建筑設備第3章-室外給水排水工程課件

1、第3章室外給水排水工程 主要內容 3.1 室外給水工程 3.2 室外排水系統 3.3 室外給水排水工程規(guī)劃概要3.1 室外給水工程3.1室外給水工程室外給水工程是為滿足城鄉(xiāng)居民及工業(yè)生產等用水需要而建造的工程設施。給水工程包括取水工程、凈水工程、輸水工程和配水工程四部分。凈水工程處理后,水質滿足建筑物的用水要求。室內給水工程的任務是按水量、水壓供應不同類型建筑物的用水。經過室內給水系統,水滿足各種需要后變成污廢水。經過室外給水工程、室內給水工程、室內排水工程和室外排水工程,水在人們生活中被循環(huán)使用。3.1室外給水工程室外給水工程是由取水構筑物、凈水設施及輸配水設施三個部分組成。3.1.1室外給

2、水系統的形式圖3-1統一給水系統1取水構筑物2一級泵站3給水廠 4清水池5二級泵站 6輸水管7給水管網 8排水管網9雨水管網10水塔或高位水池11檢查井12污水處理廠3.1室外給水工程1.統一給水系統原水由河中取水構筑物1,通過一級泵站2,將河水抽送到給水廠3中,經給水構筑物凈化,使水質達到生活飲用水的水質標準,然后儲存于清水池4中,再由二級泵站5將清水升壓,經輸水管6輸送到城市給水管網7,配送到各用水戶,滿足用戶生活、生產及消防等用水的需求。為調節(jié)用水量的變化、平穩(wěn)水壓及節(jié)省能耗,可設置水塔或高位水池10。使用后的污水或廢水排入城市排水管網8,有組織地經檢查井11排放到污水處理廠12。此外城

3、市區(qū)域還設有雨水管網9,雨水可直接排入水體或處理后回用。3.1室外給水工程2.分區(qū)給水系統分區(qū)給水方式一般可分為分壓給水系統、分質給水系統和分區(qū)給水系統。圖3-2分壓給水系統1取水構筑物2一級泵站3給水廠 4清水池5高低壓泵站6低壓給水區(qū)7高壓給水區(qū)3.1室外給水工程城市地形高差大或者各區(qū)用水壓力要求相差較大時,若采用統一給水系統,勢必造成低壓給水區(qū)水壓過高,使用不便,而且電能耗費大,此時宜采用分壓給水系統,將管網分成高、低壓兩區(qū)供水,如圖3-2所示。圖3-3分質給水系統1取水構筑物2一級泵站3給水廠 4清水池5二級泵站 6生活區(qū)7工廠區(qū)3.1室外給水工程城市各用水部門對水質的要求不同,且用水

4、量較大時,如部分工業(yè)用水量較大,且水質要求不高時,這時可考慮使用分質給水系統,如圖3-3所示。分區(qū)給水系統一般使用在城市中地勢地形差別大或功能上有明顯的劃分或自然環(huán)境造成的區(qū)域分割,經過技術經濟比較,也可考慮按區(qū)分別設置給水系統。3.1室外給水工程3.循環(huán)及循序給水系統工業(yè)用水量一般較大,其中多數僅是水溫升高所受的熱污染而水質未受污染,可將受熱的廢水經過冷卻降溫或簡單處理后,再進行使用,此種系統稱為循環(huán)給水系統。循序給水系統是采用對各生產車間水質和水溫的要求高低進行順序供水方式,先供給水質要求高、低水溫的車間或生產設備,使用后水質稍受污染,但仍能夠滿足其他車間或生產設備的用水水質及水溫的要求,

5、而再次進入車間水系統使用。3.1室外給水工程3.1.2室外給水系統的組成1.水源給水水源分為地表水源和地下水源。地表水源指地面上的淡水水源,有江河、湖泊、水庫等。地表水環(huán)境質量標準適用于全國江河、湖泊、運河、渠道、水庫等具有使用功能的地表水水域;集中式生活飲用水地表水源地補充項目和特定項目適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)和二級保護區(qū)。3.1室外給水工程給水水源還包括地下水源。地下水源有泉水、井水等,它埋藏于地層中,水質較為清潔,且水溫較低。2.取水工程取水工程的主要任務是保證給水系統取得足夠的水量并符合我國用水水源的水質標準。取水工程包括選擇水源和取水地點,修建取水構筑物和一級泵站。

