給水設(shè)計原理課件

第一章給水處理概論第一節(jié)水源水質(zhì)與健康水中雜質(zhì)分類雜質(zhì)溶解物（低分子、離子）膠體懸浮物顆粒尺寸0.1nm1nm10nm100nm1μ10μ100μ1mm分辨工具電子顯微鏡超顯微鏡顯微鏡肉眼水的外觀透明渾濁渾濁

自然過程：水在自然循環(huán)過程中的溶解作用水中雜質(zhì)來源人為因素：污染污水廢氣固體垃圾水中物質(zhì)與人體健康人體需要的主要元素（11種）：人體需要微量元素：碳、氧、氮、氫、鈣、硫、磷、鈉、鉀、氯、鎂鐵、碘、銅、錳、鋅、鈷、鉻、硒、鉬、氟、硅、錫、礬、鎳、溴、鋁、硼等17種不利健康物質(zhì)微量元素（適量）有機物重金屬無機化合物放射性物質(zhì)病原體有利健康物質(zhì)水源污染一、污染物質(zhì)

有機物重金屬生物污染二、污染來源工業(yè)農(nóng)業(yè)生活其它第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范2.《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》

共96項指標(biāo)3.《室外給水設(shè)計規(guī)范》GBJ13-861.《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-85

共35項指標(biāo)原水常規(guī)水處理方法：第三節(jié)處理方法原水加藥三、處理方法常規(guī)方法：混合原水加藥三、處理方法常規(guī)方法：混合反應(yīng)原水加藥三、處理方法常規(guī)方法：混合反應(yīng)沉淀原水加藥三、處理方法常規(guī)方法：混合反應(yīng)沉淀過濾原水加藥三、處理方法常規(guī)方法：混合反應(yīng)沉淀過濾消毒原水加藥三、處理方法常規(guī)方法：混合反應(yīng)沉淀過濾消毒原水加藥三、處理方法常規(guī)方法：混合反應(yīng)沉淀過濾消毒原水加藥澄清池三、處理方法常規(guī)方法：混合反應(yīng)沉淀過濾消毒原水加藥澄清池預(yù)處理方法：預(yù)沉淀、生物過濾等深度處理方法：吸附、氧化、膜過濾等三、處理方法常規(guī)方法：最早成立的自來水公司（廠）1910年以前已成立的自來水公司（廠）有：

漢鎮(zhèn)既濟水電公司1873年

英商上海自來水有限公司1880年

上海內(nèi)地自來水公司1896年

上海法租界自來水公司1896年

天津自來水公司1898年

青島自來水公司1899年

大連自來水公司1901年

廣州增步自來水廠1905年

撫順?biāo)畯S1907年

汕頭自來水廠1907年

京師自來水股份有限公司1908年

沙河口水廠1908年

長春水廠1910年

安東水廠1910年最早應(yīng)用的折板絮凝池

鎮(zhèn)江自來水公司與江蘇省建筑科研所研究

最早應(yīng)用的壓力無閥濾池嘉定縣文玉食品廠

早期的加礬間上海楊樹浦水廠

最大流量長距離大型輸水工程上海黃浦江上游引水工程上海黃浦江上游引水工程。1985年2月下旬動工，1987年7月1日投產(chǎn)通水。第一期引水量為230×104m3/d?？傄繛?30×104m3/d。最早應(yīng)用的虹吸式移動沖洗罩濾池上海長橋水廠上海長橋水廠虹吸式移動沖洗罩濾池（1978年研究試驗成功），總規(guī)模為60萬立方米/日?！?/p>

最大的脈沖澄清池上海南市水廠澄清池

規(guī)模3000m3/h。采用鐘罩（虹吸）式脈沖發(fā)生器。最早應(yīng)用的同向流沉淀池北京燕山石化動力廠

單池水量為20×104m3/d。該池原采用梯形集水系統(tǒng)，后改為梯形板沿程集水系統(tǒng)。獲國家發(fā)明三等獎(1975年)。最大的水廠上海的楊樹浦水廠

供水能力均為140萬m3/d（資料為1997年）。

楊樹浦水廠始建于1881年，解放后逐步改造成現(xiàn)在的規(guī)模。長橋水廠

長橋水廠始建于1960年，是我國自行設(shè)計、施工，并采用國產(chǎn)設(shè)備向上海市區(qū)供水的現(xiàn)代化大型水廠。最大的平流沉淀池上海楊樹浦水廠6#沉淀池

