全國勘察設(shè)計(jì)注冊公用設(shè)備工程師給水工程

1、 主講人：杜茂安主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一章第一章 給水系統(tǒng)總論給水系統(tǒng)總論 第二章第二章 輸水和配水工程輸水和配水工程第三章第三章 取水工程取水工程 第四章第四章 給水處理給水處理 第五章 水的冷卻和循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理第一章給水系統(tǒng)總論第一章給水系統(tǒng)總論1.1.給水系統(tǒng)一.給水系統(tǒng)分類、組成及布置二.影響給水系統(tǒng)布置的因素三.工業(yè)給水系統(tǒng) 1.2.設(shè)計(jì)用水量一.用水量定額二.用水量變化 三.用水量計(jì)算1.3.給水系統(tǒng)的工作狀況 一.給水系統(tǒng)的流量關(guān)系及貯水構(gòu)筑物容積二.給水系統(tǒng)的水壓關(guān)系 1.1給水系統(tǒng)一.給水系統(tǒng)分類、組成及布置1.給水系統(tǒng)的分類 給水系統(tǒng)是保證城市、工礦企業(yè)等用水的各項(xiàng)構(gòu)筑物和

2、輸配水管網(wǎng)組成的系統(tǒng)。（1）按水源種類可分為1）地表水給水系統(tǒng)（江河、湖泊、蓄水庫、海洋等）2）地下水給水系統(tǒng)（淺層地下水、深層地下水、泉水等）（2）按供水方式可分為1）自流供水系統(tǒng)（重力供水） 2）水泵供水系統(tǒng)（壓力供水） 3）混合供水系統(tǒng)（3）按使用目的可分為 1)生活給水系統(tǒng) 2）生產(chǎn)給水系統(tǒng) 3）消防給水系統(tǒng)（4）按服務(wù)對象可分為1）城市給水系統(tǒng) 2）工業(yè)給水系統(tǒng)在工業(yè)給水系統(tǒng)中按用水方式又可分為直流系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、復(fù)用系統(tǒng)。 2.給水系統(tǒng)的組成 給水系統(tǒng)的任務(wù)是從水源取水，按用戶對水質(zhì)的要求進(jìn)行處理，然后將水輸送到用水區(qū)域，并按用戶所需的水壓向用戶供水。給水系統(tǒng)一般有下列工程設(shè)施組成

3、：（1）取水構(gòu)筑物-用以從選定的水源（地表水和地下水）取 水。（2）處理構(gòu)筑物-用以將原水處理到符合使用要求。一般集中 布置在水廠內(nèi)。（3）提升泵房-用以將所需的水量提升到符合水用要求的高 度（水壓）。（4）輸水管渠和管網(wǎng)-用以將原水送至水廠和將處理后的水送至用水區(qū)。（5）調(diào)節(jié)構(gòu)筑物-用以貯存和調(diào)節(jié)水量。如：清水池、水塔、 高位水池等。3.給水系統(tǒng)的布置二.影響給水系統(tǒng)布置的因素1.城市規(guī)劃的影響 2.水源的影響 3.地形的影響三.工業(yè)給水系統(tǒng)1.工業(yè)給水系統(tǒng)的類型（1）直流給水系統(tǒng) （2）循環(huán)給水系統(tǒng) （3）復(fù)用給水系統(tǒng)2.工業(yè)用水的水量平衡（1）水量平衡的目的和含義 水量平衡的目的是通過對

4、生產(chǎn)工藝用水要求及其變化規(guī)律的了解，挖掘重復(fù)利用、循環(huán)使用的潛力，以做到合理用水、節(jié)約用水。 水量平衡的含義是指總用水量和總排水量之間的平衡。 總用水量包括：新鮮水、循環(huán)用水、回用水 總排水量包括：回用水、復(fù)用水、清潔廢水、污水和廢水。（2）水量平衡圖的繪制和作用 1.2設(shè)計(jì)用水量 設(shè)計(jì)用水量是城市給水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)年限達(dá)到的用水量，設(shè)計(jì)年限符合城市總體規(guī)劃，近遠(yuǎn)期結(jié)合，以近為主。一般近期宜采用510年，遠(yuǎn)期宜采用1020年。 設(shè)計(jì)用水量由下列各項(xiàng)組成：（1）綜合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水）；（2）工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用水；（3）消防用水；（4）澆灑道路和綠地用水；（5）未

5、預(yù)見用水量及管網(wǎng)漏失水量； 一.用水量定額1.綜合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水）2. 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用水 工作人員生活用水包括工業(yè)企業(yè)工作人員車間生活用水和淋浴用水。工作人員車間生活用水定額一般可采用3050L/（人班），用水時(shí)間為8小時(shí)時(shí)變化系數(shù)為1.52.5；淋浴用水根據(jù)車間衛(wèi)生特征確定，一般可采用4060L/（人班），其延續(xù)時(shí)間為1小時(shí)。3.消防用水4.澆灑道路和綠地用水 澆灑道路用水量一般可采用2.03.0L/(m2d);綠化用水量一般可采用1.03.0 L/(m2d)。5.未預(yù)見用水量及管網(wǎng)漏失水量 城鎮(zhèn)的未預(yù)見用水量及管網(wǎng)漏失水量可按最高日用水量的152

6、5合并計(jì)算。二.用水量變化 在一年中最高日用水量與平均日用水量的比值為日變化系數(shù)Kd。 在一天中最高時(shí)用水量于平均時(shí)用水量的比值為時(shí)變化系數(shù)Kh。 最高日城市綜合用水的時(shí)變化系數(shù)宜采用1.31.6，日變化系數(shù)宜采用1.11.5三.用水量計(jì)算 用業(yè)生產(chǎn)用水量 Qi=qB(1-n)式中Qi-工業(yè)生產(chǎn)生產(chǎn)用水量，m3/d; q-城市工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量，m3/萬元 B-城市工業(yè)總產(chǎn)值； n-工業(yè)用水重復(fù)利用率。 1.3給水系統(tǒng)的工作狀況一.給水系統(tǒng)的流量關(guān)系及貯水構(gòu)筑物容積1.給水系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)流量的確定（1）取水構(gòu)筑物，一級泵房，凈水構(gòu)筑物，從水源到水廠的輸水管等，按最高日平均時(shí)流量水廠自用水量計(jì)算

7、： Qh= （m3/h） 或Qh= （m3/h）（2）地下水源時(shí)，一級泵房按最高日平均時(shí)流量計(jì)算Qh= （m3/d）（3）管網(wǎng)按最高日最高時(shí)流量計(jì)算Qh= （m3/h）或Qh= （L/s）（4）輸水管 1）網(wǎng)前設(shè)有配水廠或水塔，從二級泵站到配水廠或水塔的輸水管，按二級泵房大供 水量計(jì)算 2）網(wǎng)中或網(wǎng)后設(shè)有水量調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的輸水管應(yīng)按最高日最高時(shí)流量減去調(diào)節(jié)構(gòu)筑物 輸入管網(wǎng)的流量計(jì)算 3）輸水管同時(shí)有消防給水任務(wù)時(shí)，應(yīng)分別按包括消防補(bǔ)充水量或消防流量進(jìn)行復(fù)核（5）二級泵房能力以及清水池和管網(wǎng)調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的調(diào)節(jié)容積按照用水量曲線 和擬定的二級泵房工作曲線確定 Qd最高日設(shè)計(jì)流量，m3/d; -水廠自身

8、用水系數(shù)，1.051.10，原水含懸浮物較多時(shí)取用大值 T一級泵房或水廠每天工作時(shí)間（h）,大、中水廠一般為24h連續(xù)運(yùn)行，小水廠有時(shí) 為8h或16h; Kh時(shí)變化系數(shù)。TQdTQd6 . 3TQdTQKdhTQKdh6 . 32.清水池水塔（高低水池）有效容積計(jì)算（1）清水池 清水池的主要作用在于調(diào)節(jié)一級泵站供水和二級泵站供水之間的流量差值，并貯存消防用水和水廠生產(chǎn)用水，因此清水池的有效容積為 W=W1+ W2+ W3+ W4 W清水池的有效容積，m3 W1調(diào)節(jié)容積，m3;按一、二級泵房供水曲線確定； W2消防貯水量，m3;按2h火災(zāi)延續(xù)時(shí)間計(jì)算； W3水廠沖洗濾池和沉淀池排泥等用水，m3;

