水質工程學與科技創(chuàng)新

2.1地球上的水2.1.1水資2.1地球上的水水資源的含2.水資源的特流動性與溶解再生性與有限水在的輻射及地球氣象因素的使水資源呈現(xiàn)再生2.水資源的特流動性與溶解再生性與有限水在的輻射及地球氣象因素的使水資源呈現(xiàn)再生2.水資源的特時空分布2.水資源的特2.1.2地球上的水地球上的總水億億地球上水的總量為14.6億km3，其中海洋、咸水湖等咸水為14.21地和冰川中，約有22.4％為水和土壤中水；約有0.35％在湖泊和沼2.淡水地球上的淡水資源分為液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)淡水三液態(tài)淡全球液態(tài)淡水量為10662.6×1012m3，占總淡水量的30.41％。湖泊水、河流水、沼澤水、土壤水 淡水。湖泊是陸地上重要的儲水，全球淡水湖的總水量90×1～29×13沼澤是個特殊的水體，其總量約14×0m河流是便于類利的然水資源，經估算全河床儲量為1×0m。壤是指 地球表面最上部2m內土中，般一深內層平濕為％，據(jù)此，全球壤水儲量15表列出全液態(tài)水量的組成。全球液態(tài)淡水 水量占液態(tài)湖泊河流沼澤土壤淡總2.淡水固態(tài)淡全球固態(tài)淡水是指分布于兩極地區(qū)、格陵蘭島冰蓋冰雪及高山上冰川和積雪儲水，此外還 永凍帶中的儲水。全球冰雪覆蓋面積總儲水量為24364×1012m3，占全球淡水資源量的68.7%，是全球河床儲水 氣態(tài)淡1.×0m可資利用的重要淡水資源3.徑流73％的淡水于全球陸地平均年降水量約為800mm，蒸發(fā)量485mm315mm，全年人?？倧搅髁繛?7×1012m3，占全球淡水總儲量0.13163×1314.7412308×1世界年徑流量的2.1％4.海水4.海水2·2·1水的自然水循地球上的水不是靜止的，而是不斷運動變化和相互交換徑2.水循，占％。全球每年降水量為520000km3，其中海洋降水量年均為，它小于蒸發(fā)量。部分余水量過循環(huán)氣流送降落大在那給河川、 促自生態(tài)平衡和人類活動與經的發(fā)。地年均水量，其匯人河川的徑流量年均為，其余的水量滲入 或蒸發(fā)為水汽。3.水循環(huán)的基本地球上的水是不斷運動著3.水循環(huán)的基本中。水循環(huán)具有下列基本根據(jù)計算，海面輸送到陸地上空的水汽只占海洋總蒸發(fā)量的％，而92％的水汽以降水的形式落回海洋。海陸之間水交換有效水量只占極小一部分，即從海洋輸送到陸地上空的球總蒸發(fā)量的7.2％全球總水量為14億km3，而參加水循環(huán)的水量520000km3，只占全球總水量的0.04％2.2.2水的社會水與人的水對于人類來說是一種不能離開、不可缺少的重要物質人類的生存和社會的發(fā)展破，就要影響正常生活。一個成年內的水分總量占自身體重的65％～70％，內的水分若比標準減少5％，人就會意識；當一個人吸收的水量比維持平衡的水14％～15％時，就 1.水與人的水對調節(jié)自然環(huán)境有特殊的作用。水是人類環(huán)境的／長。水是農 脈。農業(yè)生產的對象是有生命的植物和動～，生產水稻耗水～。100億0。1.水與人的％～1.水與人的中國的水中國的水資我國大陸上空大氣所含水平均×，約為全球大氣層中水汽總含的／，如果這些平在我陸地 ，單位陸面上折合水為。但實不同區(qū)空水量不相單位面折水深差大，中南沿地區(qū)而西北地區(qū)不。降水是我國地表徑流的主要來源，亦是制約我國水資源主要因。我國年水總為×，相當于大陸上空全年輸入水汽量％為 川徑總的倍。2.3.2我國水資源的1.