凈水能力為48萬m3/d（1978年改造）上海黃浦江引水泵站最早應(yīng)用的柵條網(wǎng)格絮凝池湖北洪湖新堤水廠中國市政中南設(shè)計研究院研究，1982年投產(chǎn)。最大的輻射沉淀池蘭州西固水廠

該廠是一座采用二級沉淀工藝處理黃河水系高濁度水的大型水廠。1955年開始建設(shè)。該廠有Φ100m的輻射沉淀池12座。單池處理水量為1m3/s。每一座池內(nèi)均裝為一次預(yù)沉構(gòu)筑物。有周邊傳動的刮泥桁架。水清時自然沉淀，水渾時投加聚丙烯酰胺混凝劑（1960年投產(chǎn)）。城市供水

由于“井”字形市場不能滿足眾多客商的交易需要，后來逐漸形成了“#”形的坊。小坊四周由高墻圍住，開東西二門，中通大街；大坊開四門，場中有“十”字街，大小坊內(nèi)有巷曲與住宅相通，夜間則關(guān)閉坊門。隋唐時長安城，劃分全城108坊為棋盤式小方塊，最北部是宮城、皇城。皇城前左右兩隅是東市和西市，為全城貿(mào)易市場、邸店和手工業(yè)作坊集中的地方，與城中幾條干道相通。當(dāng)時有“前宮后市”、“日中為市”之說。因為“坊”為一些獨立單位，此時城市還較封閉。到北宋，封閉式的坊日漸為橫巷代替。張擇端的《清明上河圖》可以較真實地見到當(dāng)時情景。唐朝的城市供水得到發(fā)展。城市人多，需水就更多，為解決用水的問題，古代大城市都建在江河或湖邊，便于取水，如漢唐都長安，四周有涇、渭、灞、灃、澇等河流。京城長安，由于城市規(guī)模大，人口眾多，在城市供水方面，下了極大功夫。唐朝初期，整修了龍首渠、永安渠、清明渠等渠道，把水從長安城外引入城內(nèi)。這幾條渠道穿過長安城內(nèi)，形成了一個完整的供水網(wǎng)，東西長18里115步（約10.6km）,南北長15里175步（約8.9km），周長67里（約38,6km），妥善解決了長安城百萬人口的供水問題。凈水技術(shù)

中國是首先采用明礬降低水中渾濁度的最早正式文字記載為明宋應(yīng)星在明崇禎十年（公元1687年）刻印的《天工開物》一書。在1744年～1746年出版的西班牙教士納瓦雷特撰寫的《中華帝國記游》中，詳細(xì)記載了當(dāng)時所看到的，普遍應(yīng)用的明礬使黃河水變清的情況，并說明這是自然的秘密，為當(dāng)時西方所不知。第二章混凝第一節(jié)混凝機理1.水中膠體穩(wěn)定性

2.硫酸鋁在水中的化學(xué)反應(yīng)3.混凝機理第二節(jié)混凝劑和助凝劑第三節(jié)混凝動力學(xué)第四節(jié)影響混凝效果主要因素水溫的影響2.水的pH值和堿度的影響3.水中懸浮物濃度的影響第五節(jié)混凝劑的配制和投加PAM低位投加系統(tǒng)第六節(jié)混合和絮凝設(shè)施柵條網(wǎng)格絮凝池第三章沉淀與澄清第二節(jié)平流沉淀池淺長型指形堰平流池第三節(jié)斜板斜管沉淀池斜管沉淀池斜管沉淀池斜管沉淀池斜管沉淀池斜管沉淀池斜管沉淀池第四節(jié)澄清池第四章過濾第一節(jié)概述：

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?！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁぁ！茫海骸＃骸谩ぁ谩ぁぁ茫海海骸谩谩ぃ骸??！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ旱诙?jié)過濾理論一、過濾機理

1.遷移機理攔截沉淀慣性擴散水動力2.黏附機理水流剪力增大，雜質(zhì)深入濾層濾層截污量示意截污量（g/cm3）濾層深度cm石英砂無煙煤石英砂單層濾料雙層濾料反粒度過濾：

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?！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ撼Ｒ?guī)過濾反粒度過濾反粒度過濾方式：1.雙層濾料2.三層濾料3.均質(zhì)濾料二、過濾水力學(xué)(二)等速過濾中的水頭損失變化1.等速過濾概念

