全國勘察設計注冊公用設備工程師給水工程課件

全國勘察設計注冊公用設備工程師給水工程

主講人：杜茂安全國勘察設計注冊公用設備工程師給水工程主講人：杜茂安1主要內(nèi)容第一章給水系統(tǒng)總論

第二章輸水和配水工程第三章取水工程

第四章給水處理

第五章水的冷卻和循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理主要內(nèi)容2

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.設計用水量一.用水量定額二.用水量變化三.用水量計算1.3.給水系統(tǒng)的工作狀況一.給水系統(tǒng)的流量關系及貯水構(gòu)筑物容積二.給水系統(tǒng)的水壓關系

第一章給水系統(tǒng)總論1.1.給水系統(tǒng)31.1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)等用水的各項構(gòu)筑物和輸配水管網(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)、復用系統(tǒng)。1.1給水系統(tǒng)42.給水系統(tǒng)的組成給水系統(tǒng)的任務是從水源取水，按用戶對水質(zhì)的要求進行處理，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)一般有下列工程設施組成：（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2.給水系統(tǒng)的組成5二.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生產(chǎn)工藝用水要求及其變化規(guī)律的了解，挖掘重復利用、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、復用水、清潔廢水、污水和廢水。（2）水量平衡圖的繪制和作用二.影響給水系統(tǒng)布置的因素61.2設計用水量

設計用水量是城市給水系統(tǒng)在設計年限達到的用水量，設計年限符合城市總體規(guī)劃，近遠期結(jié)合，以近為主。一般近期宜采用5～10年，遠期宜采用10～20年。設計用水量由下列各項組成：（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）未預見用水量及管網(wǎng)漏失水量；1.2設計用水量7

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30～50L/（人·班），用水時間為8小時時變化系數(shù)為1.5～2.5；淋浴用水根據(jù)車間衛(wèi)生特征確定，一般可采用40～60L/（人·班），其延續(xù)時間為1小時。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2.0～3.0L/(m2·d);綠化用水量一般可采用1.0～3.0L/(m2·d)。5.未預見用水量及管網(wǎng)漏失水量城鎮(zhèn)的未預見用水量及管網(wǎng)漏失水量可按最高日用水量的15％～25％合并計算。一.用水8二.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。在一天中最高時用水量于平均時用水量的比值為時變化系數(shù)Kh。最高日城市綜合用水的時變化系數(shù)宜采用1.3～1.6，日變化系數(shù)宜采用1.1～1.5三.用水量計算用業(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)用水重復利用率。二.用水量變化9

1.3給水系統(tǒng)的工作狀況一.給水系統(tǒng)的流量關系及貯水構(gòu)筑物容積1.給水系統(tǒng)各部分設計流量的確定（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，按最高日平均時流量水廠自用水量計算：Qh=（m3/h）或Qh=（m3/h）（2）地下水源時，一級泵房按最高日平均時流量計算Qh=（m3/d）（3）管網(wǎng)按最高日最高時流量計算Qh=（m3/h）或Qh=（L/s）（4）輸水管1）網(wǎng)前設有配水廠或水塔，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算2）網(wǎng)中或網(wǎng)后設有水量調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的輸水管應按最高日最高時流量減去調(diào)節(jié)構(gòu)筑物輸入管網(wǎng)的流量計算3）輸水管同時有消防給水任務時，應分別按包括消防補充水量或消防流量進行復核（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—最高日設計流量，m3/d;α--水廠自身用水系數(shù)，1.05～1.10，原水含懸浮物較多時取用大值T—一級泵房或水廠每天工作時間（h）,大、中水廠一般為24h連續(xù)運行，小水廠有時為8h或16h;Kh—時變化系數(shù)。1.3給水系統(tǒng)的102.清水池水塔（高低水池）有效容積計算（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+W4W—清水池的有效容積，m3W1—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火災延續(xù)時間計算；W3—水廠沖洗濾池和沉淀池排泥等用水，m3;按最高日用水量的5%～10%計算；W4—安全貯量，m3。當水廠外無調(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%計算。清水池應有相等的兩座，僅有一座并容積大于500m3時應分成兩個。（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)消防水量計算。當泵站分級工作時，可按最高日用水量的2.5%～3%獲5%～6%計算，城市大時取低值。2.清水池水塔（高低水池）有效容積計算11二.給水系統(tǒng)的水壓關系1.水泵揚程的確定(1)一級泵房揚程Hp=H0+hs+hd(m)H0—靜揚程，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)的二級泵房揚程Hp=Zc+Hc+hs+hc+hnZc—離泵房遠或地形高的控制點C地形標高與清水池最低水位的高差，m;Hc—控制點要求的最小服務水頭，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,按最高時水量計算(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—水塔水柜的有效水深，m;其余符號意義同上二.給水系統(tǒng)的水壓關系12(4)網(wǎng)后水塔管網(wǎng)，最高用水時，Hp同無水塔管網(wǎng)，Ht和網(wǎng)前水塔管網(wǎng)相同，但控制點C在分界線上最大傳輸時二級泵房揚程：H?p=Zi+Hi+H0+h?s+h?c+h?n(m)h?s,h?c,h?n分別表示最大傳輸時，水泵吸水管路、輸水管和管網(wǎng)的水頭損失（m）,按最大傳輸時流量計算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C要求的最小服務水頭，m;Hn—按最高時用水量計算的從水塔到控制點的管網(wǎng)水頭損失，m;Zt—設置水塔處的地面標高，m;Zc—控制點C處的地面標高，m。全國勘察設計注冊公用設備工程師給水工程課件13

第二章輸水和配水工程2.1管網(wǎng)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)點流量、管段計算流量三.管徑計算四.水頭損失計算2.3管網(wǎng)水力計算一.樹狀網(wǎng)水力計算二.環(huán)狀網(wǎng)水力計算三.輸水管渠計算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)方案技術經(jīng)濟比較第二章輸水和配14

