资源描述
典型的城市污水处理工艺,水污染控制工程设计的基本要求, 实用, 经济, 安全, 美观,在设计过程中必须严格遵循国家规范和地方条例,本课程要求,平时成绩（20）：作业、考勤 期末闭卷（80）,考核方式,第一章 排水管渠系统,主要内容,1.城镇排水系统的体制和组成 2.排水管渠及管渠系统上的构筑物 3.水污染控制工程的建设和设计程序,第一节 城镇排水系统的体制和组成,1.1排水系统的体制,污水的概念：在使用过程中受到了不同程度的污染，改变了原来的化学成分和物理性质的水。 污水分类：生活污水(sewage)、工业废水(industrial wastewater)和雨水(rainwater) 来源：生产、生活和降水。 点源(Point Source Pollution) 生活污水 工业废水 非点源(Non-Point Source Pollution) 雨水(地面径流),1.1排水系统的体制,污水的最终出路有三：,一是排放水体,二是灌溉农田,三是重复使用,自然复用,间接复用,直接复用,自然归宿(最常用),污水的土地处理法,控制水污染、保护、节约水资源的重要手段,1.1排水系统的体制,排水系统体制的概念：,生活污水、工业废水和雨水可以采用一套管渠系统或者采用两套或两套以上的、各自独立的管渠系统来排除，污水的这种不同排除方式所形成的排水系统，称为排水系统的体制（简称排水体制，又称排水制度）。,1.1排水系统的体制,排水体制的分类：,排水系统主要有合流制和分流制两种系统。 合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套管道内排除的系统。可分为直排式合流制排水系统和截留式合流制排水系统。 分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两套或两套以上各自独立的管道内排除的系统。排除生活污水和工业废水的系统称为污水排水系统，排除雨水的系统称为雨水排水系统。根据排除雨水的方式不同，可分为完全分流制排水系统、不完全分流制排水系统和半分流制排水系统。,1.1排水系统的体制,直排式合流制排水系统,河流,1.1排水系统的体制,截留式合流制排水系统,河流,溢流井动画,1.1排水系统的体制,完全分流制排水系统,河流,1.1排水系统的体制,不完全分流制排水系统,1.1排水系统的体制,半分流制排水系统,河流,合理选择排水体制，是城镇和工业企业排水系统规划和设计的非常重要的问题。,排水体制的选择对于排水系统的设计、施工和维护管理将产生根本上的影响。,排水体制的选择对于城镇和工业企业的规划和环境保护也有深远的影响。,排水体制的选择直接影响排水系统工程的投资和运行管理费用。,排水体制的选择,1.1排水系统的体制,合流制和分流制比较,环保方面：直排式合流制对水体污染最为严重。 截留式合流制雨天时部分污水溢流入水体，造成污染； 分流制(包括完全和不完全)在降雨初期有污染。 半分流制排水系统则截留初雨，解决了初雨的水体污染,造价方面：合流制管道比完全分流制可节省投资20%40%， 但合流制泵站和污水处理厂投资要高于分流制， 总造价看，完全分流制高于合流制。而采用不 完全分流制，初期投资少、见效快，在新建地 区适于采用。,维护管理：合流制污水厂维护管理复杂。晴天时合流制管 道内易于沉淀，在雨天时沉淀物易被雨水冲走， 减小了合流制管道的维护管理费。