9、按最高日用水量的5%10%計(jì) 算； W4安全貯量，m3。 當(dāng)水廠外無調(diào)節(jié)水池、在缺乏資料的情況下，水廠清水池容積一般可按水廠最高日用水量的10%20%計(jì)算。 清水池應(yīng)有相等的兩座，僅有一座并容積大于500m3時(shí)應(yīng)分成兩個(gè)。（2）水塔 水塔的作用之一在于調(diào)節(jié)二級泵站供水和用水量之間的流量差值，并貯存10分鐘的室內(nèi)消防水量，因此水塔的有效容積應(yīng)為： W=W1+W2 式中W調(diào)節(jié)容積，m3; W1調(diào)節(jié)容積，m3; W2消防貯水量，m3;按10min室內(nèi)消防水量計(jì)算。當(dāng)泵站分級工作時(shí)，可按最高日用水量的2.5%3%獲5%6%計(jì)算，城市大時(shí)取低值。 二.給水系統(tǒng)的水壓關(guān)系1.水泵揚(yáng)程的確定(1)一級泵房揚(yáng)

10、程Hp=H0+hs+hd (m) H0靜揚(yáng)程，等于水源吸水井最低水位和處理構(gòu)筑物起端最高水 位之差，m; hs水泵吸水管、壓水管和泵房內(nèi)的水頭損失，m; hd輸水管水頭損失，m(2)無水塔管網(wǎng)的二級泵房揚(yáng)程 Hp=Zc+Hc+hs+hc+hn Zc離泵房遠(yuǎn)或地形高的控制點(diǎn)C地形標(biāo)高與清水池最低水位的高 差，m; Hc控制點(diǎn)要求的最小服務(wù)水頭，m; hs、hc、hn分別表示水泵管路、輸水管和管網(wǎng)中的水頭損失，m, 按最高時(shí)水量計(jì)算(3)網(wǎng)前水塔管網(wǎng)的水塔高度Ht=H0+hn-(Zt-Zc) (m)二級泵站揚(yáng)程：Hp=Zt+Hi+H0+hc+hs Zt水塔處地面和清水池最低水位的高差，m; H0水

11、塔水柜的有效水深，m;其余符號意義同上(4)網(wǎng)后水塔管網(wǎng)，最高用水時(shí)，Hp同無水塔管網(wǎng)，Ht和網(wǎng)前水塔管網(wǎng)相同，但控制點(diǎn)C在分界線上最大傳輸時(shí)二級泵房揚(yáng)程： Hp=Zi+Hi+H0+hs+hc+hn (m) hs,hc,hn分別表示最大傳輸時(shí)，水泵吸水管路、輸水管和管網(wǎng)的水頭損失（m）,按最大傳輸時(shí)流量計(jì)算2.水塔高度的確定 Ht=Hc+hn-(Zt-Zc)式中 Ht水塔水柜底稿與地面的高度差，m; Hc控制點(diǎn)C要求的最小服務(wù)水頭，m; Hn按最高時(shí)用水量計(jì)算的從水塔到控制點(diǎn)的管網(wǎng)水頭損失， m; Zt設(shè)置水塔處的地面標(biāo)高，m; Zc控制點(diǎn)C處的地面標(biāo)高，m。 第二章 輸水和配水工程2.1管網(wǎng)

12、和輸水管渠布置 一.管網(wǎng)和輸水管渠的定義二.管網(wǎng)和輸水管渠的布置原則2.2管網(wǎng)各管段流量、管徑和水頭損失一.概述二.沿線流量、節(jié)點(diǎn)流量、管段計(jì)算流量三.管徑計(jì)算四.水頭損失計(jì)算2.3管網(wǎng)水力計(jì)算一.樹狀網(wǎng)水力計(jì)算二.環(huán)狀網(wǎng)水力計(jì)算三.輸水管渠計(jì)算2.4分區(qū)給水系統(tǒng)一.分區(qū)給水概念二.分區(qū)給水基本形式2.5管材、管網(wǎng)附件和附屬構(gòu)筑物2.6管網(wǎng)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 2.1管網(wǎng)和輸水管渠布置一.管網(wǎng)和輸水管渠的定義 輸水和配水系統(tǒng)是保證輸水到所有用戶的全部設(shè)施。它包括：輸水管渠、管網(wǎng)、泵站、水塔和水池等。二.管網(wǎng)和輸水管渠的布置原則1.管網(wǎng)的布置 管頂埋深的設(shè)計(jì)要求：管道的埋設(shè)深度，應(yīng)根據(jù)冰凍情況、外部

13、荷載、管材強(qiáng)度以及與其它管道交叉等因素確定。 管徑的設(shè)計(jì)要求：負(fù)有消防給水任務(wù)管道的最小直徑，不應(yīng)小于100mm；室外消火栓的間距不應(yīng)大于120m. 從管網(wǎng)干管到用戶和消 火栓的分配管管徑至少為100mm，大城市采用150-200mm。 閥門的設(shè)計(jì)要求：管網(wǎng)上的閥門間距，不應(yīng)超過5個(gè)消火栓的布置長度。在配水管網(wǎng)龍起點(diǎn)和平直端的必要位置，應(yīng)裝設(shè)排（進(jìn)）氣閥，低處應(yīng)裝設(shè)泄水閥。 集中給水栓的設(shè)計(jì)要求：集中給水站設(shè)置地點(diǎn)，應(yīng)考慮取水方便，其服務(wù)半徑一般不大于50m 2.輸水管渠的布置輸水管渠設(shè)計(jì)要求： 定線：輸水管網(wǎng)定線時(shí)，必須與城市建設(shè)規(guī)劃相結(jié)合，盡量縮短線路長度。選線時(shí)，應(yīng)選擇最佳的地形和地質(zhì)條

14、件，盡量沿現(xiàn)有道路定線，以便施工和檢修。減少與鐵路、公路和河流的交叉。遠(yuǎn)距離輸水時(shí)，一般情況下往往是加壓和重力輸水兩者的結(jié)合形式。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)近期同時(shí)考慮、分期實(shí)施 設(shè)計(jì)流量：從水源至城鎮(zhèn)水廠或工業(yè)企業(yè)自備水廠的輸水管渠的設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按最高日平均時(shí)供水量加自用水量確定。當(dāng)長距離輸水時(shí)，輸水管渠的設(shè)計(jì)流量應(yīng)計(jì)入管渠漏失水量。向管網(wǎng)輸水的管道設(shè)計(jì)流量，當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)有調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)按最高日最高時(shí)用水條件下，有水廠所負(fù)擔(dān)供應(yīng)的水量確定；當(dāng)無調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)按最高日最高時(shí)供水量確定。負(fù)有消防給水任務(wù)的輸水管渠尚應(yīng)包括消防補(bǔ)充流量或消防流量。 條數(shù)及連通管：輸水管渠一般不宜少于兩條，當(dāng)有安全貯水池或其它安全供