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計要求：管道的埋設深度，應根據(jù)冰凍情況、外部荷載、管材強度以及與其它管道交叉等因素確定。管徑的設計要求：①負有消防給水任務管道的最小直徑，不應小于100mm；室外消火栓的間距不應大于120m.②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。閥門的設計要求：①管網(wǎng)上的閥門間距，不應超過5個消火栓的布置長度。②在配水管網(wǎng)龍起點和平直端的必要位置，應裝設排（進）氣閥，低處應裝設泄水閥。集中給水栓的設計要求：集中給水站設置地點，應考慮取水方便，其服務半徑一般不大于50m2.1管網(wǎng)和輸水管渠布置15

2.輸水管渠的布置輸水管渠設計要求：定線：①輸水管網(wǎng)定線時，必須與城市建設規(guī)劃相結(jié)合，盡量縮短線路長度。②選線時，應選擇最佳的地形和地質(zhì)條件，盡量沿現(xiàn)有道路定線，以便施工和檢修。③減少與鐵路、公路和河流的交叉。④遠距離輸水時，一般情況下往往是加壓和重力輸水兩者的結(jié)合形式。⑤設計時應遠近期同時考慮、分期實施設計流量：①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計流量，應按最高日平均時供水量加自用水量確定。當長距離輸水時，輸水管渠的設計流量應計入管渠漏失水量。②向管網(wǎng)輸水的管道設計流量，當管網(wǎng)內(nèi)有調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時，應按最高日最高時用水條件下，有水廠所負擔供應的水量確定；當無調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時，應按最高日最高時供水量確定。③負有消防給水任務的輸水管渠尚應包括消防補充流量或消防流量。條數(shù)及連通管：輸水管渠一般不宜少于兩條，當有安全貯水池或其它安全供水措施時，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)，應按輸水干管任何一段發(fā)生故障時仍能通過事故用水量計算確定。城鎮(zhèn)的事故水量為設計水量的70%。

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附屬設施：①輸水管道應根據(jù)具體情況設置分段和分區(qū)檢修的閥門。②在輸水管道隆起點和平直段的必要位置上，應裝設排（進）氣閥，低處應裝設進水閥。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)的水力計算也只限于干管。二.沿線流量、節(jié)點流量、管段計算流量1.沿線流量和節(jié)點流量（1）沿線流量

qs=式中qs—比流量，L/(s·m);Q—管網(wǎng)設計總用水量（最高日最高時），L/s;∑q—大用戶集中于節(jié)點的總流量，L/s;

∑l—干管總長度，m;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，長度按一半計算。兩節(jié)點之間的干管段，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。附屬設施：①輸水管道應根據(jù)具體情況17（2）節(jié)點流量qi=0.5∑ql2.管段計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)點流量的總和。環(huán)狀網(wǎng)的流量分配比較復雜，必須保持每一節(jié)點的流量平衡條件，即流向任一節(jié)點的流量必須等于從該節(jié)點流出的流量，以滿足節(jié)點流量平衡條件，qi+∑qij=0式中qi—節(jié)點i的節(jié)點流量，L/s;qij—從節(jié)點i到節(jié)點j的管段流量，L/s。假定從節(jié)點流出的流量為正，流向節(jié)點的流量為負。（2）節(jié)點流量qi=0.5∑ql18三.管徑計算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：①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。②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)濟流速：①經(jīng)濟流速的概念：在一定年限（投資償還期）內(nèi)管網(wǎng)造價和管理費用（主要是電費）之和為最小的流速。②經(jīng)濟流速值應按當?shù)毓懿牟牧系膬r格、施工費用、電費等來確定，不能直接套用其他地方的數(shù)據(jù)。③由于實際工程的復雜性，從理論上計算管網(wǎng)造價和管理費用來求經(jīng)濟流速的辦法在設計中很少應用。（3）平均經(jīng)濟流速：①設計中可采用平均經(jīng)濟流速來確定管徑，一般大管徑可取較大的平均經(jīng)濟流速，小管徑則取較小的平均經(jīng)濟流速。②平均經(jīng)濟流速值：中小管徑DN=100～400mm時為0.6～1.0m/s，大管徑DN≥400是為0.9～1.4m/s。三.管徑計算19四.水頭損失計算1.舊鋼管和舊鑄鐵管當v<1.2m/s時：i=當v≥1.2m/s是：i=式中i—每米管道的水頭損失，m;dj—管道的計算內(nèi)徑，m;v—平均流速，m/s。四.水頭損失計算202.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)?；炷凉芎弯摻罨炷凉艿牧魉傧禂?shù)C可按下式計算：C=n—粗糙系數(shù)，混凝土管和鋼筋混凝土管一般采用0.013～0.014。對各種渠道，流速系數(shù)C可按下式計算:C=式中n—與渠槽材料和狀況有關的粗糙系數(shù)；y—與R和n有關的指數(shù)，按下列公式確定：y=2.混凝土管、鋼筋混凝土管和各種渠道i=21