,1.1排水系统的体制,排水系统体制的概念：,生活污水、工业废水和雨水可以采用一套管渠系统或者采用两套或两套以上的、各自独立的管渠系统来排除，污水的这种不同排除方式所形成的排水系统，称为排水系统的体制（简称排水体制，又称排水制度）。,1.1排水系统的体制,排水体制,1.1排水系统的体制,排水体制的选择，应根据城镇总体规划、环境保护的要求、水环境容量、水体的综合利用情况，地形条件以及城镇发展远景等因素综合考虑确定。,1.2排水系统的组成,排水系统是收集、输送、处理、利用及排放废水的全部工程设施。,1.2排水系统的组成,1.2.1 城市污水排水系统,污水处理厂,出水口,污水泵站或压力管道,污水管道上附属构筑物,1.2.1.1房屋污水管道系统,卫生设备和厨房设备、存水弯（水封）、支管、竖管、出流管,1.2排水系统的组成,1.2.1.2 城市污水管道系统, 坊内管道 街道管道,1.2排水系统的组成,1.2.1.2 城市污水管道系统, 坊内管道,街道管道,支管（街管的起端） 干管（支管交汇而成） 总干管（连接到污水厂）,1.2排水系统的组成,1.2.1.3 管道系统上的附属构筑物,检查井、跌水井、倒虹管等,1.2排水系统的组成,污水泵站,城市污水厂的分类： 小型污水处理厂：日处理能力5万吨 中型污水处理厂：日处理能力为510万吨 大型污水处理厂：日处理能力10万吨,1.2排水系统的组成,1.2.1.5 污水处理厂,1.2排水系统的组成,1.2.1.6 出水口,城市污水排水系统小结,联结室内用水设备和室外管道，以排除用过的水,1.2排水系统的组成,1.2.2 工厂排水系统,车间内部管道系统与设备,污水泵站或压力管道,厂区管道系统,废水处理站,1.2排水系统的组成,1.2.2 工厂排水系统,清浊分流、分质分流,1.2排水系统的组成,1.2.3 雨水排水系统,雨水管道的出水口应露在水面以上，否则天晴时河水倒灌管道，造成死水。,房屋雨水管道系统,街坊或厂区 雨水管道系统,出水口,排洪沟,雨水泵站,街道雨水管道系统,1.2排水系统的组成,1.2.3 雨水排水系统,建筑物的雨水管道系统及设备,第二节 排水管渠及管渠系统上的构筑物,2.1. 概述,渠(管)道,2.2 管道,(一) 混凝土管,混凝土管适用于排除雨水、污水。,制造方法有捣实法(人工)、压实法和振荡法。,缺点：抗蚀性较差，既不耐酸也不耐碱；抗渗性也较差；管节短、接头多。管径450mm，长度1m，用捣实法制造的管长为0.6m 。,优点：原料容易获得，设备、制造工艺简单。,2.2 管道,(一) 混凝土管,图1-12 管口形式,承插管,企口管,平口管,2.2 管道,(二) 钢筋混凝土管,当管道埋深较大或敷设在土质条件不良的地段，以及穿越铁路、河流、谷地时都可采用钢筋混凝土管。也可用于泵站的压力管及倒虹管。,管口：承插、企口和平口。,制造方法：捣实法、振荡法和离心法。,通常管径500mm1800mm,最大管径可达2400mm。 500mm以下每50mm一级，500mm以上每100mm一级,2.2 管道,(三) 塑料管和玻璃钢管,UPVC管、PE管、PPR管、玻璃钢管和玻璃纤维增强塑料夹砂管(RPM管)等 。,缺点：管道内水温应低于40oC。,优点：质轻、强度高、耐腐蚀性好，内壁光滑，阻力极小接口密封性能好、安装施工方便。,我国UPVC管的管径110630mm，管长有4m、5.5m、和6.0m三个规格 。,接口：塑料管道的接口一般采用弹性密封橡胶圈和黏接剂连接。