15、水措施時(shí)，也可修建一條輸水干管，輸水干管和連通管管徑及連通管根數(shù)，應(yīng)按輸水干管任何一段發(fā)生故障時(shí)仍能通過事故用水量計(jì)算確定。城鎮(zhèn)的事故水量為設(shè)計(jì)水量的70%。 附屬設(shè)施：輸水管道應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置分段和分區(qū)檢修的閥門。在輸水管道隆起點(diǎn)和平直段的必要位置上，應(yīng)裝設(shè)排（進(jìn)）氣閥，低處應(yīng)裝設(shè)進(jìn)水閥。 2.2管網(wǎng)各管段流量、管徑和水頭損失一.概述如同管網(wǎng)定線一樣管網(wǎng)的水力計(jì)算也只限于干管。二.沿線流量、節(jié)點(diǎn)流量、管段計(jì)算流量1.沿線流量和節(jié)點(diǎn)流量（1）沿線流量 qs= 式中qs比流量，L/(sm); Q管網(wǎng)設(shè)計(jì)總用水量（最高日最高時(shí)），L/s; q大用戶集中于節(jié)點(diǎn)的總流量，L/s; l干管總長度，m;

16、不包括穿越廣場、公園等無建筑物地區(qū)的管線；只有一側(cè) 配水管線，長度按一半計(jì)算。 兩節(jié)點(diǎn)之間的干管段，其沿線流量等于比流量qs乘以管段長度l(m): ql=qsl 式中ql沿線流量，L/s; l該管段的長度,m。lqQ（2）節(jié)點(diǎn)流量 qi=0.5ql2.管段計(jì)算流量 單水源的樹狀網(wǎng)中，每一管段只有唯一的流量，任意管段的流量等于該管段下游所有節(jié)點(diǎn)流量的總和。 環(huán)狀網(wǎng)的流量分配比較復(fù)雜，必須保持每一節(jié)點(diǎn)的流量平衡條件，即流向任一節(jié)點(diǎn)的流量必須等于從該節(jié)點(diǎn)流出的流量，以滿足節(jié)點(diǎn)流量平衡條件， qi+qij=0式中qi節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)流量，L/s; qij從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的管段流量，L/s。假定從節(jié)點(diǎn)流出的

17、流量為正，流向節(jié)點(diǎn)的流量為負(fù)。三.管徑計(jì)算 D=式中D管段直徑，m; q管段流量，m3/s; v流速，m/s。流速確定條件：（1） 最高和最低允許流速：為防止管網(wǎng)發(fā)生水錘現(xiàn)象，最大流速不超過2.5-3.0m/s。輸送原水，為避免管內(nèi)淤積，最小流速通常不得小于0.6m/s。（2） 經(jīng)濟(jì)流速：經(jīng)濟(jì)流速的概念：在一定年限（投資償還期）內(nèi)管網(wǎng)造價(jià)和管理費(fèi)用（主要是電費(fèi)）之和為最小的流速。經(jīng)濟(jì)流速值應(yīng)按當(dāng)?shù)毓懿牟牧系膬r(jià)格、施工費(fèi)用、電費(fèi)等來確定，不能直接套用其他地方的數(shù)據(jù)。由于實(shí)際工程的復(fù)雜性，從理論上計(jì)算管網(wǎng)造價(jià)和管理費(fèi)用來求經(jīng)濟(jì)流速的辦法在設(shè)計(jì)中很少應(yīng)用。（3） 平均經(jīng)濟(jì)流速：設(shè)計(jì)中可采用平均經(jīng)濟(jì)流

18、速來確定管徑，一般大管徑可取較大的平均經(jīng)濟(jì)流速，小管徑則取較小的平均經(jīng)濟(jì)流速。平均經(jīng)濟(jì)流速值：中小管徑DN=100400mm時(shí)為0.61.0m/s，大管徑DN400是為0.91.4m/s。vq4四.水頭損失計(jì)算1.舊鋼管和舊鑄鐵管當(dāng)v1.2m/s時(shí)：i=當(dāng)v1.2m/s是： i=式中 i每米管道的水頭損失，m; dj管道的計(jì)算內(nèi)徑，m; v平均流速，m/s。3 . 03 . 12)867. 01 (000912. 0vdvj3 . 1200107. 0jdv2.混凝土管、鋼筋混凝土管和各種渠道 i=式中i每米管道（渠）的水頭損失，m; v平均流速，m/s; R水力半徑，m; C流速系數(shù)。 混凝

19、土管和鋼筋混凝土管的流速系數(shù)C可按下式計(jì)算：C= n粗糙系數(shù)，混凝土管和鋼筋混凝土管一般采用 0.0130.014。對各種渠道，流速系數(shù)C可按下式計(jì)算:C=式中 n與渠槽材料和狀況有關(guān)的粗糙系數(shù)； y與R和n有關(guān)的指數(shù)，按下列公式確定： y=RCv226/11RnyRn1) 1 . 0(75. 013. 05 . 2nRn 2.3管網(wǎng)水力計(jì)算一.樹狀網(wǎng)水力計(jì)算二.環(huán)狀網(wǎng)水力計(jì)算1.環(huán)狀網(wǎng)水力基礎(chǔ)方程對于任何環(huán)狀網(wǎng)，管段數(shù)P、節(jié)點(diǎn)數(shù)J（包括泵站、水塔等水源節(jié)點(diǎn)）和環(huán)數(shù)L之間存在下列關(guān)系：P=J+L-12.計(jì)算方法分類3.環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算 按下式： qi= 求出校正流量。 如閉合差為正，校正流量即為負(fù)，

20、反之則校正流量為正。 校正流量的符號以順時(shí)針方向?yàn)檎?，逆時(shí)針方向?yàn)樨?fù)，凡是流向與校正流量方向相同的管段，加上校正流量，否則減去校正流量。 Qij(1)=qij(0)+qs(0)+qn(0)式中 qs(0)-本環(huán)的校正流量； qn(0)-鄰環(huán)的校正流量。每個(gè)小環(huán)閉合差小于0.5m,大環(huán)閉合差小于1.0m。jijiqiSh2三.輸水管渠計(jì)算 從水源至城鎮(zhèn)水廠或工業(yè)企業(yè)自備水廠的輸水管渠的設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按最高日平均時(shí)供水量加自用水量確定。當(dāng)長距離輸水時(shí)，輸水管渠的設(shè)計(jì)流量應(yīng)計(jì)入管渠漏失水量。 向管網(wǎng)輸水的管道的設(shè)計(jì)流量，當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)有調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)按最高日最高時(shí)用水條件下，由水廠所負(fù)擔(dān)供應(yīng)的水量確定（輸

21、水管道的設(shè)計(jì)水量應(yīng)為最高日最高時(shí)供水量減去調(diào)節(jié)構(gòu)筑物每小時(shí)供應(yīng)的水量）；當(dāng)無調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)按最高日最高時(shí)供水量確定。 上述輸水管渠，當(dāng)負(fù)有消防給水任務(wù)時(shí)，應(yīng)分別包括消防補(bǔ)充流量或消防流量。輸水管渠應(yīng)按輸水干管任何一段發(fā)生故障時(shí)仍能通過事故用水量計(jì)算確定。城鎮(zhèn)的事故水量為設(shè)計(jì)水量的70%。1.重力供水時(shí)的壓力輸水管 假定輸水量為Q,平行的輸水管線為n條，則每條管線的流量為Q/n。設(shè)平行管線的管材、直徑和長度均相同，則該系統(tǒng)的水頭損失為： H=式中 S每條管線的摩阻。 當(dāng)一條管線損壞時(shí)，該系統(tǒng)使用其余管線運(yùn)行時(shí)的水頭損失為： H=式中Qa管線損壞時(shí)的流量或允許的事故流量。由上兩式的事故時(shí)流量為：

22、Qa= 當(dāng)平行管線數(shù)n=2時(shí)，則 =(2-1)/2=0.5，這樣事故流量只有正常供水量的一半。 圖1-2-9表示采用兩條輸水管線平行供水，其中設(shè)有兩個(gè)連接管，各供水管段的直徑和長度相等，每一段管線的摩阻均為S。 正常工作時(shí)水頭損失為：H= 某一段損壞時(shí)水頭損失為：H=得事故時(shí)與正常工作時(shí)的流量比例為：222)(QnSnQS222) 1()1(aaQnSnQSQQnn ) 1(2243)2( 3QSQS222223) 2()( )2( 2aaaaQSQSSQSQS707. 0212/34/3QQa2.水泵供水時(shí)的壓力輸水管 圖1-2-10表示水泵特性曲線H=f(Q)和輸水管特性曲線的聯(lián)合工作情況