2.3管網(wǎng)水力計算一.樹狀網(wǎng)水力計算二.環(huán)狀網(wǎng)水力計算1.環(huán)狀網(wǎng)水力基礎方程對于任何環(huán)狀網(wǎng)，管段數(shù)P、節(jié)點數(shù)J（包括泵站、水塔等水源節(jié)點）和環(huán)數(shù)L之間存在下列關系：P=J+L-12.計算方法分類3.環(huán)狀網(wǎng)計算按下式：Δqi=求出校正流量。如閉合差為正，校正流量即為負，反之則校正流量為正。校正流量的符號以順時針方向為正，逆時針方向為負，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)+Δqs(0)+Δqn(0)式中Δqs(0)--本環(huán)的校正流量；Δqn(0)--鄰環(huán)的校正流量。每個小環(huán)閉合差小于0.5m,大環(huán)閉合差小于1.0m。222三.輸水管渠計算從水源至城鎮(zhèn)水廠或工業(yè)企業(yè)自備水廠的輸水管渠的設計流量，應按最高日平均時供水量加自用水量確定。當長距離輸水時，輸水管渠的設計流量應計入管渠漏失水量。向管網(wǎng)輸水的管道的設計流量，當管網(wǎng)內(nèi)有調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時，應按最高日最高時用水條件下，由水廠所負擔供應的水量確定（輸水管道的設計水量應為最高日最高時供水量減去調(diào)節(jié)構(gòu)筑物每小時供應的水量）；當無調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時，應按最高日最高時供水量確定。上述輸水管渠，當負有消防給水任務時，應分別包括消防補充流量或消防流量。輸水管渠應按輸水干管任何一段發(fā)生故障時仍能通過事故用水量計算確定。城鎮(zhèn)的事故水量為設計水量的70%。三.輸水管渠計算231.重力供水時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。當一條管線損壞時，該系統(tǒng)使用其余管線運行時的水頭損失為：H=式中Qa—管線損壞時的流量或允許的事故流量。由上兩式的事故時流量為：Qa=當平行管線數(shù)n=2時，則α=(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，其中設有兩個連接管，各供水管段的直徑和長度相等，每一段管線的摩阻均為S?。正常工作時水頭損失為：H=某一段損壞時水頭損失為：H=得事故時與正常工作時的流量比例為：1.重力供水時的壓力輸水管242.水泵供水時的壓力輸水管圖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：I為輸水管正常工作時的Q-(H0+∑h)特性曲線；II為事故時，當輸水管任一段損壞時，阻力增大，是曲線的交點從正常工作時的b點移到a點，與a點相應的橫坐標即表示事故時流量Qa。(1)輸水管正常工作時①正常工作時的輸水管特性H=H0+(Sp+Sd)Q2式中H—輸水管正常工作時水泵工作點的實際揚程；H0—水泵靜揚程，等于泵站及水井水面與輸水終點處水壓標高的高差；Q—輸水管正常工作時的輸水流量；Sp—泵站內(nèi)管線的摩阻；Sd—兩條輸水管的當量摩阻。Sd與兩條輸水管摩阻的基本關系和計算是如下：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，2.水泵供水時的壓力輸水管25②輸水管正常工作時的水泵H=f(Q)特性輸水管正常工作時的水泵Q-H特性方程為：式中Hx—水泵在流量為零時的虛總揚程；Sx—水泵泵體內(nèi)虛摩阻。③輸水管正常工作時的輸水流量聯(lián)立求解式（1-2-23）和式（1-2-25），得到輸水管正常工作時的輸水流量：（2）當兩根平行輸水管的任意一段損壞時①輸水管任一段損壞時的輸水管工作狀態(tài)

式中Ha—事故時水泵工作點的水泵揚程；n—輸水管分段數(shù)；當輸水管之間只有一條連接管時，分段數(shù)為2，余類推；Qa—事故時的流量。②輸水管正常工作時的水泵H=f(Q)特性26②輸水管任一段損壞時的水泵特性方程輸水管任一段損壞時的水泵特性方程為：Ha=Hx-SxQa2③輸水管任一段損壞時的事故流量聯(lián)立求解式（1-2-27）和式（1-2-28），得到事故時的輸水量：（3）事故流量與正常輸水量之比

事故輸水量應大于等于70%設計輸水量的要求，即α≥0.70，所需分段數(shù)的計算式為：n≥②輸水管任一段損壞時的水泵特性方程272.4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.預應力和自應力鋼筋混凝土管4.玻璃鋼管5.塑料管二.管網(wǎng)附件1.閥門2.止回閥3.排氣閥和泄水閥4.消火栓三.管道防腐2.4分區(qū)給水系統(tǒng)28四.管網(wǎng)附屬構(gòu)筑物1.閥門井2.支墩和基礎（1）管道截面計算外推力考慮接口允許承受內(nèi)水壓后的管道截面計算外推力：

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計安全系數(shù)（k<1）.(2)截面計算外推力P對支墩產(chǎn)生的壓力①水平彎管式中R—對支墩產(chǎn)生的壓力，KN;α—彎管的角度，度；P—外推力，KN。②丁字管及堵頭R=P③叉管R=Psinα3.管線穿越障礙物2.6管網(wǎng)方案技術經(jīng)濟比較一.技術經(jīng)濟比較的目的二.方案技術經(jīng)濟比較評價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。四.管網(wǎng)附屬構(gòu)筑物29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)筑物第三章取水工程30

3.1取水工程概論一.水資源概述及取水工程任務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）狹義概念3）工程概念（2）我國水資源概況2.取水工程任務二.給水水源1.給水水源分類及其特點（1）給水水源分類（2）給水水源的特點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、凈水設施安全經(jīng)濟和維護方便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）人工回灌地下水即用地表水補充地下水；6）在沿海城市的潮汐河流，采用“蓄淡避咸”的措施。

313.給水水源的保護（1）保護水源的一般措施

1）配合有關部門制定水資源開發(fā)利用規(guī)劃。2）加強水資源管理3）進行流域內(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

1）地表水源衛(wèi)生防護①取水點周圍半徑100m的水域內(nèi)，嚴禁捕撈、網(wǎng)箱養(yǎng)殖、停靠船只、游泳和從事其他可能污染水源的任何活動。②取水點上游1000m至下游100m的水域不得排入工業(yè)廢水和生活污水；其沿岸防護范圍內(nèi)不準堆放廢渣。③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同衛(wèi)生、環(huán)保、水利等部門，根據(jù)實際需要，可把取水點上游1000m以外的一定范圍河段劃為水源保護區(qū)，嚴格控制上游污染物排放量。④受潮汐影響的河流、其生活飲用水取水點上下游及其沿岸的水源保護區(qū)范圍應相應擴大。⑤作為生活飲用水水源的水庫和湖泊，應根據(jù)不同情況，將取水點周圍部分水域或整個水域及其沿岸劃為水源保護區(qū)。⑥對生活飲用水水源的輸水明渠、暗渠，應重點保護，嚴防污染和水量流失。