6、地下水的取水構筑物可分為管井、大口井、滲渠等。地表水的取水構筑物一般建于水源岸邊。3.1室外給水工程3.凈水工程通過給水處理構筑物,對原水進行處理,使其滿足國家生活飲用水水質標準或工業(yè)生產用水水質標準。水質凈化方法和凈化程度要根據水源的水質情況和用戶對水質的要求而定。凈水廠凈化后的水必須滿足我國現行生活飲用水的水質指標。工業(yè)企業(yè)用水對水質一般具有特殊要求,往往單獨建造生產給水系統,以滿足不同的生產性質、產品對水質的要求不同所規(guī)定的水質標準。3.1室外給水工程地表水水源中含有各種雜質,如懸浮物、膠體和溶解物等,使水呈現渾濁、顏色、臭和味,達不到生活用水的水質要求,需要經一定的凈化處理。地表水的處

7、理流程如圖3-4所示。圖3-4地表水制備生活用水凈化流程3.1室外給水工程地下水一般不需要像地表水那樣進行凈化處理,一般情況下其水質較好,有的甚至可直接飲用,有的僅需進行加氯消毒,或經濾池和消毒等簡單處理之后,就能滿足飲用水水質要求。目前,我國大多數城市以類地表水為飲用水源,采用第二代城市飲用水凈化工藝。第一代城市飲用水凈化工藝是20世紀初以混凝、沉淀、過濾、氯消毒為代表的凈水工藝。因第一代飲用水處理工藝存在不能對有害物進行控制的弊端,故第二代城市飲用水凈化工藝采用在第一代工藝的后面增加臭氧、顆?；钚蕴康墓に噷υ摫锥诉M行有效控制。3.1室外給水工程第二代飲用水處理工藝有兩個主要缺點:一是對于含

8、有溴化物的水源水被臭氧氧化后容易產生致癌的溴酸鹽;二是隨著水污染的加劇和檢測技術的提高,第二代飲用水處理工藝的出水中發(fā)現了越來越多的細菌和微生物,水的生物安全性出現了問題。生物穩(wěn)定性是指出廠水在輸送和儲存過程中出現的微生物增殖現象,是否具有生物穩(wěn)定性,這是另一個新出現的重大生物安全性問題。3.1室外給水工程第三代城市飲用水凈化工藝要解決的就是生物安全性的問題,即采用膜技術。膜技術為一種過濾技術,包括納濾、超濾、微濾。在現有的各種孔徑的膜中,納濾和超濾是最有效地去除水中微生物的方法。納濾膜目前在我國尚需要進口,成本很高。超濾膜在我國已具有相當規(guī)模的生產能力,且價格已降至可接受的地步。超濾利用一種

9、壓力活性膜,在外界推動力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和相對分子質量較高的物質,而水和小的溶質顆粒透過膜的分離過程。3.1室外給水工程4.輸配水工程輸配水工程是將足夠的水量輸送和分配到各用水點,并保證足夠的水壓和良好的水質,由輸水管道、配水管網、二級泵站以及水塔或高位水池等構筑物組成。3.1.3管網附屬設備基于養(yǎng)護工作的需要,在管網適當位置上設置閥門、排氣閥及泄水閥等。由于附屬設備的造價一般較高,布置時在便于管網使用和管網維修的情況下應盡量少采用。3.1室外給水工程1.閥門閥門的作用是控制水流,調節(jié)流量以及維修管網使用,一般安裝在分支管、過長的干管及其他需控制水流的部位,每400600m設置