23、：I為輸水管正常工作時(shí)的Q-(H0+ h)特性曲線；II為事故時(shí)，當(dāng)輸水管任一段損壞時(shí)，阻力增大，是曲線的交點(diǎn)從正常工作時(shí)的b點(diǎn)移到a點(diǎn)，與a點(diǎn)相應(yīng)的橫坐標(biāo)即表示事故時(shí)流量Qa。(1)輸水管正常工作時(shí)正常工作時(shí)的輸水管特性 H=H0+(Sp+Sd)Q2式中 H輸水管正常工作時(shí)水泵工作點(diǎn)的實(shí)際揚(yáng)程； H0水泵靜揚(yáng)程，等于泵站及水井水面與輸水終點(diǎn)處水壓標(biāo)高的 高差； Q輸水管正常工作時(shí)的輸水流量； Sp泵站內(nèi)管線的摩阻； Sd兩條輸水管的當(dāng)量摩阻。Sd與兩條輸水管摩阻的基本關(guān)系和計(jì)算是如下： 或式中 S1、S2每條輸水管的摩阻。對于兩條平行輸水管管徑相同的情況， 21111SSSd22121)(S

24、SSSSd141SSd輸水管正常工作時(shí)的水泵H=f(Q)特性 輸水管正常工作時(shí)的水泵Q-H特性方程為：式中 Hx水泵在流量為零時(shí)的虛總揚(yáng)程； Sx水泵泵體內(nèi)虛摩阻。輸水管正常工作時(shí)的輸水流量 聯(lián)立求解式（1-2-23）和式（1-2-25），得到輸水管正常工作時(shí)的輸水流量：（2）當(dāng)兩根平行輸水管的任意一段損壞時(shí)輸水管任一段損壞時(shí)的輸水管工作狀態(tài) 式中 Ha事故時(shí)水泵工作點(diǎn)的水泵揚(yáng)程； n輸水管分段數(shù)；當(dāng)輸水管之間只有一條連接管 時(shí)，分段數(shù)為2，余類推； Qa事故時(shí)的流量。2QSHHxxdpxxSSSHHQ0210)(addpaQnSnSSSHH輸水管任一段損壞時(shí)的水泵特性方程 輸水管任一段損壞時(shí)

25、的水泵特性方程為： Ha=Hx-SxQa2輸水管任一段損壞時(shí)的事故流量 聯(lián)立求解式（1-2-27）和式（1-2-28），得到事故時(shí)的輸水量：（3）事故流量與正常輸水量之比 事故輸水量應(yīng)大于等于70%設(shè)計(jì)輸水量的要求，即0.70，所需分段數(shù)的計(jì)算式為： n)(110ddpxxaSSnSSSHHQQQa)(11ddpxdpxSSnSSSSSSdpxddpxdSSSSSSSSSS)(96. 0)1)()(12212.4分區(qū)給水系統(tǒng)一.分區(qū)給水概念二.分區(qū)給水基本形式2.5管材、管網(wǎng)附件和附屬構(gòu)筑物一.管材1.鑄鐵管2.鋼管3.預(yù)應(yīng)力和自應(yīng)力鋼筋混凝土管4.玻璃鋼管5.塑料管二.管網(wǎng)附件1.閥門2.止

26、回閥3.排氣閥和泄水閥4.消火栓三.管道防腐四.管網(wǎng)附屬構(gòu)筑物1.閥門井2.支墩和基礎(chǔ)（1）管道截面計(jì)算外推力 考慮接口允許承受內(nèi)水壓后的管道截面計(jì)算外推力： 式中 P外推力，KN; D管道內(nèi)徑，m; P0水壓力，KN/m2; Ps各種接口（石棉水泥接口、自應(yīng)力水泥接口和橡膠圈接口等） 允許承受內(nèi)水壓力，KN/m2; k考慮接口不均勻性等因素取用的設(shè)計(jì)安全系數(shù)（k1）.(2)截面計(jì)算外推力P對支墩產(chǎn)生的壓力水平彎管式中 R對支墩產(chǎn)生的壓力，KN; 彎管的角度，度； P外推力，KN。丁字管及堵頭 R=P叉管 R=Psin3.管線穿越障礙物2.6管網(wǎng)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較一.技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的目的二.方案技

27、術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 評價(jià)中最為普遍的比較參數(shù)是：初投資；使用成本；投資分析（即投資償還期）；總的壽命周期成本。)(402skPPDP2sin2PR 第三章 取水工程3.1取水工程概論一.水資源概述及取水工程任務(wù)二.給水水源3.2地下水取水構(gòu)筑物一.地下水源概述二.地下水取水構(gòu)筑物的類型及適用條件3.3地表水取水構(gòu)筑物一.江河水水源特征與取水構(gòu)筑物的關(guān)系二.江河取水構(gòu)筑物位置的選擇三.江河固定式取水構(gòu)筑物四.江河移動(dòng)式取水構(gòu)筑物五.湖泊、水庫取水構(gòu)筑物六.山區(qū)淺水河取水構(gòu)筑物七.海水取水構(gòu)筑物 3.1取水工程概論一.水資源概述及取水工程任務(wù)1.水資源概念及我國水資源概況（1）水資源概念 1)廣義概念 2

28、）狹義概念 3）工程概念（2）我國水資源概況2.取水工程任務(wù)二.給水水源1.給水水源分類及其特點(diǎn)（1）給水水源分類（2）給水水源的特點(diǎn)2.給水水源選擇及水源的合理利用（1）給水水源選擇的一般原則 1）水源水量充沛可靠 2）原水水質(zhì)符合要求 3）符合衛(wèi)生要求的地下水，宜優(yōu)先作為生活飲用水的水源 4）與農(nóng)業(yè)、水利綜合利用 5）取水、輸水、凈水設(shè)施安全經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便 6）具有施工條件（2）水源的合理利用 1）工業(yè)用水宜采用地表水源，飲用水宜采用地下水源。 2）利用經(jīng)處理后的污水灌溉農(nóng)田。 3）在工業(yè)給水系統(tǒng)中采用循環(huán)給水，提高水的重復(fù)利用率，減少水源取水量。 4）利用海水作為某些工業(yè)的給水水源 5）

29、人工回灌地下水即用地表水補(bǔ)充地下水； 6）在沿海城市的潮汐河流，采用“蓄淡避咸”的措施。3.給水水源的保護(hù)（1）保護(hù)水源的一般措施 1）配合有關(guān)部門制定水資源開發(fā)利用規(guī)劃。 2）加強(qiáng)水資源管理 3）進(jìn)行流域內(nèi)的水土保持工作。 4）防止水源水質(zhì)污染（2）給水水源衛(wèi)生防護(hù) 1）地表水源衛(wèi)生防護(hù)取水點(diǎn)周圍半徑100m的水域內(nèi)，嚴(yán)禁捕撈、網(wǎng)箱養(yǎng)殖、?？看?、游泳和從事其他可能污染水源的任何活動(dòng)。取水點(diǎn)上游1000m至下游100m的水域不得排入工業(yè)廢水和生活污水；其沿岸防護(hù)范圍內(nèi)不準(zhǔn)堆放廢渣。以河流為給水水源的集中式供水，由供水單位及其主管部門會(huì)同衛(wèi)生、環(huán)保、水利等部門，根據(jù)實(shí)際需要，可把取水點(diǎn)上游10