,2.2 管道,(三) 塑料管和玻璃钢管,玻璃纤维增强塑料夹砂管(RPM管)是一种树脂基玻璃纤维等无机非金属材料的复合材料。通常以环氧树脂和不饱和聚碳酸脂为基体，加入玻璃纤维和石英砂或碳酸钙等无机填料，按照一定的工艺 (缠绕、浇铸)制备。,目前生产的管径为2002400mm，管长为6m。已在排水工程中广泛使用。,玻璃钢夹砂管的比重为1.7-2.1，为钢管的1/5，铸钢管的1/4，预应力混凝土的3/4。,UPVC的各种管件,内螺纹三通,一体平承法兰,活套平承法兰,带法兰异径三通,异径三通,大小头,45弯头,90弯头,管箍,双扩口管,直管,正三通,(四) 陶土管,陶土管能满足污水沟管在技术方面的各种要求，耐酸性很好，在世界各国被广泛采用，特别适用于排除酸性废水。,缺点：质脆易碎，不宜敷设在松土中。,管径较小，一般600mm，长度有300、500、700、1000mm几种，管接短，接头多，施工复杂。,2.2 管道,陶土管,平口端,钟口端,2.2 管道,(五) 金属管,在外力很大或对渗漏要求特别高的场合下才采用金属管。如地震区、压力管、流沙多等施工困难时。,缺点：价格昂贵，钢管抗酸碱和地下水侵蚀的能力差（注意防腐蚀） 。,优点：质地坚固，抗压、抗震、抗渗性能好； 内壁光滑，水流阻力小； 管子每节长度大，接头少。,2.2 管道,金属管由于价格较昂贵，一般较少采用。只有在外力很大或对渗漏要求特别高的场合下才采用金属管。例如， 穿过铁路； 土崩或地震地区； 贴近给水管道或房屋基础； 在压力管线（倒虹管和水泵出水管）上； 施工特别困难的场合（例如地下水很多，流砂情况严重） ；,2.3 渠道,各种断面形式的特点,排水流速大，流量大，水力学性能较好；,h,对外压有较强的抵抗力，静力学性能较好；,便于预制，节省材料；,施工、运输养护方便；,各种断面形式的特点,静力学条件比圆形有所改善，因此可减小壁厚，节省材料。 适用于流量变化不大且管径大于2m的场合。,半椭圆形,各种断面形式的特点,主要特点是高度小于宽度，有利于降低埋深； 断面下部较大，适合排除流量变化不大的大流量污水； 对土质的要求高，要求还土坚实。,马蹄形,各种断面形式的特点,底部较小，在小流量时可保证较大流速，适用于水量变化较大的场合；埋深大。 应用：合流制排水系统 显著缺点：制作、施工、养护复杂。,蛋形,各种断面形式的特点,可就地浇制或筑砌，根据需要可通过增加深度来加大排水量，施工比较灵活、方便。 应用：工业企业沟道、路面狭窄时排水沟道、排洪沟 缺点：容易淤积，静力学性能较差。,矩形,各种断面形式的特点,弧形流槽矩形,带低流槽矩形,拱顶矩形,矩形断面的改进形式,各种断面形式的特点,梯形断面适用于明渠。,梯形,管渠的断面形式选择原则,承受荷载时有较大的稳定性（静力学）； 不淤积，排水能力最大（水力学）； 管道单位长度造价应该最低（经济学）； 管道断面应便于冲洗和清淤（便于维护管理）,管渠材料的选择,排水管道材料的选择,合理选择排水管材排水系统设计的重要问题，主要从三方面进行综合考虑： 技术上的要求， 经济上的考虑， 市场供应情况。 总的原则： 在满足技术要求的前提下，尽可能就地取材，采用当地易于制作、便于供应和运输方便的材料，使工程费用降至最低。,根据污水性质选择管渠材料,(1)雨水采用钢筋混凝土管、渠或用浆砌砖、石等大型渠道； (2)排除生活污水及710的碱性废水可用铸铁管或砖渠，采用钢筋混凝土管时要做防腐处理。 (4)排除弱酸性废水（pH56），可用陶土管和砖渠。 (5)排除强酸性废水（pH5），可用耐酸陶土管和耐酸水泥砌筑的砖渠，采用钢筋混凝土管渠时必须做防腐处理。,根据埋设地点选择管渠材料,(1)压力管段采用金属管、钢筋混凝土管和预应力钢筋混凝土管； (2)在地震区、地质条件差及穿越铁路时，采用金属管； (3)一般地区的重力流管道常采用陶土管、混凝土管、钢筋混凝土管。,2.4 排水管渠系统上的构筑物,检查井、跌水井、水封井、溢流井、跳越井、冲洗井、潮门井、橡胶鸭嘴阀、雨水口、倒虹管、管桥、出水口。,2.4.1检查井,检查井，又称窨井，主要是为了检查、清通和连接渠道而设置的。,常设在（1）管渠交汇处；（2）方向转折处；（3）管道坡度改变处；（4）管道端面（尺寸、形状、材质）、基础、接口变更处；（5）直线管道每隔一定距离处；（6）特殊用途处（跌水井、防潮门等处）,2.4.1检查井,室外排水设计规范对检查井最大间距的要求,管径或净高大于2000m时，检查井的最大间距可适当加大。,2.4.1检查井,检查井的构造,检查井包括井基和井底、井身、井盖和井座3部分组成。,2.4.1检查井,检查井包括井基和井底、井身、井盖和井座3部分组成。,井底流槽的形式,在管渠转弯或几条管渠交汇处，为使水流畅通，流槽中心线的弯曲半径应按转角大小和管径大小确定，且不得小于大管的管径。,2.4.1检查井,检查井的构造,检查井包括井基和井底、井身、井盖和井座3部分组成。,2.4.1检查井,（1）井底材料采用低标号混凝土、碎石、卵石等（防沉降） （2）设半圆形或弧形的井底流槽，流槽直壁向上升展 （3）沟肩宽度不小于20cm（维修立足），0.020.05坡度坡向流槽（井内集水导流） （4）每隔适当距离(200m左右)或泵站或倒虹管前，井底做0.30.5m沉泥槽，有利于清淤和防止堵塞泵。,井底流槽高度要求： （1）污水管道检查井的流槽顶与上、下游管道的管顶相平，或与0.85倍大管管径处相平， （2）雨水管渠和合流管渠的检查井流槽顶可与0.5倍大管管径处相平。,检查井的井底,2.4.1检查井,检查井的井身,（1）井身材料可采用砖、石、混凝土或钢筋混凝土。 （2）井身的平面形状一般为圆形，但在大口径管道的连接和交汇处，可做成方形或矩形等。 （3）需要下人的检查井构造上可分为工作室、渐缩部和井筒三部分。井口直径不小于0.7米，工作区直径不小于1米，埋深允许时高度一般采用1.8米，渐缩部高度一般为0.60.8米。,2.4.1检查井,井盖和井座,检查井井盖可采用铸铁、钢筋混凝土或混凝土材料。在车行道上一般采用铸铁材料，为防止雨水流入，盖顶略高出地面。,2.4.1检查井,各种类型检查井,2.4.2跌水井,当上下游管段出现较大的落差(大于2m)时，一般检查井不再适用，改用跌水井连接。,跌水井是设有消能设施的检查井，它可以克服水流跌落时产生的巨大冲击力，宜设在直线沟段上。,2.4.2跌水井,竖管式跌水井,适用于管径小于400mm的管道， 用铸铁管将上游管道与井底流槽相连，并配以四通，迎水方向用木塞封堵。,2.4.2跌水井,阶梯式跌水井,适用于管径大于400mm的管道， 跌水部分为多级阶梯，逐步消能。为了防止跌水水流冲刷，阶梯板面必须固定。,2.4.3水封井,当工业废水中含有易燃的挥发性物质时，它的管道空间常出现爆炸性气体，为防止这种气体进入车间，在连接车间内、外管段的检查井中应设置水封，叫水封井。,水封井的作用：(1)阻隔易燃气体流通；(2)阻隔水面游火。