2）地下水源的衛(wèi)生防護3.給水水源的保護32

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50～1000mm，管井深一般在200m以內(nèi)。（2）大口井 井徑一般為5～8m，最大不宜超過10m，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500～10000m3/d。(3)滲渠多孔集水管直徑一般為600～1000mm，埋深一般4～6m。出水量一般10～30m3/(d·m)。3.2地下水332.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，應用范圍最為廣泛。（2）大口井1）適用于含水層厚度5～15m，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時應做成非完整井。非完整井由井壁和井底同時進水，不易杜塞，應盡可能采用4）在水量豐富、含水層較深時，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，地下水進而深小于2m時，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2.地下水取水構(gòu)筑物的適用條件343.3地表水取水構(gòu)筑物一.江河水水源特征與取水構(gòu)筑物的關系1.江河水水源特征（1）江河的徑流特征（2）泥沙運動（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.江河水水源與取水構(gòu)筑物的關系3.3地表水取水構(gòu)筑物35二.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)筑物處應有不小于2.5～3.0m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)筑物應設在橋梁上游0.5～1.0Km或下游1.0Km以上的地方。2）當取水構(gòu)筑物與丁壩同岸時，則應設在丁壩的上游3）取水構(gòu)筑物不宜設在碼頭附近，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)筑物的設計要點：1）進水間的設計①進水孔的設計當河流水位變幅在6m以上，一般設置兩層進水孔，側(cè)面進水孔不得小于0.5m，頂面進水孔不得小于1.0m。取水構(gòu)筑物進水孔上緣在設計最低水位下的淹沒深度：頂面進水時，不得小于0.5m，側(cè)面進水時不得小于0.3m。上層進水孔的上緣應在洪水位以下1.0m。二.江河取水構(gòu)筑物位置的選擇36②進水孔上格柵的設計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30～50mm，中型取水構(gòu)筑物一般為80～120mm。過柵流速有冰絮時為0.2～0.6m/s；無冰絮時為0.4～1.0m/s。格柵的阻塞面積應按25%考慮。格柵面積按以下公式計算：

式中F0—進水孔或格柵面積，m2;Q--進水孔的設計流量，m3/s;V0--進水孔設計流速，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0.05～0.1m。②進水孔上格柵的設計37③格網(wǎng)的設計平板式格網(wǎng)的阻塞面積應按50%考慮，通過流速不應大于0.5m/s。平板式格網(wǎng)的面積可按下式計算：

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0.2～0.4m/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；ε--水流收縮系數(shù)，一般采用0.64～0.80。通過平板格網(wǎng)的水頭損失，一般采用0.1～0.2m。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0.7～1.0m/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)在水下的深度當為網(wǎng)外或網(wǎng)內(nèi)雙側(cè)進水時，可按下式計算：