30、00m以外的一定范圍河段劃為水源保護(hù)區(qū)，嚴(yán)格控制上游污染物排放量。受潮汐影響的河流、其生活飲用水取水點(diǎn)上下游及其沿岸的水源保護(hù)區(qū)范圍應(yīng)相應(yīng)擴(kuò)大。作為生活飲用水水源的水庫和湖泊，應(yīng)根據(jù)不同情況，將取水點(diǎn)周圍部分水域或整個(gè)水域及其沿岸劃為水源保護(hù)區(qū)。對生活飲用水水源的輸水明渠、暗渠，應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)，嚴(yán)防污染和水量流失。 2）地下水源的衛(wèi)生防護(hù) 3.2地下水取水構(gòu)筑物一.地下水源概述1.地下巖層的構(gòu)造2.地下水的種類3.地下徑流二.地下水取水構(gòu)筑物的類型及適用條件1.地下水取水構(gòu)筑物類型（1）管井 管井直徑一般為501000mm，管井深一般在200m以內(nèi)。（2）大口井 井徑一般為58m，最大不宜超過10

31、m，但可小于5m。大口井井深一般不宜大于15m，單井出水量一般為50010000m3/d。(3)滲渠 多孔集水管直徑一般為6001000mm，埋深一般46m。出水量一般1030m3/(dm)。 2.地下水取水構(gòu)筑物的適用條件（1）管井1）適用于含水層厚度大于5m,其底板埋藏深度大于15m；2）在深井泵性能允許的狀況下，不受地下水埋深限制；3）適用于任何沙層、卵石層、礫石層、構(gòu)造裂隙、溶巖裂隙等含水層，應(yīng)用范圍最為廣泛。（2）大口井1）適用于含水層厚度515m，地下水埋深在10m以內(nèi)；2）適用于任何砂、卵石、礫石層，但滲透系數(shù)最好大于20m/d；3）含水層厚度大于10m時(shí)應(yīng)做成非完整井。非完整井

32、由井壁和井底同 時(shí)進(jìn)水，不易杜塞，應(yīng)盡可能采用4）在水量豐富、含水層較深時(shí)，以增加穿孔輻射管做成輻射井；5）比較適合中小城鎮(zhèn)、鐵路及農(nóng)村的地下水取水構(gòu)筑物。（3）滲渠1）適用于含水層厚度小于5m，地下水進(jìn)而深小于2m時(shí)，渠底埋深度小于6m；2）適用于中砂、粗砂、礫石或卵石層；3）最適宜于開采河床滲透水3.3地表水取水構(gòu)筑物一.江河水水源特征與取水構(gòu)筑物的關(guān)系1.江河水水源特征（1）江河的徑流特征（2）泥沙運(yùn)動(dòng)（3）河床演變影響河床演變的主要因素有：1）河段的來水量及其變化2）河段的來沙量和來沙的組成及其變化3）河段的水面比降4）河床地質(zhì)情況（4）漂浮物和冰凍2.江河水取水構(gòu)筑物的類型3.江河水

33、水源與取水構(gòu)筑物的關(guān)系二.江河取水構(gòu)筑物位置的選擇1.位于水質(zhì)較好的地帶2.靠近主流，有足夠的水深，由穩(wěn)定的河床及岸邊，有良好的工程地質(zhì)條件在取水構(gòu)筑物處應(yīng)有不小于2.53.0m的水深。3.盡可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影響4.靠近主要用水地區(qū)5.不妨礙航運(yùn)和排洪，并符合河道、湖泊、水庫整治規(guī)劃的要求6.注意避開河流上的人工構(gòu)筑物或天然障礙物1）取水構(gòu)筑物應(yīng)設(shè)在橋梁上游0.51.0Km或下游1.0Km以上的地方。2）當(dāng)取水構(gòu)筑物與丁壩同岸時(shí)，則應(yīng)設(shè)在丁壩的上游3）取水構(gòu)筑物不宜設(shè)在碼頭附近，距碼頭邊緣不得小于100m。 三.江河固定式取水構(gòu)筑物1.岸邊式取水構(gòu)筑物岸邊式取水構(gòu)

34、筑物的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1）進(jìn)水間的設(shè)計(jì)進(jìn)水孔的設(shè)計(jì) 當(dāng)河流水位變幅在6m以上，一般設(shè)置兩層進(jìn)水孔，側(cè)面進(jìn)水孔不得小于0.5m，頂面進(jìn)水孔不得小于1.0m。 取水構(gòu)筑物進(jìn)水孔上緣在設(shè)計(jì)最低水位下的淹沒深度：頂面進(jìn)水時(shí)，不得小于0.5m，側(cè)面進(jìn)水時(shí)不得小于0.3m。上層進(jìn)水孔的上緣應(yīng)在洪水位以下1.0m。進(jìn)水孔上格柵的設(shè)計(jì) 柵條厚度或直徑一般采用10mm，柵條間靜距小型取水構(gòu)筑物一般為3050mm，中型取水構(gòu)筑物一般為80120mm。過柵流速有冰絮時(shí)為0.20.6m/s；無冰絮時(shí)為0.41.0m/s。格柵的阻塞面積應(yīng)按25%考慮。格柵面積按以下公式計(jì)算： 式中F0進(jìn)水孔或格柵面積，m2; Q-進(jìn)水孔的設(shè)

35、計(jì)流量，m3/s; V0-進(jìn)水孔設(shè)計(jì)流速，m/s; K1柵條引起的面積減少系數(shù)： b為柵條凈距，s為柵條厚度（或直徑） K2-格柵阻塞系數(shù)，采用0.75水流通過格柵的水頭損 失一般采用0.050.1m。0210vKKQF sbbK1格網(wǎng)的設(shè)計(jì) 平板式格網(wǎng)的阻塞面積應(yīng)按50%考慮，通過流速不應(yīng)大于0.5m/s。 平板式格網(wǎng)的面積可按下式計(jì)算： 式中 F1- 平板格網(wǎng)的面積，m3; Q-通過格網(wǎng)的流量，m3/s; V1-通過格網(wǎng)流速，一般采用0.20.4m/s； K1-網(wǎng)絲引起的面積減少系數(shù)： K2-格網(wǎng)阻塞后面積減少系數(shù)，一般采用0.5m； -水流收縮系數(shù)，一般采用0.640.80。 通過平板格

36、網(wǎng)的水頭損失，一般采用0.10.2m。 旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)的有效過水面積（即水面以下的格網(wǎng)面積）可按下式計(jì)算：式中 F2-旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)有效過水面積，m2; v2-過網(wǎng)流速，一般采用0.71.0m/s； K2-格網(wǎng)阻塞系數(shù)，一般采用0.75m； K3-由于框架引起的面積減少系數(shù)，采用0.75，其余符合同平板式格網(wǎng)。 旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)在水下的深度當(dāng)為網(wǎng)外或網(wǎng)內(nèi)雙側(cè)進(jìn)水時(shí)，可按下式計(jì)算： 式中H格網(wǎng)在水下部分的深度，mm； B格網(wǎng)寬度，m; F2旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)有效過水面積，m2； R格網(wǎng)下部彎曲半徑，目前使用的標(biāo)準(zhǔn)濾網(wǎng)的R值為0.7m。 當(dāng)為直流進(jìn)水時(shí)，水流通過旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)的水頭損失一般采用0.150.30m。1211vKKQF2

37、21)(dbbK23212vKKKQFRBFH22吸水室的設(shè)計(jì)排泥、沖洗啟閉及起吊設(shè)備2）取水泵房的設(shè)計(jì)水泵的選擇泵房的平面布置泵房的高程布置 當(dāng)泵房在渠道邊時(shí)，為設(shè)計(jì)最高水位加0.5m； 當(dāng)泵房在江河邊時(shí)，為設(shè)計(jì)最高水位加浪高，再加0.5m，必要時(shí)上應(yīng)增設(shè)防止浪爬高的措施。泵房的抗浮、防滲2.河床式取水構(gòu)筑物取水頭部的形式及適用條件取水頭部的設(shè)計(jì)與計(jì)算 頂向進(jìn)水時(shí)，不小于0.5m；側(cè)向進(jìn)水時(shí)，不小于0.3m；虹吸進(jìn)水時(shí)，一般不宜小于1.0m，當(dāng)水體封凍時(shí)，可減至0.5m。 進(jìn)水孔的流速：有冰絮時(shí)為0.10.3m/s，無冰絮時(shí)為0.20.6m/s。進(jìn)水管有自流管、進(jìn)水暗渠、虹吸管等。四.江河移