總量、2.3.2我國水資源的×22.3.2我國水資源的2地區(qū)分布流陸置及形地勢因的影，我國水資源在地上南多北；東西北少的格局，長江流域其以的江流在以上北方淮河流域最約為 均值％， 河遼河、黑龍江在以下，內陸流域，約為 的。2.3.2我國水資源的3.年內2.3.2我國水資源的％～％以上，冬季不足25％2.3.3我國水資源緊缺的社會75億多人口的增加和用水標準的提高使水資盾越來越突出據(jù)統(tǒng)計，截 年 個城市中 個城缺水，日缺水量1600×104m3。隨著我國的進程加2.3.3我國水資源緊缺的社會2.3.3我國水資源緊缺的社會12750×104km2。耕地中干旱半干旱地區(qū)的耕地面積占我國工業(yè)用水量增長極快，但是用水2.3.3我國水資源緊缺的社會（4）地表水明顯減由于圍湖造田和森林砍伐等人類活動破壞了地表萬×80個減至％。水過量開 擴大1000km2，1995年漏斗深至15m，最深處達l00m外，沿海地區(qū)由于水位下降，海水倒使水水質。2.3.3我國水資源緊缺的社會水污染嚴廢水總排放量為401億m3。這些廢水中以5.5萬km河段的表明，水質污染嚴重不能用于灌溉的河段占23.3％；魚蝦絕跡的河段2.4萬km，占被河段的45％；不能滿足Ⅲ類水質標準的河段占85.9％。其生態(tài)能已嚴重。用水方式，水資源浪費驚工農業(yè)用水一方面浪費也很嚴重 多數(shù)城市自來僅跑、冒、滴、漏的損失率至少為20％水資源的開發(fā)利用水源可分為兩大類 水源和地表水源 水源按水地質件和 的分包括無壓、自流承壓、地表按體的在式有河庫和海洋。水受形成、埋藏、補給和分布條澄清、色度低、細菌少、水溫較穩(wěn)定、變幅小、分布面易被污染，但水的含鹽量和硬度較高，徑流量有作為用水水源而言，水源的取水條件及取水構筑物第3市供水工3.1水取1.水的存在形式和氣，大（1）

3.1水取

水取水構筑物中用得最多的是管。管井的口徑一般為150～1000mm，長度為～1000m。通常所見的管井直徑多在500mm40m以上的管井稱為深井；將直徑小于150mm稱為大口徑管井

城圖2-5管井一般構城3.1水取(2)大口～～～0／。大口井有完整式和非3.2地表水3.2地表水取水構筑物的固定式取水構 3.2地表水取水構筑3.2地表水取水構筑物的，枯水水深不小于1.5～2m，水流平穩(wěn)，流速較緩，風浪較小山區(qū)淺水河流淺水山區(qū)河流通常屬河流上游段，河狹流急，流量和水位變因此適于山區(qū)淺水河流的取水構筑物有自己的特低壩式取水構筑物一般由攔河壩、引水渠及岸邊式取水給水管道系統(tǒng)的給水管道系統(tǒng)的另建水源廠，用渾水輸水管送至水廠給水管道系統(tǒng)的輸水管道。它包括一級泵站至水廠處理構筑物的渾水輸水管道8二級泵站至配 的清水輸水管道9。輸水管道的任務僅起輸水作。管中流量和流速配 。其作用是將處理后的水分配至整個用水區(qū)域和用戶泵站。它是將所需用水量提升到所要求的高水量調節(jié)構筑物。它包括調節(jié)泵站流量的清水池4， 配水量水塔7檢查井、消火栓井、水表井、放空排水井、水錘泄壓井在整個給水系統(tǒng)中，投資最大的往往是輸水管道和配 ，可總投資60％～80％左右。因此，給水管道的合理設計給水管道系統(tǒng)給水系統(tǒng)的總體布統(tǒng)一供水系分質供水系，從而形成一般自來水和直接飲用水兩套管道的分質供市質量改善術3.4給水管道系統(tǒng)3.4給水管道系統(tǒng)當城市地形高差較大，供水范圍很大，可采用分區(qū)供水系統(tǒng)區(qū)域供水系，共同使用3.4給水管道系統(tǒng)配水布置樹狀用于小城鎮(zhèn)，其干管布置成樹枝狀，樹 資小，但供水安全性差。 