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，目前使用的標準濾網(wǎng)的R值為0.7m。當為直流進水時，水流通過旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)的水頭損失一般采用0.15～0.30m。③格網(wǎng)的設計38④吸水室的設計⑤排泥、沖洗啟閉及起吊設備2）取水泵房的設計①水泵的選擇②泵房的平面布置③泵房的高程布置當泵房在渠道邊時，為設計最高水位加0.5m；當泵房在江河邊時，為設計最高水位加浪高，再加0.5m，必要時上應增設防止浪爬高的措施。④泵房的抗浮、防滲2.河床式取水構(gòu)筑物①取水頭部的形式及適用條件②取水頭部的設計與計算頂向進水時，不小于0.5m；側(cè)向進水時，不小于0.3m；虹吸進水時，一般不宜小于1.0m，當水體封凍時，可減至0.5m。進水孔的流速：有冰絮時為0.1～0.3m/s，無冰絮時為0.2～0.6m/s。進水管有自流管、進水暗渠、虹吸管等。④吸水室的設計39四.江河移動式取水構(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10～40m，漲落速度小于2m/h的江河水取水；2）臨時供水的取水構(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。（2）取水位置的選擇浮船式取水構(gòu)筑物的位置，應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（20°～60°）河床較穩(wěn)定，無明顯的沖刷或淤積痕跡，離供水點較近，水質(zhì)較好，施工方便之處。2）設在水流平緩，風浪小，河道平直，水面開闊，漂浮物少，無冰凌的河段上，應避開大急流、頂沖和大風浪區(qū)，應與航道保持一定距離。3）盡量避開河漫灘和淺灘地段。（3）浮船和水泵設置（4）連絡管和輸水管1）連絡管①階梯式連接②搖臂式連接2）輸水管四.江河移動式取水構(gòu)筑物402.纜車式取水構(gòu)筑物（1）適用條件1）水位變化幅度在10～35m，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、風浪大，不宜用浮船取水時；4）受牽引設備限制，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10°～28°的地段。3）應選在凹岸的順直河段上，主流近岸，水深足夠，避免設在回水區(qū)或凸岸，以防淤積。（3）泵車的位置（4）坡道的設置（5）輸水斜管一般一部泵車設置一條輸水管。（6）牽引設備（7）安全設備五.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2.纜車式取水構(gòu)筑物41六.山區(qū)淺水河取水構(gòu)筑物1.山區(qū)河流的特點（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間長2.山區(qū)淺水河取水構(gòu)筑物的設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.海水的特點與取水構(gòu)筑物的設計要求（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）潮汐式取水六.山區(qū)淺水河取水構(gòu)筑物42第四章給水處理4.1給水處理概論一.給水水質(zhì)指標二.水質(zhì)標準三.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三.水的混凝機理與混凝過程四.混凝劑與助凝劑五.混合設備六.絮凝反應池七.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)與基本設計參數(shù)四.沉淀池五.澄清六.氣浮第四章給水處理434.4過濾一.過濾原理二.濾池的運行三.濾料四.濾池的基本構(gòu)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給水廠的設計一.水廠的廠址選擇二.設計步驟與設計原理三.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)測與自動控制4.4過濾444.1給水處理概論一.給水水質(zhì)指標1.物理指標（1）濁度（2）懸浮物（3）臭和味2.化學指標（1）雜質(zhì)或污染物質(zhì)的單項指標（2）無機特性的綜合指標（3）有機污染物的綜合指標3.微生物指標4.放射性指標二.水質(zhì)標準1.生活飲用水水質(zhì)標準（1）飲用水水質(zhì)項目大為增加，從原35項增加到96項（2）把檢測項目分為常規(guī)檢測項目（34項）和非常規(guī)檢測項目（62項）（3）提高了對濁度的要求（4）在飲用水常規(guī)檢測項目中增加了耗氧量（高錳酸鹽指數(shù)）：耗氧量（以O2計）不超過3mg/L，特殊情況下不超過5mg/L。（5）在無機物、有機物單項項目的選擇和限制的確定上，既借鑒國外標準（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，增加到13項。（7）對部分原有項目的限制提出更嚴格的要求，共4項：濁度、鉛、鎘、四氯化碳。（8）增加了糞性大腸菌群的項目。2.工業(yè)用水水質(zhì)標準3.其他重要水質(zhì)標準（1）地表水環(huán)境質(zhì)量標準（2）其他水質(zhì)標準4.1給水處理概論45三.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、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）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（去除游離二氧化碳、硫化氫等）、曝氣（充氧）、除氣（鍋爐水除氧等）等（3）去除有機物的處理方法方法有：粉狀炭吸附、原水曝氣、生物預處理、臭氧預氧化、高錳酸鉀預氧化、過氧化氫預氧化、預氯化、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)處理工藝的基礎上，增加預處理和（或）深度處理的飲用水處理工藝（3）其他特殊處理工藝三.給水處理的基本方法與基本工藝464.2混凝一.膠體的基本性質(zhì)1.膠體的特性水中雜質(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<0.1nm1～100nm(或100nm)>0.1um(或1um)典型物質(zhì)無機離子、小分子有機物等細小黏土顆粒、高分子有機物、腐質(zhì)酸、病毒、細菌等黏土、粉砂、細菌等溶液體系真溶液（透明）膠體溶液（混濁）4.2混凝分散顆粒溶解物膠體顆粒懸浮物顆粒尺寸<047二.鋁鹽鐵鹽混凝劑在水中的反應1.水解反應Al3++H2O→Al(OH)2++H+Al(OH)2++H2O→Al(OH)2++H+Al(OH)2++H2O→Al(OH)3↓+H+2.縮聚反應2[Al(OH)]2+→[Al2(OH)2]4++2H2O三.水的混凝機理與混凝過程1.混凝機理（1）壓縮雙電層（2）吸附電中和（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，混凝的工藝過程實際上分為“凝聚”與“絮凝”兩個過程，對應的工藝或設備稱為“混合”與“反應”。（1）凝聚在水處理工藝中，凝聚主要指加入混凝劑后的化學反應過程（膠體的脫穩(wěn)）和初步的絮凝過程。（2）絮凝絮凝是指細小礬花逐漸長大的物理過程。二.鋁鹽鐵鹽混凝劑在水中的反應483.混凝動力學（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）同向運動的速度差；dy—相鄰兩水層垂直與水流方向和距離。推導G的計算公式：式中：F—兩層水流間的摩擦阻力；A—兩層水流間的接觸面積μ—水的動力粘度式中p—對單位體積水體的攪拌功率，W/m3。得3.混凝動力學49（2）速度梯度計算對于機械攪拌，對單位容積水體的攪拌功率為:式中N—電機功率，KW;η1――攪拌設備機械效率，約為0.75；η2――傳動系統(tǒng)的效率，0.6～0.9；η總――總效率，0.5～0.7。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—水力停留時間，s;g—重力加速度，9.81m/s2?；炷^程的動力學控制參數(shù)如下：對于混合池：G=500～1000s-1T=10～30對于絮凝反應池：G=20～70s-1GT=104～105（2）速度梯度計算50四.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5.5～8，最佳范圍6.5～7.5。（2）聚合氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]m,式中m為聚合度，通常m≤10，n＝3～5。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5～9。（3）三氯化鐵PH值的適應范圍（5～11）（4）硫酸亞鐵（5）聚合硫酸鐵化學式為[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m,式中n<2,m=f(n)。PH值范圍為5～11，最佳范圍6～9。（6）其他復合式藥劑，如聚合鋁鐵，聚合鋁硅，混凝復合藥劑四.混凝劑與助凝劑512.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控制1）數(shù)學模型法2）現(xiàn)場模擬試驗法3）特性參數(shù)控制法五.混合設備混合時間一般10～30s，速度梯度500～1000s-1。1.機械混合水力停留時間為1～2min,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。2.助凝劑52六.絮凝反應池絮凝反應池的水力停留時間一般為10～30min，GT值在104～1051.機械攪拌總的水力停留時間一般為15～20min，槳板邊緣處的線速度從第一級的0.5m/s降到最后一級的0.2m/s。2.水力攪拌（1）隔板反應池起端流速一般為0.5～0.6m/s，末端流速一般為0.2～0.3m/s,水力停留時間20～30min，總的水頭損失0.3～0.5m。（2）折板反應池各段的流速可分別為：第一段：0.25～0.35m/s;第二段：0.15～0.25m/s;第三段：0.10～0.15m/s。水力停留時間較短，一般為6～15min。（3）其他形式的反應池3.不同形式絮凝池的組合使用（1）往復式隔板與回轉(zhuǎn)式隔板組合（2）機械反應與隔板反應組合七.影響混凝效果的因素1.水溫2.濁度與懸浮物3.水的PH值六.絮凝反應池534.3沉淀一.顆粒沉淀特性1.沉淀分類（1）自由沉淀（2）絮凝沉淀（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Re<1的層流區(qū)，有stokes公式：