38、動(dòng)式取水構(gòu)筑物1.浮船式取水構(gòu)筑物（1）適用條件1）水位變化幅度在1040m，漲落速度小于2m/h的江河水取水；2）臨時(shí)供水的取水構(gòu)筑物或允許斷水的永久性取水構(gòu)筑物；3）投資受到限制，難以修建固定式取水構(gòu)筑物時(shí)。（2）取水位置的選擇 浮船式取水構(gòu)筑物的位置，應(yīng)選擇在河岸較陡和停泊條件良好的地段。1）河岸有適宜的坡度（2060）河床較穩(wěn)定，無明顯的沖刷或淤積痕跡，離供水點(diǎn)較近，水質(zhì)較好，施工方便之處。2）設(shè)在水流平緩，風(fēng)浪小，河道平直，水面開闊，漂浮物少，無冰凌的河段上，應(yīng)避開大急流、頂沖和大風(fēng)浪區(qū)，應(yīng)與航道保持一定距離。3）盡量避開河漫灘和淺灘地段。（3）浮船和水泵設(shè)置（4）連絡(luò)管和輸水管1）

39、連絡(luò)管階梯式連接 搖臂式連接2）輸水管2.纜車式取水構(gòu)筑物（1）適用條件1）水位變化幅度在1035m，漲落速度小于2m/h的江河中取水；2）作為永久性取水構(gòu)筑物；3）水位變化幅度大且水流急、風(fēng)浪大，不宜用浮船取水時(shí)；4）受牽引設(shè)備限制，每部泵車的取水流量小于10萬m3/d;5)取水河道漂浮物少、無冰凌、無船只碰撞可能。（2）取水位置的選擇1）宜選擇在河岸地質(zhì)條件較好，岸坡穩(wěn)定的位置。2）宜選擇在岸坡傾角為1028的地段。3）應(yīng)選在凹岸的順直河段上，主流近岸，水深足夠，避免設(shè)在回水 區(qū)或凸岸，以防淤積。（3）泵車的位置 （4）坡道的設(shè)置（5）輸水斜管 一般一部泵車設(shè)置一條輸水管。（6）牽引設(shè)備

40、（7）安全設(shè)備五.湖泊、水庫取水構(gòu)筑物1.湖泊、水庫的特征2.湖泊、水庫取水構(gòu)筑物位置的選擇3.湖泊河水庫取水構(gòu)筑物的類型（1）隧洞式取水和引水明渠取水（2）分層取水的取水構(gòu)筑物（3）自流管式取水構(gòu)筑物六.山區(qū)淺水河取水構(gòu)筑物1.山區(qū)河流的特點(diǎn)（1）水量和水位變化幅度較大（2）水質(zhì)變化異常劇烈（3）河床由砂、鵝卵石或巖石組成（4）北方某些地方潛流時(shí)間長2.山區(qū)淺水河取水構(gòu)筑物的設(shè)置要求取水量所占的比例要大，要能抬高水位或從底部取水，要具有防止顆粒堵塞的措施。3.山區(qū)淺水河取水構(gòu)筑物的類型（1）低壩式取水構(gòu)筑物1）固定式低壩取水2）活動(dòng)式低壩取水（2）低欄柵取水構(gòu)筑物七.海水取水構(gòu)筑物1.海水的

41、特點(diǎn)與取水構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)要求（1）海水具有腐蝕性（2）海洋生物的影響（3）潮汐和波浪的影響（4）泥沙淤積2.海水取水構(gòu)筑物的主要形式（1）引水渠或自流管取水（2）岸邊式取水（3）潮汐式取水第四章 給水處理4.1給水處理概論一.給水水質(zhì)指標(biāo)二.水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)三.給水處理的基本方法與基本工藝 4.2混凝一.膠體的基本性質(zhì)二.鋁鹽鐵鹽混凝劑在水中的反應(yīng)三.水的混凝機(jī)理與混凝過程四.混凝劑與助凝劑五.混合設(shè)備六.絮凝反應(yīng)池七.影響混凝效果的因素4.3沉淀一.顆粒沉淀特性二.理想沉淀池特性分析三.沉淀池的基本結(jié)構(gòu)與基本設(shè)計(jì)參數(shù)四.沉淀池五.澄清六.氣浮4.4過濾一.過濾原理二.濾池的運(yùn)行三.濾料四.濾池的基本構(gòu)

42、造五.濾池4.5消毒一.消毒概論二.氯消毒三.二氧化氯消毒4.6地下水除鐵除錳一.含鐵含錳地下水二.地下水除鐵除錳原理三.地下水除鐵除錳工藝與設(shè)備4.7水的軟化與除鹽一.軟化與除鹽概述二.藥劑軟化法三.離子交換法四.膜分離法除鹽與純水生產(chǎn)的基本方法4.8給水廠的設(shè)計(jì)一.水廠的廠址選擇二.設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)原理三.水廠工藝流程與主要處理構(gòu)筑物的選擇四.水廠平面與高程布置五.水廠生產(chǎn)過程監(jiān)測與自動(dòng)控制4.1給水處理概論一.給水水質(zhì)指標(biāo)1.物理指標(biāo)（1）濁度 （2）懸浮物 （3）臭和味 2.化學(xué)指標(biāo)（1）雜質(zhì)或污染物質(zhì)的單項(xiàng)指標(biāo)（2）無機(jī)特性的綜合指標(biāo)（3）有機(jī)污染物的綜合指標(biāo)3.微生物指標(biāo)4.放射性指

43、標(biāo)二.水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1.生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（1）飲用水水質(zhì)項(xiàng)目大為增加，從原35項(xiàng)增加到96項(xiàng)（2）把檢測項(xiàng)目分為常規(guī)檢測項(xiàng)目（34項(xiàng)）和非常規(guī)檢測項(xiàng)目（62項(xiàng)）（3）提高了對濁度的要求（4）在飲用水常規(guī)檢測項(xiàng)目中增加了耗氧量（高錳酸鹽指數(shù)）：耗氧量（以O(shè)2計(jì)）不超過3mg/L，特殊情況下不超過5mg/L。（5）在無機(jī)物、有機(jī)物單項(xiàng)項(xiàng)目的選擇和限制的確定上，既借鑒國外標(biāo)準(zhǔn)（WHO、歐盟、美國），又考慮中國國情。（6）重視消毒劑和消毒副產(chǎn)物的危害，從原有的1項(xiàng)，增加到13項(xiàng)。（7）對部分原有項(xiàng)目的限制提出更嚴(yán)格的要求，共4項(xiàng)：濁度、鉛、鎘、四氯化碳。（8）增加了糞性大腸菌群的項(xiàng)目。2.工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

44、3.其他重要水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（1）地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （2）其他水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)三.給水處理的基本方法與基本工藝1.給水處理的基本方法（1）去除顆粒物 方法有：混凝、沉淀、澄清、氣浮、過濾、篩濾（格柵、篩網(wǎng)、微濾機(jī)、濾網(wǎng)濾芯過濾器等）、膜分離（微濾、超濾）、沉砂（粗大顆粒的沉淀）、離心分離（旋流沉砂）（2）去除、調(diào)整水中溶解（無機(jī)）離子、溶解氣體的處理方法 處理方法有：石灰軟化、離子交換、地下水除鐵除錳、氧化還原、化學(xué)沉淀、膜分離（反滲透、納濾、電滲析、濃差滲析等方法）、水質(zhì)穩(wěn)定（水中溶解離子的平衡，防止結(jié)垢和腐蝕等，詳見本書第五章）、除氟（高氟水的飲用水除氟）、氟化（低氟水的飲用水加氟）、吹脫（去除游離二氧