,水封井的深度一般为0.25m,井上宜设通风管,井底设沉泥槽。,2.4.4溢流井,在合流管道与截留管道的交接处，设置溢流井以完成截留(晴天)和溢流(雨天)的作用。,截流槽式溢流井,截留槽顶与截流管道管顶相平,2.4.4溢流井,在合流管道与截留管道的交接处，设置溢流井以完成截留(晴天)和溢流(雨天)的作用。,溢流堰式溢流井,溢流井结构,上游合流干管,2.4.5跳跃井,一般用于半分流制排水系统，设在截留管道与雨水管道的交接处。可将初雨送至污水厂，大雨时则无任何截留。,跳跃井在上游水量大的时候，对上游水量无任何截留(不同于溢流井)。,2.4.6冲洗井,冲洗井一般适用于管径小于400mm的较小管道，冲洗管道长度一般为250m左右。,当污水在管道内的流速不能保证自清时，为防止淤积可设置冲洗井。,2.4.6冲洗井,人工冲洗井结构,2.4.7潮门井,为防止潮水或河水倒灌进排水管道，在排水管道出水口上游的适当位置应设置潮门井，潮门井是装有防潮闸门的检查井（单向）。,1:101:20,2.4.8橡胶鸭嘴阀,橡胶柔性止回阀，又叫鸭嘴阀。广泛应用于城市排水管渠和排洪体系中。100由橡胶材料制成 ，利用内外压差实现启闭。可用于需要止回阀的管道系统中，也可代替潮门井。,2.4.9雨水口,雨水口是在雨水管道或合流管道上收集地面雨水的构筑物。,设在交叉路口、路侧边沟的一定距离处以及设有道路边石的低洼地方。,雨水口的型式和数量应按汇水面积上所产生的径流量和雨水口的泄水能力来确定。,2.4.9雨水口,雨水口为雨水（合流）管渠的起点，通过连接管与街道排水管渠的检查井相连。 雨水口包括进水篦、井身（0.81.0m）、连接管3部分组成。,雨水口的构造,2.4.9雨水口,雨水口的设置要求： 能保证迅速有效地收集地面雨水。 雨水口的设置位置： 一般设在交叉路口、路侧边沟的一定距离处(截水点一般为2550米）、设有道路边石的低洼地方(汇水点)。 雨水口的数量和型式的选择： 按汇水面积上所产生的径流量和雨水口的泄水能力来确定。一般一个平篦雨水口每秒可排泄1530L/s的地面径流量。,雨水口的设置,2.4.9雨水口,截水点及来水量较小处： 单箅雨水口 汇水点及来水量较大处： 双箅雨水口 汇水距离较长，汇水面积较大的易积水地段： 三箅、四箅或联合雨水口 立交道路最低点： 十箅左右,雨水口的设置,2.4.9雨水口,雨水口在交叉路口的位置,迎水方向设雨水口,2.4.9雨水口,雨水口的分类,雨水口的分类,水箅在街道上的位置,按有无沉泥井,边沟雨水口,侧石雨水口,联合雨水口,落底式雨水口,不落底雨水口,2.4.9雨水口,边沟雨水口,进水箅与路面水平，与路面相平或略低数厘米。,2.4.9雨水口,侧石雨水口,2.4.9雨水口,联合雨水口,在水平路面和侧面均设置进水箅。,2.4.9雨水口,落底式雨水口,可截留进入雨水口的粗大物体。 用于路面较差、地上积秽很多的街道或菜市场等地方。 需要及时清理，卫生条件差。,2.4.9雨水口,雨水口与管道的连接,雨水口的底部以连接管和管道的检查井相连。当所要连接的管道直径大于800mm时，可不设检查井，而设连接暗井。,雨水口连接暗井,2.4.10 倒虹管,倒虹管的应用场合,排水管道有时会遇到障碍物，如河道、铁路、各种地下设施等。在管道必须为障碍物让路时，不能按照原有的坡度埋设，而是按下凹的折线方式从障碍物下通过，这种管道称为倒虹管。,2.4.10 倒虹管,倒虹管由进水井、管道及出水井组成。,2.4.10 倒虹管,倒虹管由进水井、管道及出水井组成。