10、一個。2.排氣閥在管道高處易于積氣,需要設置排氣閥。排氣閥只排氣,不排水。氣、水分離盤設計采用特殊的結構,保證排氣時絕不排水。排氣閥每隔一定距離安裝,用來排出供水系統中的氣體。3.1室外給水工程3.泄水閥在管道低處裝置泄水閥,保證管道正常運行,便于管道泄水維修。3.1.4調節(jié)設備管網的水量和水壓的調節(jié)設備主要有水塔、高位水池及水廠中的清水池。當管網供水量超過用水量時,多余水量存入水塔或高位水池中,當供水量不足時,由水塔或高位水池的儲存量來補充,可起到調節(jié)管網供水能力和穩(wěn)定壓力的作用,同時改善水泵的運行狀況,節(jié)約電能。3.1室外給水工程3.1.5給水管網布置的基本要求給水管網的作用是將凈化后的水

11、從凈水廠輸送到用戶。給水管網的布置應滿足以下要求:1)應符合城市總體規(guī)劃的要求,考慮供水的分期發(fā)展,并留有充分的余地。2)應布置在整個給水區(qū)域內,并能在適當的水壓下,向所有用戶供給足夠的水量。3)管網的造價及經營管理費用應滿足經濟性,應沿最短路線輸送到各用戶,使管線敷設長度最短。4)應保證供水的可靠性。3.2 室外排水工程3.2室外排水工程室外排水工程就是在現代化的城市及工業(yè)企業(yè)中用以收集、輸送、處理和利用污水的一整套市政建設設施。因此,室外排水管網和污水處理廠應運而生。排水管網的任務是收集和輸送城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢水和大氣降水,以保障城鎮(zhèn)的正常生產與生活活動。收集的污水經過污水處理廠的處理和

12、利用后排入水體。3.2.1排水系統的組成城市排水系統是由城市污水排水系統和雨水排水系統組成。3.2室外排水工程3.2.2排水系統的體制排水系統中的污水通常有生活污水、工業(yè)廢水和雨水。它們可采用一套管渠系統排出或采用各自獨立的分質排水管網系統排出。這種不同排出方式所形成的排水系統稱為排水系統的體制。排水系統的體制,分為分流制和合流制兩種類型。1.分流制分流制排水系統是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別采用各自獨立的分質排水管網系統。3.2室外排水工程用以排除生活污水、工業(yè)廢水的系統稱為污水排水系統,用以排除雨水的系統稱為雨水排水系統。因此,分流制排水系統根據排除雨水方式的不同,可分為完全分流制和不完

13、全分流制,如圖3-5所示。圖3-5分流制排水系統a)完全分流制排水系統b)不完全分流制排水系統1污水干管2雨水干管3污水主干管4排水總泵站 5污水處理廠6處理水排放口7渠道3.2室外排水工程2.合流制合流制排水系統是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水用同一個管渠排出的系統。合流制排水系統一般包括三種形式:直排式合流制、截流式合流制和完全合流制。最早出現的合流制排水系統是將排出的混合污水不經處理直接就近排入水體,這種排放方式為直排式合流制,如圖3-6所示。3.2室外排水工程由于污水未經無害化處理直接排入水體,使受納水體受到嚴重污染?，F在一般可采取在臨河岸邊設置溢流井,在晴天和初降雨時,所有污水不從溢流井

14、溢出,全部由截流干管截流至污水處理廠,隨著降雨歷時的增加,雨水徑流增加,當污水的流量超過截流干管的輸水能力后,則有一部分污水經溢流井溢出,排入水體。這種污水排放方式稱為截流式合流制,如圖3-7所示。圖3-6直排式合流制排水系統1合流支管2合流干管3.2室外排水工程針對截流式合流制排水系統對水體還存在著污染、對污水處理廠處理能力的沖擊問題,也可建設蓄水貯存池,將雨天溢流入河道的雨、污混合水,用蓄水池暫時存起來,待到晴天時再送到污水處理廠進行無害化處理,這樣既能保證污水處理廠的處理負荷,又能保障污水不直接排入水體,此種方法為完全合流制。圖3-7截流式合流制排水系統1合流干管2溢流井3截流干管 4污