對于1≤Re≤1000的過渡區(qū)，有Allen公式：

對于Re>1000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；μ――水的動力粘度；ρ――水的密度；ρs――顆粒的密度g――重力加速度4.3沉淀54二.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，進水均勻分布在整個過水斷面上（AC斷面）在池中各點水流速度均為v;（3）在沉淀過程中，各顆粒的水平運動分量等于水流的水平流速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荷的關系在理想沉淀池中：

式中t0—沉淀池的水力停留時間；B—池寬；A—沉淀池的表面面積；Q—水的流量；q0—沉淀池的表面負荷，也稱為過流率，即單位時間內(nèi)單位池表面面積所處理的水量。二.理想沉淀池特性分析55三.沉淀池的基本結(jié)構(gòu)與基本設計參數(shù)1.基本結(jié)構(gòu)

（1）進水區(qū)與進水穿孔花墻（2）沉淀區(qū)（3）出水區(qū)與出水堰（4）緩沖層、污泥區(qū)與排泥裝置三.沉淀池的基本結(jié)構(gòu)與基本設計參數(shù)56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）機械排泥2.沉淀池基本設計參數(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計值一般為u0=0.3～0.6mm/s。根據(jù)原水情況，又可采用以下設計數(shù)據(jù)：（1）對于原水濁度<250NTU,u0=0.35～0.45mm/s(相當于；q0=1.26～1.62m3/(m2·h))(2)對于原水濁度>250NTU,u0=0.5～0.6mm/s(相當于；q0=1.80～2.16m3/(m2·h)沉淀池排泥系統(tǒng)：57四.沉淀池1.平流式沉淀池對平流式沉淀池的有關要求：（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間一般為1.0～3.0h；（3）池中水平流速一般為10～25mm/s；（4）沉淀池的有效水深一般采用3.0～3.5m;(5)沉淀池的每格寬度（或?qū)Я鲏﹂g距）一般為3～8m，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1×10-4～1×10-5，雷諾數(shù)Re一般在4000～15000。2.斜板（管）沉淀池(1)斜板（管）沉淀池的優(yōu)點：停留時間短、沉淀效率高、占地省等。缺點是：1）運行中斜板（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）材料的費用高3）因水流在斜板之間停留時間極短（幾分鐘），斜板沉淀池的緩沖能力及穩(wěn)定性較差四.沉淀池58（2）斜板沉淀池產(chǎn)水量的計算：斜板沉淀池的表面負荷u0=式中A斜――各斜板總的水平投影面積之和；n—斜板數(shù)；B—斜板寬度（池寬）；l—斜板長度；θ――斜板傾角。在設計斜板沉淀池時應考慮乘以斜板效率系數(shù)η斜，η斜通常取0.6～0.8。斜板沉淀池的產(chǎn)水量計算公式為：斜板沉淀池的產(chǎn)水流量為與水流垂直的過水斷面面積乘以流速：即把v代入前式并整理，可以得到導向流斜板沉淀池產(chǎn)水量的計算式：