,2.4.10 倒虹管,进水井出水井管道溢流堰,倒虹管采用溢流堰控制水流。 当流量不大时，井中水位低于堰口，废水从小管中流至出水井；当流量大于小管容量时，井中水位上升，废水就溢过堰口通过大管同时流出。,折管式倒虹管,2.4.10 倒虹管,支管式倒虹管的施工养护要相对简易一些。,直管式倒虹管,2.4.10 倒虹管,1. 提高倒虹管内的设计流速：一般采用1.21.5m/s；如条件不允许，最小不宜低于0.9m/s，且不得小于上游管道流速。当管内流速不到0.9m/s时，应定期冲洗，冲洗速度不得小于1.2m/s。,2. 最小管径采用200mm；,3. 在进水井或靠近进水井的上游管道的检查井底部设沉淀槽；,4. 折管式倒虹管的上升管与水平线夹角应不大于30度。(防止管内淤积),防止倒虹管管内污泥淤积的措施,2.4.11 管桥,管道穿过谷地时，可以不变更的坡度而用栈桥或桥梁承托沟管，这种构筑物称为管桥。,管道在上桥和下桥处应设检查井，通过管桥时每隔4050m设检修口。上游检查井应有应急出水口。,2.4.12 出水口,管道出水口的位置和形式应根据出水水质、水体的水位及其变化幅度、水流方向、下游用水情况、边岸变迁(冲、淤)情况和夏季主导风向等因素确定，并要取得当地卫生主管部门和航运管理部门的同意。管,污水和受水水体需充分混合时，出水口常长距离伸入水体。,雨水出水口设在常水位以上。,出水口与河道连接处，一般设置护坡或土墙。,出水标高比水体水面高出很多时，应考虑设置单级或多级跌水设施。,2.4.12 出水口,采用护坡的出水口,2.4.12 出水口,采用挡土墙的出水口,2.4.12 出水口,江心分散式出水口,T形管,2.4.12 出水口,一字式出水口,2.4.12 出水口,八字式出水口,第三节 水污染控制工程的建设和设计程序,基本建设程序：,可行性研究阶段,计划任务书阶段,设计阶段,组织施工阶段,竣工验收交付使用,论证项目技术经济可行性,确定基建项目编制设计文件,设计图纸与概预算,项目实施,3. 1可行性研究阶段,可行性研究是论证基建项目在经济上、技术上等方面是否可行。如果论证可行，按照项目隶属关系，由主管部门组织计划、设计等单位，编制计划（设计）任务书。,3. 2计划任务书阶段,计划任务书是确定基建项目、编制设计文件的主要依据。计划任务书按隶属关系经上级批准后，即可委托设计单位进行设计工作。,3. 3设计阶段,排水工程设计工作根据工程的大小程度，可分为3个阶段（初步设计、技术设计和施工图设计）设计或两个阶段设计（初步设计和施工图设计）。,3. 3.1初步设计,内容： 设计文件应包括设计说明书、图纸、主要工程数量、主要材料设备数量及工程概算。 功能： 初步设计文件应能满足审批、控制工程投资和作为编制施工图设计、组织施工和生产准备的要求。,3.3.2技术设计,大中型基建项目，一般采用两阶段设计，重大项目和特殊项目，根据需要，可增加技术设计阶段。,3.3.3施工图设计,施工图应能满足施工、安装、加工及施工预算编制要求。设计文件应包括说明书、设计图纸、材料设备表、施工图预算。,3.4 组织施工阶段,建设单位采用施工招标或其他形式落实施工工作 。,3.5竣工验收交付使用阶段,建设项目建成后，竣工验收交付生产使用是建筑安装施工的最后阶段。未经验收合格的工程，不能交付生产使用。,
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