15、水處理廠5排水口6溢流干管3.2室外排水工程3.2.3排水系統的布置形式排水系統在平面上的布置,應綜合考慮城市、居住區(qū)和工業(yè)企業(yè)的地形、地貌、污水處理廠的位置、河流情況,以及污水的種類、污染程度等因素,因地制宜地進行。排水干管的布置形式可采用兩種基本布置形式,即正交式和平行式。1.正交式正交式指排水干管與地形等高線垂直相交,而主干管與等高線平行敷設。3.2室外排水工程正交式適應于地形平坦,略向一邊傾斜的城市。其優(yōu)點是可使排水長度較短、最大地利用地形坡度,管徑小。這種形式在原來的合流管道中多有應用,但因為直接排入河流,存在污染環(huán)境的問題,因此,現階段在雨水排水管道布置中廣泛應用,污水中一般不允許

16、采用此種方式。當地形比較平坦,為不使管道的埋深過大,常將干管的走向布置為與等高線近似垂直,主干管與河流近似平行的方式。該方式一般在干管與截流干管相交處設置溢流井,主干管一般又稱為截流干管,截流的混合污水流入污水處理廠進行無害化處理后排入水體。3.2室外排水工程2.平行式當地形坡度較大時,為不使管內流速較大,常將干管的走向布置為與等高線基本平行,而主干管則與等高線基本垂直的布置形式。平行式布置適應于城市地形坡度很大時,可以減小管道的埋深,避免設置過多的跌水井,改善干管的水力條件。3.2.4排水管道敷設的位置排水管道需要經常維護和管理。3.2室外排水工程因此,排水管道應避免敷設在交通繁忙的街道下,

17、宜敷設在道路邊緣地、人行道、綠化帶下,便于排水管檢修和維護。由于污水管道存在發(fā)生泄漏的問題,因此應與建筑的基礎和其他管線如電纜、煤氣管道、給水管道和熱力管道保持一定的間距。在地下設施十分擁擠而街道又十分繁忙的情況下,可采用地下管廊將所有管道集中在管廊中布置。在管廊中,污水管道一般在其他管線之下。雨水管因為管徑較大,一般不設于管廊中。3.2室外排水工程排水干管與主干管的定位還應考慮到地質情況,應將管線選在地基堅實的位置,遇到劣質地基時,可考慮繞道敷設或加固后進行敷設。當排水干管通過河流、鐵路、重要建筑物等障礙物時,可以采用開挖溝槽直通,或者采用頂管技術施工。3.2.5排水管網布置在進行城市污水管

18、道的規(guī)劃設計時,先要在城市總平面圖上進行管道系統平面布置,也稱定線。3.2室外排水工程主要內容有:確定排水區(qū)界,劃分排水流域;選擇污水處理廠和出水口的位置等。污水管道平面布置,一般按先確定主干管、再定干管、最后定支管的順序進行。排水管道在敷設時,應盡量在滿足管距短、埋深淺的條件下,使最大區(qū)域的污水按照重力流排放;管道應盡可能以平行地面的自然坡度埋設,以減小管道埋深;地形平坦處的小流量管道應以最短路線與干管相接;3.2室外排水工程當管道埋深達到最大允許值時,如再繼續(xù)挖深則將增加施工的難度且不經濟,應考慮設置污水泵站中途提升,同時應力求減少泵站的數量;為了不設中途提升泵站或少設中途泵站,應盡力保持

19、設計坡度,不跌水。當與其他管線交叉時,應遵循新建讓已建的、臨時讓永久的、小管讓大管、檢修次數少的讓檢修次數多的、有壓管讓無壓管的原則。3.2.6污水管道在檢查井處的連接污水管道在連接處需設置檢查井。在設計時必須考慮在檢查井內上下游管道銜接時的高程關系問題。3.2室外排水工程管道在銜接時應遵循兩個原則:盡量提高下游管段的起點標高,以達到減小下游管段埋深的目的和盡量避免上游管段產生回水現象,防止上游管段產生淤積。污水管道是按照無壓非滿流設計,管道的銜接為了滿足以上兩個原則,通常采取水面平接和管頂平接兩種,如圖3-8所示。水面平接即上游管段終端與下游管段起端的水面標高相同。此種方式在上下游管段管徑相