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＝9.0～11.0m3/(m2·h).（2）斜板沉淀池產(chǎn)水量的計算：59(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水濁度長期低于1000NTU的原水，斜板（管）沉淀區(qū)的液面負荷，應按相似條件下的經(jīng)驗確定，一般可采用9.0～11.0m3/(m2·h)。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）30～50mm。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=2.0～2.5m,傾斜角為40度；斜板的下部為排泥區(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)的液面負荷一般為30～40m3/(m2·h)。（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50～60，板間距50～80mm，斜板內(nèi)的水平流速一般采用v=10～20mm/s；側(cè)向流斜板體的容積負荷約為8～10m3/(m2·h).3.豎流式沉淀池4.福流式沉淀池(3)異向流斜(管)板沉淀池60五.澄清1.澄清池工作原理在澄清池中通過機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，進水中經(jīng)混凝劑脫穩(wěn)的細小顆粒與池中保持的大量礬花顆粒發(fā)生接觸凝聚反應，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.機械攪拌澄清池水在機械攪拌澄清池中的總停留時間可采用1.2～1.5h。第一反應室和第二反應室的水力停留時間一般控制在20～30min，其中第二反應室按計算流量的停留時間是30～60s。u0=0.8～1.1mm/s。3.脈沖澄清池脈沖澄清池的脈沖周期一般為30～40s，其中充水與放水的時間比為3：1～4：1。清水區(qū)的上升流速一般可以采用0.7～1.0mm/s，懸浮層高度和清水區(qū)高度各為1.5～2.0m。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.氣浮池表面負荷一般采用5.4～9m3/(m2·h)(u0=1.5～2.5mm/s),回流比為5％～10％。3.浮沉池浮沉池斜板區(qū)液面負荷一般采用10m3/(m2·h)左右。五.澄清614.4過濾一.過濾原理1.過濾技術分類（1）表層過濾表層過濾的顆粒去除機理是機械篩除。（2）深層過濾深層過濾顆粒去除的主要機理是接觸凝聚，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=0.5～1.2mm,濾層厚度700mm。2.深層過濾的機理(1)遷移在濾料層孔隙中隨水流動的小顆粒在下列作用下可以與濾料顆粒的表面進行接觸，這些作用有：攔截、重力沉降、慣性、擴散、水動力作用等。（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。4.4過濾62二.濾池的運行1.濾池的運行周期（1）過濾狀態(tài)正向過濾，反向過濾，雙向過濾，輻流過濾。濾池的設計最大水頭損失（濾池的最高水位與濾后水出水堰之間的高差）一般為2～2.5m，濾池的過濾周期一般在12～24h。（2）反沖洗狀態(tài)1）單獨用水反沖洗2）水反沖洗加表面輔助沖洗3）氣水聯(lián)合反沖洗濾料層的膨脹率一般需達到40％～50％，一般需要沖洗5～7min，加上沖洗前后的操作過程，整個反沖洗過程用時一般約為10min。反沖洗用水采用過濾后的清水，由反沖洗水塔或反沖洗水泵提供，所用水量一般占過濾水量的5％左右。濾間正在反沖洗和檢修而停止進水期間，由于上游來水水量不變，因此正在運行的各濾間的進水流量將略有增加，水量為正常運行時的n/(n-1)倍，池中濾速也相應增加。此時的濾速為強制濾速。2.濾池過濾的運行方式變水頭恒速過濾；恒水頭恒速過濾；減速過濾（1）變水頭恒速過濾變水頭恒速過濾是濾池運行的一種主要方式，其濾池結(jié)構(gòu)特點是進水口的水位高于濾池中的最高水位，一般采用進流堰進水，每格濾間的進水流量基本相等。（2）恒水頭恒速過濾與變水頭恒速過濾不同相比，恒水頭恒速過濾的進水口是在濾池水面以下，以淹沒式進流。（3）減速過濾減速過濾的濾速在過濾周期中是逐漸降低的。二.濾池的運行63三.濾料1.濾料的材質(zhì)與規(guī)格（1）濾料材質(zhì)1）適當?shù)某叽?、形狀、級配或均勻度?）有一定的機械強度，使用中的磨損率低；3）有良好的化學穩(wěn)定性，不得溶出對人體健康有害的物質(zhì)；4）價格便宜。（2）濾料規(guī)格1)最小粒徑（dmin）與最大粒徑（dmax）若d=0.5～1.2mm,即dmin=0.5mm,dmax=1.2mm。2）濾料的有效粒徑d10濾料中小于該粒徑的顆粒的重量占濾料總重量的10％。3）濾料的不均勻系數(shù)K80式中d10—濾料中小于該粒徑的顆粒的重量占濾料總重量的10％。d80—濾料中小于該粒徑的顆粒的重量占濾料的總重量的80％。K80代表了濾料的不均勻程度。越大，表示粗細顆粒分布越大，對于過濾和反沖洗越不利。K80越接近與1，濾料的大小越均勻，過濾和反沖洗的效果越好。4）其他粒徑表示法，如當量粒徑、中位粒徑、平均粒徑等三.濾料642.水處理常用濾料（1）石英砂濾料1）粒徑dmin=0.5mm,dmax=1.2mm,K80<2.0;2）濾料層厚度h=700mm;3)正常濾速v=8～10m/h,強制濾速v強＝10～14m/h;4)反沖洗強度q=12～15L/(s·m2),反沖洗膨脹率約45％，沖洗時間7～5min.（2）無煙煤石英砂雙層濾料1）上層為無煙煤濾料，粒徑dmin=0.8mm,dmax=1.8mm,K80<2.0,厚度h=300～400mm;2）下部為石英砂濾料，粒徑dmin=0.5mm,dmax=1.2mm,K80<2.0,厚度h=400mm3)正常濾速v=10～14m/h,強制濾速v強=14～18m/h;4)反沖洗強度q=13～16L/(s·m2),反沖洗膨脹率約50％，沖洗時間8～6min。（3）均質(zhì)濾料均質(zhì)濾料的含義是指使濾料層中上下顆粒分布均勻的濾料?