45、化碳、硫化氫等）、曝氣（充氧）、除氣（鍋爐水除氧等）等（3）去除有機(jī)物的處理方法 方法有：粉狀炭吸附、原水曝氣、生物預(yù)處理、臭氧預(yù)氧化、高錳酸鉀預(yù)氧化、過氧化氫預(yù)氧化、預(yù)氯化、臭氧氧化、活性炭吸附、生物活性炭、膜分離、大孔樹脂吸附（用于工業(yè)純水、高純水制備中有機(jī)物的去除）等（4）消毒方法 方法有：氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒、電化學(xué)消毒、加熱消毒等（5）冷卻方法2.給水處理的基本工藝 飲用水處理的工藝分成：（1）飲用水常規(guī)處理工藝 （2）在飲用水常規(guī)處理工藝的基礎(chǔ)上，增加預(yù)處理和（或）深度處理的飲用水處理工藝 （3）其他特殊處理工藝4.2混凝一.膠體的基本性質(zhì)1.膠體的特性 水中

46、雜質(zhì)按其顆粒大小，可以分成為溶解物、膠體顆粒和懸浮物三大類。 2.膠體的結(jié)構(gòu)3.膠體的穩(wěn)定與凝聚分散顆粒 溶解物 膠體顆粒 懸浮物 顆粒尺寸 0.1um(或1um)典型物質(zhì) 無機(jī)離子、小分子有機(jī)物等細(xì)小黏土顆粒、高分子有機(jī)物、腐質(zhì)酸、病毒、細(xì)菌等黏土、粉砂、細(xì)菌等溶液體系 真溶液（透明）膠體溶液（混濁）二.鋁鹽鐵鹽混凝劑在水中的反應(yīng)1.水解反應(yīng) Al3+H2OAl(OH)2+H+ Al(OH)2+H2OAl(OH)2+H+ Al(OH)2+ H2OAl(OH)3+H+2.縮聚反應(yīng) 2Al(OH)2+Al2(OH)24+ 2H2O三.水的混凝機(jī)理與混凝過程1.混凝機(jī)理（1）壓縮雙電層 （2）吸附

47、電中和 （3）吸附架橋（4）沉淀物的卷掃或網(wǎng)捕2.混凝過程 在水處理中，混凝的工藝過程實(shí)際上分為“凝聚”與“絮凝”兩個(gè)過程，對應(yīng)的工藝或設(shè)備稱為“混合”與“反應(yīng)”。（1）凝聚 在水處理工藝中，凝聚主要指加入混凝劑后的化學(xué)反應(yīng)過程（膠體的脫穩(wěn)）和初步的絮凝過程。（2）絮凝 絮凝是指細(xì)小礬花逐漸長大的物理過程。3.混凝動(dòng)力學(xué)（1）速度梯度 令式中G速度梯度，s-1; du相鄰兩水層中水流（顆粒）同向運(yùn)動(dòng)的速度差； dy相鄰兩水層垂直與水流方向和距離。 推導(dǎo)G的計(jì)算公式：式中：F兩層水流間的摩擦阻力； A兩層水流間的接觸面積 水的動(dòng)力粘度式中p對單位體積水體的攪拌功率，W/m3。得dyduG Ady

48、duFAdyFdup122)(1GdyduAdyAdudyduppG （2）速度梯度計(jì)算對于機(jī)械攪拌，對單位容積水體的攪拌功率為:式中N電機(jī)功率，KW; 1攪拌設(shè)備機(jī)械效率，約為0.75； 2傳動(dòng)系統(tǒng)的效率，0.60.9； 總總效率，0.50.7。對于水力攪拌，水流對液體所作的功即為水流的水頭損失。 式中Q流量，m3/s; 水的密度（約為1000kg/m3） h流過水池的水頭損失，m; T水力停留時(shí)間，s; g重力加速度，9.81m/s2。混凝過程的動(dòng)力學(xué)控制參數(shù)如下：對于混合池：G=5001000s-1 T=1030對于絮凝反應(yīng)池：G=2070s-1 GT=104105VVNpN100010

49、0021總TghVgQhp四.混凝劑與助凝劑1.混凝劑（1）硫酸鋁 Al2O3的含量不小于15.6，液體產(chǎn)品中Al2O3的含量不小于7.8，適宜PH值為5.58，最佳范圍6.57.5。（2）聚合氯化鋁 Al2(OH)nCl6-nm,式中m 為聚合度，通常m10，n35。Al2O3的含量不小于32和29，液體產(chǎn)品Al2O3的含量不小于12和10，適宜PH值為59。（3）三氯化鐵 PH值的適應(yīng)范圍（511）（4）硫酸亞鐵（5）聚合硫酸鐵 化學(xué)式為Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m,式中n2,m=f(n)。PH值范圍為511，最佳范圍69。（6）其他 復(fù)合式藥劑，如聚合鋁鐵，聚合鋁硅，混凝復(fù)合藥

50、劑2.助凝劑（1）活化硅酸（2）聚丙烯酰胺 （3）石灰 （4）其他3.混凝藥劑的投加（1）投加量確定（2）投配系統(tǒng) （3）混凝藥劑投加的自動(dòng)控制1）數(shù)學(xué)模型法 2）現(xiàn)場模擬試驗(yàn)法 3）特性參數(shù)控制法五.混合設(shè)備混合時(shí)間一般1030s，速度梯度5001000s-1。1.機(jī)械混合水力停留時(shí)間為12min,平均速度梯度500s-1左右。2.水力混合（1）管式靜態(tài)混合器 （2）壓力水管混合 （3）其他 有：跌水混合、漩流混合等。六.絮凝反應(yīng)池 絮凝反應(yīng)池的水力停留時(shí)間一般為1030min，GT值在1041051.機(jī)械攪拌 總的水力停留時(shí)間一般為1520min，槳板邊緣處的線速度從第一級的0.5m/s降

51、到最后一級的0.2m/s。2.水力攪拌（1）隔板反應(yīng)池 起端流速一般為0.50.6m/s，末端流速一般為0.20.3m/s,水力停留時(shí)間2030min，總的水頭損失0.30.5m。（2）折板反應(yīng)池 各段的流速可分別為：第一段：0.250.35m/s; 第二段：0.150.25m/s; 第三段：0.100.15m/s。水力停留時(shí)間較短，一般為615min。（3）其他形式的反應(yīng)池3.不同形式絮凝池的組合使用（1）往復(fù)式隔板與回轉(zhuǎn)式隔板組合（2）機(jī)械反應(yīng)與隔板反應(yīng)組合七.影響混凝效果的因素1.水溫 2.濁度與懸浮物 3.水的PH值4.3沉淀一.顆粒沉淀特性1.沉淀分類（1）自由沉淀 （2）絮凝沉淀

52、（3）擁擠沉淀 （4）壓縮沉淀2.離散顆粒沉淀速度（1）顆粒沉速公式對于Re1000的紊流區(qū)，有Newton公式： 式中 Re雷諾數(shù)， u顆粒沉速， d顆粒直徑； 水的動(dòng)力粘度； 水的密度； s顆粒的密度 g重力加速度2181gdusdgus3122)(2254gdus3 . 3udRe二.理想沉淀池特性分析1.理想沉淀池的構(gòu)成 在理想沉淀池中，對沉淀過程的基本假設(shè)是：（1）沉淀過程屬于離散顆粒的自由沉淀，在沉淀過程中各顆粒的沉速不變；（2）理想沉淀池中的水從左向右水平流動(dòng)，進(jìn)水均勻分布在整個(gè)過水?dāng)嗝嫔希ˋC斷面）在池中各點(diǎn)水流速度均為v;（3）在沉淀過程中，各顆粒的水平運(yùn)動(dòng)分量等于水流的水平