20、同時采用。管頂平接是指上游管段終端和下游管段起端的管頂標高相同,此方法的實質是下游管段起點的管底標高為上游管段終點的管底標高減去上下游的管徑差。3.2室外排水工程圖3-8污水管道的銜接a)水面平接b)管頂平接3.2室外排水工程3.2.7雨水管線的布置雨水管道系統包括雨水口、雨水管線、檢查井、出水口等構筑物。其中雨水口是收集地面徑流的構筑物,雨水徑流通過雨水箅子進入井室,井室內有一連接管將雨水匯入雨水管道。1.雨水口的布置合理布置雨水口,以保證路面雨水排出通暢。雨水口的布置應根據地形及匯水面積確定,一般在道路交叉口的匯水點、低洼地段等均應設置雨水口。雨水口設在匯水面的低洼處,頂面標高低于地面10

21、20mm。3.2室外排水工程雨水口擔負的匯水面積不應超過其集水能力,且最大間距不宜超過40m。雨水收集宜采用具有攔污截污功能的成品雨水口。雨水收集系統中設有集中式雨水棄流裝置時,各雨水口至棄流裝置的管道長度宜相近。2.雨水管線的布置雨水支管應布置在地勢低的一側,且應與道路平行,宜設在道路邊的綠地下或人行道下,不宜設在快車道下,應防止雨水漫至人行道,妨礙交通;3.2室外排水工程雨水干管的布置,避免與其他管線發(fā)生過多交叉,可以暗溝淺埋;雨水管線盡量以重力流最短距離布設,但當管道遇水源地或第二防護帶時,雨水管應繞道排至水源地下游;雨水管網力求正交式布置,使雨水管渠盡量以最短的距離重力流排入附近的池塘

22、、河流、湖泊等水體中,即分散式多出口的方式。當水體位置較遠且地形平坦或地形不利或設計區(qū)排放水體水位較高,洪水位高于設計區(qū)地面時,宜采用集中式的少出口,設置雨水泵站排放至水體。3.2室外排水工程3.2.8雨水的儲存方式雨水蓄水池、蓄水罐宜設置在室外地下。室外地下蓄水池(罐)的人孔或檢查口應設置防止人員落入水中的雙層井蓋。雨水儲存設施應設有溢流排水措施,溢流排水措施宜采用重力溢流。蓄水池(罐)應設檢查口或人孔,池底宜設集泥坑或吸水坑。當蓄水池分格時,每格都應設檢查口或集泥坑。池底設不小于5%的坡度坡向集泥坑。檢查口附近應設給水栓和排水泵的電源插座。蓄水池(罐)的溢流管和通氣管應設防蟲措施。3.2室

23、外排水工程3.2.9污水處理基本方法1.污水處理技術分類現代污水處理技術,按處理程度劃分,可分為一級處理、二級處理和三級處理。一級處理,主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物。經過一級處理后的污水,BOD的去除率為30%左右,達不到排放標準。一級處理可作為二級處理的預處理。二級處理,主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物(即BOD、COD等物質),去除率可達到90%以上,使有機污染物達到二級排放標準。3.2室外排水工程三級處理,是進一步處理難降解的有機物、磷和氮等能夠導致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。三級處理設于二級處理之后,深度處理則為以污水回收、再用為目的,在一級和二級處理后增加的處理工

24、藝。污水再利用的范圍很廣,從工業(yè)上的重復利用、水體的補給水源到成為生活用水等。對于某種污水采用何種處理方法,要根據污水水質、水量等具體條件,并結合調查研究與經濟技術比較后確定。2.氮磷的去除引起富營養(yǎng)化的營養(yǎng)元素有碳、氮、磷、鉀、鐵等,其中,氮和磷是引起藻類大量繁殖的主要因素。3.2室外排水工程廢水中的氮可能以有機氮、氨氮、亞硝酸氮和硝酸氮四種形式存在。在生活污水中,主要含有機氮和氨態(tài)氮,它們均來源于人們食物中的蛋白質。氨氮排入水體,可導致水體富營養(yǎng)化。水體若為水源,將增加給水處理的難度和成本。因此,二級處理的出水有時需進行脫氮處理。脫氮的方法有化學法和生物法兩大類。(1)化學法除氮常用于去除