濾池過濾過程中，如果濾速始終不變，稱為等速過濾。

HMAXH0h等速過濾濾池等速過濾過程中水頭損失Ht=H0+h+ΔHt

T

T'

水頭損失

H0’

v'

v

α'

α

zb

Ht

H0

hHmax等速過濾中水頭損失變化（三）變速過濾中的濾速變化

過濾過程中，如果過濾水頭損失始終不變，由上式可知，濾層孔隙率的逐漸減小，必然使濾速逐漸降低，這種過濾方式稱為等水頭變速過濾。1.變速過濾概念變速過濾濾池h4

h3h2h1

水位4

水位3

進水位2

水渠水位1

排水渠清水池2.變速過濾工作狀態(tài)

當(dāng)快濾池進水渠相互連通、且每座濾池進水閥均處于濾池最低水位以下時（保證每池進水量由池內(nèi)濾層孔隙率調(diào)節(jié)），可實現(xiàn)變速過濾。水位變化①濾層全清潔，均在平均濾速下工作?！?②一池清潔，其余均有不同截污量?！?③沖洗前，一池截污量達最大值，即將沖洗—水位3④一池沖洗，其余三池分擔(dān)原四池的水量?！?3.濾速變化設(shè)四池依次為A、B、C、D，且性能完全相同；濾池過濾周期為12小時。清潔濾層、承托層、配水系統(tǒng)、出水管渠等總水頭損失與濾速的關(guān)系如圖2；平均濾速10m/h；最高濾速13m/h，且各池濾速按等間隔2m/h逐級減?。?3，11，9，7）。最大允許水頭損失180cm。濾速D池沖洗完剛投入運行，水位2。剛沖完的濾池D沖洗前是截污量最多者，沖洗后成為最潔凈者，即濾速由最小變?yōu)樽畲?。vD=13，vC=11，vB=9，vA=7，直至下次沖洗。水位逐升至3。A沖洗完投入運行，水位2。vA=13，vD=11，vC.=9，vB=7，直至下次沖洗。水位逐升至3。B沖洗完投入運行C沖洗完投入運行

沖D沖A沖B沖C沖D134DABC

114CDABv/m/h94BCDA74

4ABCD

0036912tttttttttt/ht

180

水位3ABCDh12080079101113

v

水位2

水位1第四節(jié)濾池沖洗配水干管配水支管斷面大阻力配水系統(tǒng)長柄濾頭總長300mm縫隙寬0.25-0.4mm套筒長100mm套筒氣、水濾帽水空氣直管濾板第五章消毒第一節(jié)概述第二節(jié)氯消毒第二節(jié)其它消毒法水傳疾病病原體病原體主要疾病主要貯主及來源細(xì)菌傷寒沙門氏菌副傷寒沙門氏菌其他沙門氏菌志賀氏菌霍亂弧菌腸病原埃希氏大腸菌小結(jié)腸炎耶爾森氏菌空腸彎曲桿菌嗜肺軍團菌及有關(guān)細(xì)菌結(jié)核分支桿菌其他（非典型）分支桿菌機會致病菌傷寒副傷寒沙門氏菌細(xì)菌性痢疾霍亂胃腸炎胃腸炎胃腸炎軍團病結(jié)核病肺病多種人類糞便人類糞便人類及動物糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類及動物糞便人類及動物（？）糞便富熱水體人類呼吸道滲出物土壤及水天然水體水傳疾病病原體病原體主要疾病主要貯主及來源腸病毒腸病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒柯薩奇甲型病毒柯薩奇乙型病毒?？刹《酒渌c病毒呼吸道腸道弧病毒輪狀病毒腺病毒甲型肝炎病毒Norwalk及有關(guān)腸胃病毒脊髓灰質(zhì)炎無菌性腦膜炎無菌性腦膜炎無菌性腦膜炎大腦炎輕上呼吸道及胃腸病胃腸炎上呼吸道及胃腸病傳染性肝炎胃腸炎人類糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類及動物糞便人類糞便人類糞便人類糞便水傳疾病病原體病原體主要疾病主要貯主及來源原生動物卡氏棘變形蟲結(jié)腸腸袋蟲隱孢子蟲痢疾內(nèi)變形蟲表吮賈第蟲福氏納歸蟲藍(lán)藻水華魚腥藻銅銹微囊藻水華束絲藻裂須藻阿米巴氏腦膜腦炎小袋蟲病隱孢子蟲病阿米巴氏痢疾賈第蟲病原發(fā)性阿米巴腦膜炎腸胃炎腸胃炎腸胃炎腸胃炎土壤及水人類糞便人類及動物糞便人類糞便人類及動物糞便土壤及水天然水體天然水體天然水體天然水體1946-1980年美國水傳疾病暴發(fā)統(tǒng)計致病因素次數(shù)病例致病因素次數(shù)病例細(xì)菌類彎曲桿菌巴斯德氏菌鉤端螺旋體大腸埃希氏菌志賀氏菌沙門氏菌小計病毒類微小似病毒