53、流速v；（4）顆粒沉到池底（CD線）就算已被去除。2.理想沉淀池對顆粒的去除率理想沉淀池對水中懸浮顆粒的總的去除率為： 3.理想沉淀池中特定顆粒沉速與表面負(fù)荷的關(guān)系在理想沉淀池中： 式中 t0沉淀池的水力停留時(shí)間； B池寬； A沉淀池的表面面積； Q水的流量； q0沉淀池的表面負(fù)荷，也稱為過流率，即單位時(shí)間內(nèi)單位池表面 面積所處理的水量。00001)1 (xudxuxE0vtL 00tuH 00uHvLt00qAQLBvHBLvHu三.沉淀池的基本結(jié)構(gòu)與基本設(shè)計(jì)參數(shù)1.基本結(jié)構(gòu) （1）進(jìn)水區(qū)與進(jìn)水穿孔花墻（2）沉淀區(qū)（3）出水區(qū)與出水堰（4）緩沖層、污泥區(qū)與排泥裝置進(jìn)水進(jìn)水區(qū)進(jìn)水花墻沉淀區(qū)緩沖

54、層與污泥層污泥斗水面出水區(qū)出水沉淀池排泥系統(tǒng)：1）多斗池底重力排泥 2）穿孔管重力排泥 3）機(jī)械排泥2.沉淀池基本設(shè)計(jì)參數(shù) 對于采用混凝沉淀工藝的飲用水處理，沉淀池特定顆粒沉速設(shè)計(jì)值一般為u0=0.30.6mm/s。根據(jù)原水情況，又可采用以下設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：（1）對于原水濁度250NTU,u0=0.50.6mm/s(相當(dāng)于；q0=1.802.16 m3/(m2h) 四.沉淀池1.平流式沉淀池對平流式沉淀池的有關(guān)要求：（1）沉淀池的長度與寬度之比不得小于4，長度與深度之比不得小于10，以 保證斷面水流均勻。（2）平流式沉淀池的水力停留時(shí)間一般為1.03.0h；（3）池中水平流速一般為1025mm/s；

55、（4）沉淀池的有效水深一般采用3.03.5m; (5)沉淀池的每格寬度（或?qū)Я鲏﹂g距）一般為38m，最大不超過15m。 衡量平流式水力狀態(tài)的參數(shù)：弗勞德數(shù)Fr一般在110-4110-5，雷諾數(shù)Re一般在400015000。2.斜板（管）沉淀池(1)斜板（管）沉淀池的優(yōu)點(diǎn)：停留時(shí)間短、沉淀效率高、占地省等。缺點(diǎn)是：1）運(yùn)行中斜板（管）中易產(chǎn)生積泥和藻類滋生問題，需定期放空對斜板進(jìn)行沖洗，積泥過多還易發(fā)生斜板壓塌事故；2）斜板（管）材料的費(fèi)用高3）因水流在斜板之間停留時(shí)間極短（幾分鐘），斜板沉淀池的緩沖能力及穩(wěn)定性較差（2）斜板沉淀池產(chǎn)水量的計(jì)算：斜板沉淀池的表面負(fù)荷u0=式中 A斜各斜板總的水平

56、投影面積之和； n斜板數(shù)； B斜板寬度（池寬）； l斜板長度； 斜板傾角。 在設(shè)計(jì)斜板沉淀池時(shí)應(yīng)考慮乘以斜板效率系數(shù)斜，斜通常取0.60.8。 斜板沉淀池的產(chǎn)水量計(jì)算公式為： 斜板沉淀池的產(chǎn)水流量為與水流垂直的過水?dāng)嗝婷娣e乘以流速： 即 把v代入前式并整理，可以得到導(dǎo)向流斜板沉淀池產(chǎn)水量的計(jì)算式： A原斜板沉淀池的池表面面積，等于池的長度寬度。同向流斜板沉淀池的計(jì)算公式為： 異向流斜板沉淀池，在采用常用斜板結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的條件下，一般可采用q斜9.011.0m3/(m2h).cos0nBlQAQq斜斜斜斜AunBluQ00cossinsinvBLnLnvBQsinBLQv ）原斜斜斜A(Au)(nB

57、lcosu00LBQ）原斜斜斜A(Au)(nBlcosu00LBQ(3) 異向流斜(管)板沉淀池 在給水處理中，異向流斜板沉淀池宜用于進(jìn)水濁度長期低于1000NTU的原水，斜板（管）沉淀區(qū)的液面負(fù)荷，應(yīng)按相似條件下的經(jīng)驗(yàn)確定，一般可采用9.011.0 m3/(m2h)。 斜板部分常用的數(shù)據(jù)是：斜板長度l=1m,傾角為60度，板間距（或管徑）3050mm。沉淀池斜板管下面的配水區(qū)高度不宜小于1.5m，斜板管上面的清水區(qū)保護(hù)高度一般不宜小于1.0m。（4）同向流斜板沉淀池 同向流的斜板數(shù)據(jù)一般采用：板間距35mm，斜板的上部為沉淀區(qū)斜板，斜板長度l=2.02.5m,傾斜角為40度；斜板的下部為排泥

58、區(qū)斜板，斜板長度不小于0.5m，傾斜角為60度。 同向流斜板沉淀池沉淀區(qū)的液面負(fù)荷一般為3040 m3/(m2h)。（5）側(cè)向流斜板沉淀池 給水處理中側(cè)向流斜板沉淀池的數(shù)據(jù)是：斜板的結(jié)構(gòu)尺寸一般為傾斜角5060，板間距5080mm，斜板內(nèi)的水平流速一般采用v=1020mm/s；側(cè)向流斜板體的容積負(fù)荷約為810 m3/(m2h).3.豎流式沉淀池4.福流式沉淀池五.澄清1.澄清池工作原理在澄清池中通過機(jī)械或水力作用懸浮保持著大量的礬花顆粒，其濃度一般在每升幾克，進(jìn)水中經(jīng)混凝劑脫穩(wěn)的細(xì)小顆粒與池中保持的大量礬花顆粒發(fā)生接觸凝聚反應(yīng)，被直接黏附在礬花上，然后再在澄清池的分離區(qū)與清水分離。2.機(jī)械攪拌

59、澄清池水在機(jī)械攪拌澄清池中的總停留時(shí)間可采用1.21.5h。第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室的水力停留時(shí)間一般控制在2030min，其中第二反應(yīng)室按計(jì)算流量的停留時(shí)間是3060s。u0=0.81.1mm/s。3.脈沖澄清池脈沖澄清池的脈沖周期一般為3040s，其中充水與放水的時(shí)間比為3：14：1。清水區(qū)的上升流速一般可以采用0.71.0mm/s，懸浮層高度和清水區(qū)高度各為1.52.0m。六.氣浮1.氣浮原理原理是在水中加入大量的微小氣泡，并使其黏附在顆粒上，共同快速上浮，從而大大加快了顆粒的分離速度。2.氣浮池表面負(fù)荷一般采用5.49 m3/(m2h) (u0=1.52.5mm/s),回流比為510。3

60、.浮沉池浮沉池斜板區(qū)液面負(fù)荷一般采用10 m3/(m2h)左右。4.4過濾一.過濾原理1.過濾技術(shù)分類（1）表層過濾表層過濾的顆粒去除機(jī)理是機(jī)械篩除。（2）深層過濾深層過濾顆粒去除的主要機(jī)理是接觸凝聚，即顆粒的去除是通過水中懸浮顆粒與濾料顆粒進(jìn)行了接觸凝聚，水中顆粒附著在濾料顆粒上而被去除。石英砂濾料的規(guī)格是：d=0.51.2mm,濾層厚度700mm。2.深層過濾的機(jī)理(1)遷移在濾料層孔隙中隨水流動(dòng)的小顆粒在下列作用下可以與濾料顆粒的表面進(jìn)行接觸，這些作用有：攔截、重力沉降、慣性、擴(kuò)散、水動(dòng)力作用等。（2）附著顆粒之間存在的附著力的作用下，水中顆粒被附著截留下來。二.濾池的運(yùn)行1.濾池的運(yùn)行