏打 Na2CO3 可以降低水的非碳酸盐硬度，投以石膏CaSO4可以降低水的钠盐碱度。,44/81,7.3 给水处理,离子交换软化法,简 易,45/81,7.3.3 常见的给水处理工艺流程,水源为一般地表水时的工艺流程大多为,当原水含沙量大时，应在上述流程的最前面加设以沉砂池,水源为良好地下水时，常仅经消毒即可。,如需除铁除锰，则加入前述的除铁除锰工艺流程即可。,7.3 给水处理,4
16、6/81,7.4 排水系统,功能：排除污水 污水分类：生活污水、工业废水、降水（？）,7.4.1 排水系统的体制,为了排除污水而修建的收集、输送、处理、利用及排走的全部工程设施，称为排水系统。,合流制 将各种污水混合在一同一个管渠内排除的系统 （图7-12）。,47/81,7.4 排水系统,2. 分流制 将各种污水混合在各自独立的管渠内排除的系统 （图7-13）。,分质分流 清污分流,48/81,7.4 排水系统,排水管网,49/81,7.4 排水系统,7.4.2 排水系统的主要组成部分,1. 城市污水排水系统的主要组成部分,* 室内污水管道系统和设备 * 室外污水管道系统（包括庭院的或街道的） * 污水泵站及压力管道 * 污水厂 * 排入水体的出水口等,50/81,51/81,2. 工业废水排水系统的主要组