肝炎病毒221561751461068380069118613086185903668231472262

小兒麻痹病毒小計寄生蟲類內(nèi)變形蟲賈第蟲小計化學(xué)物類無機物有機物小計未定性總計179642482921493506721654257919734197138912753616849391504751971-1985年美國給水系統(tǒng)水傳疾病暴發(fā)統(tǒng)計水傳疾病次數(shù)病例數(shù)水傳疾病次數(shù)病例數(shù)胃腸炎（未定性）賈第蟲病化學(xué)藥品中毒志賀氏菌痢疾甲型肝炎病毒性腸炎彎曲桿菌病沙門氏菌病25192503323201110614782436537745783737625449832300傷寒病耶爾森氏菌病胃腸炎隱孢子蟲病霍亂皮炎阿米巴氏病總計5211111502282103100011717314111228

為了保障人民的身體健康，防止水致疾病的傳播，飲用水中不應(yīng)含有致病微生物，其中主要是指細(xì)菌性病原微生物和病毒性病原微生物。

一、生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-85細(xì)菌總數(shù)不超過100個/mL，大腸桿菌群不超過3個/L。游離余氯，在與水接觸30分鐘后應(yīng)不低于0.3mg/L，集中式給水除出廠水應(yīng)符合上述要求外，管網(wǎng)末梢水應(yīng)不低于0.05mg/L。二、生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范（國家衛(wèi)生部）細(xì)菌總數(shù)不超過100CFU/mL，總大腸菌群每100mL水樣中不得檢出，糞大腸菌群每100mL水樣中不得檢出。游離余氯，在與水接觸30分鐘后應(yīng)不低于0.3mg/L，管網(wǎng)末梢水應(yīng)不低于0.05mg/L（適用于加氯消毒）。中國消毒水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)達國家消毒水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1美國標(biāo)準(zhǔn)2日本標(biāo)準(zhǔn)第二節(jié)氯消毒一、氯消毒原理二、加氯量三、加氯點四、加氯設(shè)備和加氯間一、氯消毒原理1.液氯消毒原理氯易溶于水（20℃和98kPa時，溶解度為7160mg/L）。當(dāng)氯溶解在清水中時，下列兩個反應(yīng)幾乎同時發(fā)生：Cl2+H2OHOCl+HClHOClH++OCl-次氯酸離解平衡常數(shù)K1=溫度(℃)0510152025K1×10-8(mol/L)2.02.32.63.03.33.7表1不同溫度下次氯酸離解平衡常數(shù)K1=圖1水中HOCl與OCl-的比例關(guān)系水中HOCl與OCl-的相對比例取決于溫度和pH值。HOCl(%)OCl-(%)pH20℃0℃氯消毒原理

主要通過HOCl起作用。HOCl為很小的中性分子，能擴散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并通過細(xì)菌的細(xì)胞壁穿透到細(xì)菌內(nèi)部。當(dāng)HOCl分子到達細(xì)菌內(nèi)部時，能起氧化作用破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng)而使細(xì)菌死亡。OCl-雖亦為具有殺菌能力的有效氯，但帶有負(fù)電，難于接近帶負(fù)電的細(xì)菌表面，殺菌能力比HOCl差得多。生產(chǎn)實踐表明，pH值越低則消毒作用越強，證明HOCl是消毒的主要因素。

當(dāng)水中含有氨氮成分或向水中投加氨時，起主要消毒作用的依然是HOCl。氯加入水中產(chǎn)生如下反應(yīng)：

Cl2+H2OHOCl+HClNH3+HOClNH2Cl+H2O