中任一段管線損壞時，即會造成該管段以后全部斷水樹狀網示意給水管道系統(tǒng)輸水管渠從水源到水廠及從水廠二級泵站到配水的管線稱輸水管。其沿線一般不接用戶，僅起輸水作用，管中流量不變。有時，從配水接輸水管渠選線及布置要求應能保 斷供水盡量使輸水管線最短，以降低造價和輸水費輸水管線盡量避免穿越河谷、鐵路 物以及沼澤、滑坡地質不良地區(qū)，并盡量不占或少占良充分利用地形，優(yōu)先考慮重力流或部分重力給水管道系統(tǒng)長距離輸水由于城市附近的水源水量不足或水源受到污染，有的城過長距離輸水工程引水以滿足城市用水要求。已建成的長距離輸水，輸水距離最長的有“引灤入津”工程(引灤河水人234km)，“青島引黃”工程(引水入青島246km大連引碧”工程(引碧流河水連市167km)，“黃浦江上游引水42km”工程。3.5給水管道系統(tǒng)3.5給水管道系統(tǒng)主要設計內容、方法和包括4給水管道系統(tǒng)主要設計內容、方法和配 中的管段設計流量計 樹狀網流量分配很簡單。因為樹狀網從水廠二級泵站供水到各節(jié)只有一個流向。任一段以后各節(jié)點流量之給水管道系統(tǒng)主要設計內容、方法和管徑計，但管中水頭損失小，水泵所需揚程低，從而經常性的輸水電費降管道系統(tǒng)水力水泵揚程水泵揚程是指水泵提升高度。 水力計算完成以后，各管段水損失之和是水泵揚給水處理工藝流程的1一般來講， 水只要經 理即，含有、錳氟的 ，需采用除鐵、除錳除氟處藝地水為源時生飲用通凝、 處工如果微染原需要進行特殊處理。給水處理工藝流程的選擇（工藝流程可選擇的給水工藝水質要求不高，如某些工業(yè)冷卻用水，只要求去除粗大雜質2.原水→混凝→沉淀澄一般進水懸浮物含量應小于2000～3000mg/L，短時間允許到mg/L，出水濁度約為10～20度，一般用于水質要求澄清→過濾一般地表水廠廣泛采于2含藻、低溫低濁水處理4.原水→接觸過濾毒庫處，東水，陽進水懸浮物含量一般小于100mg/L，水質穩(wěn)定變化較小且無藻類可根據(jù)需要預留建造沉淀池（澄清池）的位置凝沉淀或澄）1000mg/中上游的中小型淀工3.6給水處理工藝流程3.6給水處理工藝流程的選擇（給水處理構筑物給水處理構筑物形式多樣，在選擇時，應根據(jù)其適用條所在城市應用情況3.63.6給水處理工藝流程的選擇（給水處理構筑物凈水工構筑物名允許進水含砂量S（kg/m3）或懸浮量X值出水懸浮物高濁度水沉天然預平流或輻流預沉沉水力澄清機械攪拌澄懸浮澄清一般一般沉淀和清脈沖澄清懸浮澄清池（單層懸浮澄清池（雙層<3000，短時間允許<2000，短時間允許<3000，短時間允許<3000一般過各種形式濾一般X不大于一般清液氯氯胺次氯酸原水含有機物較適用于小型3.混凝混凝藥劑種類很多，按其化學成分可分為無機和有3.混凝。無機混凝劑主要是鐵鹽和鋁鹽及其水解聚合物，如硫酸鋁、明等、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、三氯化鐵、硫酸有水泵混合、管道混合、靜態(tài)混合器、擴散混合器、跌水混合器沉水中的顆粒大多數(shù)比水重，這些顆粒能在水中下沉而被。顆粒的下沉速度與顆粒的直徑大小有關，顆粒愈大，下沉。經過混凝和絮凝，使細小下沉很慢的顆粒聚結為下沉快的粗大顆粒，以便由水4.4.4.4. 過過濾一般是指以石砂等狀料濾層留水懸浮從由上向 經濾層過雜質和懸浮物被截在濾層濾料面縫隙，過后水化當濾留的浮質逐堵濾床表剪就開始增大，以致使床再不去除何浮物一些浮能 床使濾出水度高。 物次氯酸離子能擴散滲人細菌體內，破壞菌體內的酶，使細。氯對細菌比較有效，對和原生動物效果較差。臭氧是比氯更強的氧化劑，不