25、氨氮的方法有吹脫法、折點加氯法和離子交換法。3.2室外排水工程(2)生物法脫氮生物脫氮技術的開發(fā)是從19世紀30年代發(fā)現生物濾床中的硝化、反硝化反應開始的。城市污水中的磷主要有三個來源:糞便、洗滌劑和某些工業(yè)廢水。污水中的磷以正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷等形式溶解于水中。一般僅能通過物理、化學或生物方法使溶解的磷化合物轉化為固體形態(tài)后予以分離。除磷的方法主要分為物理法、化學法及生物法三大類。物理法因成本過高、技術復雜而很少應用。3.2室外排水工程化學法除磷是最早采用的一種除磷方法。它是以磷酸鹽能和某些化學物質如鋁鹽、鐵鹽、石灰等反應生成不溶的沉淀物為基礎進行的。生物法除磷是新工藝,近20年來受到

26、了廣泛的重視和研究。它是利用微生物在好氧條件下對污水中溶解性磷酸鹽的過量吸收作用,然后沉淀分離而除磷。3.污水處理流程3.2室外排水工程4.工業(yè)廢水處理為了區(qū)分工業(yè)廢水的種類,了解其性質,認識其危害,應將廢水進行分類:按照行業(yè)的產品加工對象分類,如造紙廢水、制革廢水等;按照工業(yè)廢水中所含主要污染物的性質分類,如無機廢水和有機廢水;按廢水中所含污染物的主要成分分類,如酸性廢水、堿性廢水、含酚廢水等。廢水處理法大體分為:物理處理法、化學處理法、物理化學處理法和生物處理法。物理處理法分為調節(jié)、離心分離、沉淀、除油、過濾?；瘜W處理法分為中和、化學沉淀、氧化還原等。物理化學處理法分為混凝、氣浮、吸附、離

27、子交換、膜分離等方法。生物處理法一般可分為好氧和厭氧生物處理法。3.3室外給水排水工程規(guī)劃概要3.3室外給水排水工程規(guī)劃概要3.3.1城市給水工程規(guī)劃概要城市給水工程規(guī)劃應從城市總體規(guī)劃到詳細實施方案進行綜合考慮,分區(qū)分級進行規(guī)劃,應適應城市對給水廠的需求,依據城市給水工程建設的近遠期科學規(guī)劃進行合理規(guī)劃設計,規(guī)劃內容應逐級展開和細化。主要內容包括近遠期工程規(guī)模、水質、水量、水壓預測、水源選擇、給水系統的選擇等。3.3室外給水排水工程規(guī)劃概要水量預測是給水工程規(guī)劃的基礎。城市用水量一般包括居民生活用水量、消防用水量、工業(yè)用水量、公共設施用水量、其他用水量(包括澆灑道路、綠化等)等。選擇水源時,

28、應根據城鎮(zhèn)建設遠、近期規(guī)劃要求,水文地質資料及其附近地區(qū)的衛(wèi)生狀況等因素來選定在水質、水量及衛(wèi)生防護方面均較理想的水源。取水點一般應設于城鎮(zhèn)水系的上游。集中式生活飲用水源地,應選在、類水域,工業(yè)用水及娛樂用水宜選在類水域。3.3室外給水排水工程規(guī)劃概要1.城市給水管網規(guī)劃和布置的原則按照城市總體規(guī)劃,結合當地實際情況布置給水管網,要進行多方案技術經濟比較;主次分明,先定好輸配水管線,然后布置一般管線。輸配水管渠的線路應做到線路短、起伏小、土石方工程量小、造價經濟、少占農田或不占農田;輸配水管渠走向和位置應符合城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃要求,并盡可能沿現有道路或規(guī)劃道路敷設,以利施工和維護;3.3室外給水排水工程規(guī)劃概要輸配水管線應盡量避免穿越河谷、山脊、沼澤、重要鐵路和泄洪地區(qū);輸配水管線應充分利用水位高差,當條件許可優(yōu)先考慮重力輸水;輸配水管線的選擇應考慮近遠期結合和分期實施的可能。2.城市給水管網布置的方法給水管線遍布于整個給水區(qū)區(qū)域,主次明確,先布置輸水管線和主干管,然后布置一般管線與設施。管網中的干管應以最近距離輸水到用戶和調節(jié)構筑物,并保證與供水系統直接接通;3.3室外給