；具\行參數(shù)：1）有效粒徑d10=0.95～1.35mm,K60<1.6;2）濾料層厚度h>950mm,一般在1000～1500mm;3)設計濾速v=8～15m/h;4)反沖洗步驟為：先氣擦洗1～2min，再氣水共同沖洗4～3min，最后水沖洗4～3min;5）氣沖洗的空氣沖洗強度13～17L/(s·m2);水沖洗強度在氣水共同沖洗時為3～4.5L/(s·m2)，最后水沖洗時強度為4～6L/(s·m2)；表面橫向掃洗強度為1.4～2.3L/(s·m2)。（4）其他濾料1）三層濾料2）纖維球濾料3）聚苯乙烯泡沫濾料4）錳砂濾料2.水處理常用濾料65四.濾池的基本構(gòu)造濾池由濾料層、承托層、配水系統(tǒng)、沖洗排水槽、集水渠等部分組成。1.濾料層2.配水系統(tǒng)和承托層（1）大阻力配水系統(tǒng)穿孔管上總的開孔率（孔口面積與濾池面積之比）很低，為0.20％～0.28％，在反沖洗時孔口流速v=5～6m/s,產(chǎn)生較大的水頭損失，約為3～4m左右，孔口水頭損失遠高于配水系統(tǒng)中各孔口處沿程損失的差別，由此相對消除了濾池中各孔口位置不同對配水均勻性的影響，實現(xiàn)了配水均勻。大阻力配水系統(tǒng)單池的面積最大可到100m2左右?？卓谥睆綖?～12mm,布置在與中垂線45度角的下側(cè)，交錯排列。各層的粒徑時16～32mm、8～16mm、4～8/2～4,各層厚度100mm。大阻力配水系統(tǒng)濾池的反沖洗水由反沖洗水塔或反沖洗水泵提供，總的反沖洗水頭6～8m。優(yōu)點時：其配水均勻性好，單池面積大（可到100m2左右），基建造價低，工作可靠。不足之處：需單設反沖水塔或水泵，反沖洗所需水頭大、能耗高。（2）小阻力配水系統(tǒng)開孔率一般在1.0％～1.5％，反沖洗水頭只需1m左右。優(yōu)點：不需設置反沖洗水塔或水泵，反沖洗水頭小，動力費省，易于實現(xiàn)濾池自動化運行。不足：單池面積?。ㄗ畲蠹s50m2左右），且基建費較高。中阻力配水系統(tǒng)，開孔率在0.6％～0.8％，配水系統(tǒng)多用雙層濾磚四.濾池的基本構(gòu)造663.反沖洗排水系統(tǒng)（1）沖洗排水槽設計要求：1）池面的反沖廢水應自由跌落入沖洗排水槽，槽中水面以上要有一定保護高；2）單位排水槽長度的服務面積應相等，槽面水平（誤差在2mm以內(nèi)），槽間距不得過大（一般為1.5～2.0m）；3）排水槽的底應略高于濾料層膨脹后的高度；4）沖洗排水槽的出水應自由跌落入集水渠。（2）集水渠4.輔助系統(tǒng)（1）反沖洗水塔與水泵采用大阻力配水系統(tǒng)的濾池所需的反沖洗水頭（H0）約為7～8m，包括1）從水塔或水泵至濾池的管道中的水頭損失（設計計算時可先按1m考慮）；2）濾池配水系統(tǒng)的水頭損失（主要為孔口損失，大約為3～4m）；3）承托層的水頭損失（約0.15m）;4）使濾料層膨脹的水頭損失（約0.7m）;5）備用水頭（1.5～2.0m）等。反沖洗水泵在濾池沖洗時直接從清水池中抽水進行反沖洗。反沖洗水泵的揚程H為：式中H0――反沖洗水頭；He――濾池沖洗排水槽槽頂與清水池最低水位之間的高程差。該系統(tǒng)的投資省，但操作較麻煩，且水泵較大，反沖洗期間用電量明顯增大。反沖洗水塔的容量按一個濾間沖洗用水量的1.5倍設置，反沖洗水塔的池底與濾池沖洗排水槽槽頂?shù)母叱滩畎捶礇_洗水頭H0設置。（2）管廊（3）濾池控制系統(tǒng)對濾池的過濾與反沖洗工控進行自動控制的基本形式有：1）水力控制；2）時間程序控制；3）以上兩者的結(jié)合（4）表面沖洗裝置濾池的表面沖洗裝置是在砂面以上50～70mm處設置穿孔管。3.反沖洗排水系統(tǒng)67五.濾池1.普通快濾池濾池單池面積小于100m2，一般在20～50m2，濾池池深一般為3.2～3.6m。過濾方式為幾個濾間為一組的恒水頭恒速過濾（需控流閥）或減速過濾。2.雙閥濾池3.虹吸濾池6-8個濾間組成一個系統(tǒng)，過濾運行方式為變水頭恒速過濾，沖洗前的最大水頭損失一般采用1.5m。4.重力式無閥濾池變水頭恒速過濾，最大過濾水頭一般采用1.5m。5.移動罩濾池設計過濾水頭可采用1.2～1.5m。6.均質(zhì)濾料濾池7.壓力濾罐濾料厚度一般為1.0～1.2m，最終允許水頭損失一般可達5～6m。五.濾池684.5消毒一.消毒概論1.消毒目的飲用水消毒的目的是殺滅水中對人體健康有害的絕大部分病原微生物，包括病菌、病毒、原生動物的胞囊等，以防止通過飲用水傳播疾病。細菌總數(shù)≤100CUF/mL,總大腸菌群和糞便大腸菌群每100ml水樣中不得撿出（此外還有剩余消毒劑濃度的指標）。2.消毒方法（1）氯消毒對于受到有機污染（包括天然的腐殖質(zhì)類污染、生活污染、工業(yè)污染等）的水體，加氯消毒可以產(chǎn)生對人體有害的鹵代消毒副產(chǎn)物，如三鹵甲烷（THMs）、鹵乙酸（HAAs）等物質(zhì)。（2）二氧化氯消毒（3）臭氧消毒（4）紫外線消毒3.消毒劑的投加點1）清水池前投加的消毒主工序；2）調(diào)整出廠水剩余消毒劑濃度的補充投加（在二泵站處）；3）控制輸水管渠和水廠構(gòu)筑物內(nèi)菌藻生長的水廠取水口或凈水廠入口的預投加；4）配水管網(wǎng)中的補充投加等。4.5消毒69二.氯消毒1.氯消毒的原理氯滅活微生物的機制包括：氯能氧化損壞細胞膜，使其滲透性增加，導致細胞內(nèi)物質(zhì)如蛋白質(zhì)、RNA、DNA的漏出，影響鉀的吸收和保留；氯進入細胞質(zhì)后，能破壞干擾多種酶系統(tǒng)，并可損壞基因組，使細胞喪失生理能力。飲用水消毒通常以大腸桿菌作為腸道微生物的指示菌，衡量消毒處理的效果。對于不含氨的水，向水中加入氯后立即產(chǎn)生以下反應：Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-所生成的次氯酸（HOCL）是弱酸，在水中部分電離成次氯酸根和氫離子。HOCl?OCl-+H+水中HOCl和OCl-的比例與水的PH值和溫度有關。HOCl和OCl-都被計入，稱為是游離性氯或自由性氯。天然水體中一般含有少量的氨氮。加氯產(chǎn)生的HOCL會與氨氮反應，生成氯胺：NH3+HOCl?NH2Cl+H2ONH2Cl+HOCl?NHCl2+H2ONHCl2+HOCl?NCl3+H2O氯胺的存在形式同氯與氨的比例和水的PH值有關。在Cl2:NH3的重量比≤5：1、PH值在7～9的范圍內(nèi)，水中氯胺