環(huán)境工程學(xué)：水處理系統(tǒng)與廢水最終處置PPT課件.ppt

1、第四章 水處理系統(tǒng)與廢水最終處置本章內(nèi)容第一節(jié) 給水與排水第二節(jié) 再生水系統(tǒng)（本章重點(diǎn)）第三節(jié) 廢水的最終處置水處理工程系統(tǒng)給水工程系統(tǒng)：取水系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、輸配水系統(tǒng)排水工程系統(tǒng)：廢水收集系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)第一節(jié) 給水與排水城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)示意圖一、給水工程系統(tǒng)（一）供水管路系統(tǒng) 配水管網(wǎng)的布置 設(shè)計(jì)水量計(jì)算（二）給水處理系統(tǒng) 給水處理廠總體設(shè)計(jì) 給水處理廠工藝流程的選擇選擇廠址水廠總體布置附屬建筑物選擇工藝確定藥劑選擇消毒方法及設(shè)備輸水管網(wǎng) 輸水管是指從水源到水廠或從水廠到配水管網(wǎng)的管道。 管中流量沿程無(wú)變化。配水管網(wǎng) 將輸水管引來(lái)的水配送到用水區(qū)，供用戶使用。因此，在管網(wǎng)規(guī)劃布置時(shí)，應(yīng)根據(jù)

2、供水區(qū)域的建筑規(guī)劃、地形及用水單位的分布情況，使管網(wǎng)布滿全供水區(qū)，滿足各用戶的用水要求。 管中流量隨用水情況而變化。管網(wǎng)形式泵 站泵 站 (a)枝狀管網(wǎng) (b)環(huán)狀管網(wǎng) (c)綜合型管網(wǎng)管道布置 布置位置：沿道路或平行于建筑物，布置在綠化帶、人行道及慢車道下，滿足各種管線綜合規(guī)劃要求 埋設(shè)深度：管頂最小覆土深度不得小于土壤冰凍線以下015m，行車道下的管線覆土深度不宜小于07m。 管網(wǎng)的主干管布置在兩側(cè)用水量較大的地區(qū)，并以最短的距離向最大的用水戶供水 。 泵站調(diào)節(jié)構(gòu)筑物調(diào)節(jié)構(gòu)筑物有：清水池、管網(wǎng)高低水池或水塔。水塔是設(shè)在城市內(nèi)的高架貯水箱，用以調(diào)節(jié)供水與用水量間的不平衡及穩(wěn)定管網(wǎng)內(nèi)壓力。 管

3、網(wǎng)上的附屬設(shè)備（1）閥門及閥門井 在給水管道上要設(shè)置各種閥門來(lái)調(diào)節(jié)水量或進(jìn)行開閉控制，同時(shí)還要在適當(dāng)?shù)胤皆O(shè)置排水閥和排氣閥來(lái)保證系統(tǒng)正常運(yùn)行與維修，這里閥門都安裝在閥門井內(nèi)。（2）室外消火栓 在給水管網(wǎng)的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)要設(shè)置室外消火栓，以保證有火災(zāi)時(shí)消防車能就近取水補(bǔ)救。室外消火栓的安裝有地上式和地下式(設(shè)在室外消火栓井內(nèi))兩種。配水管網(wǎng)與輸水管渠布置1按水源的數(shù)目分類（1）單水源給水管網(wǎng)系統(tǒng)（2）多水源給水管網(wǎng)系統(tǒng) 圖1.5 多水源給水系統(tǒng)2按系統(tǒng)構(gòu)成方式分類（1）統(tǒng)一給水管網(wǎng)系統(tǒng)：同一管網(wǎng)按相同的壓力供應(yīng)生活、生產(chǎn)、消防各類用水。 系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資較少，管理方便。適用在工業(yè)用水量占總水量比例小，地

4、形平坦的地區(qū)。按水源數(shù)目不同可為單水源給水系統(tǒng)和多水源給水系統(tǒng)。 （2）分質(zhì)給水系統(tǒng)：因用戶對(duì)水質(zhì)的要求不同而分成兩個(gè) 或兩個(gè)以上系統(tǒng)，分別供給各類用戶。 可分為生活給水管網(wǎng)和生產(chǎn)給水管網(wǎng)等。 可以從同一水源取水，在同一水廠中經(jīng)過不同的工藝和流程處理后，由彼此獨(dú)立的水泵、輸水管和管網(wǎng)，將不同水質(zhì)的水供給各類用戶。分質(zhì)給水系統(tǒng) 采用此種系統(tǒng)，可使城市水廠規(guī)?？s小，特別是可以節(jié)約大量藥劑費(fèi)用和動(dòng)力費(fèi)用，但管道和設(shè)備增多，管理較復(fù)雜。 適用在工業(yè)用水量占總水量比例大，水質(zhì)要求不高的地區(qū)。 （3）分區(qū)給水系統(tǒng) 將給水管網(wǎng)系統(tǒng)劃分為多個(gè)區(qū)域，各區(qū)域管網(wǎng)具有獨(dú)立的供水泵站，供水具有不同的水壓。分區(qū)給水管網(wǎng)

5、系統(tǒng)可以降低平均供水壓力，避免局部水壓過高的現(xiàn)象，減少爆管的幾率和泵站能量的浪費(fèi)。分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng) 城鎮(zhèn)地形較平坦，功能分區(qū)較明顯或自然分隔而分區(qū)并聯(lián)分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng) a-高區(qū)；b-低渠；1-凈水廠；2-水塔； 地形高差較大或輸水距離較長(zhǎng)而分區(qū)串聯(lián)分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)a-高區(qū)；b-低區(qū)；1-凈水廠；2-水塔；3-加壓泵站 地形高差較大或輸水距離較長(zhǎng)而分區(qū)按照輸水方式分（1）重力輸水管網(wǎng)系統(tǒng) 無(wú)動(dòng)力消耗，運(yùn)行最為經(jīng)濟(jì)，但必須有合適的地形條件（如西安曲江水廠、南郊水廠等）（2）壓力輸水管網(wǎng)系統(tǒng) 清水池的水經(jīng)供水泵站加壓后進(jìn)入給水管網(wǎng)供應(yīng)各個(gè)用戶（有時(shí)需要多級(jí)加壓）2、管網(wǎng)布置的基本要求1）管網(wǎng)布置在整

6、個(gè)給水區(qū)域內(nèi)，在技術(shù)上要使用戶有足夠的水量和水壓。2）正常工作或在局部管網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)保證不中斷供水。3）定線時(shí)應(yīng)選用最短捷線路，并便于施工與管理。3、管網(wǎng)的布置原則（1）輸水管渠的布置 必須與城市建設(shè)規(guī)劃相結(jié)合、盡量縮短線路長(zhǎng)度，減少拆遷，少占農(nóng)田，便于管渠施工和運(yùn)行維護(hù)，保證供水安全； 選線時(shí)，應(yīng)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； 減少與鐵路、公路和河流的交叉； 管線避免穿越滑坡、巖層、沼澤、高地下水位和河水淹沒與沖刷地區(qū)，以降低造價(jià)和便于管理。（2）配水管網(wǎng)布置1）應(yīng)根據(jù)用水量要求合理分布于全供水區(qū)。2）必須安全可靠，局部管段事故，不能造成大面積停水。3）盡

7、可能以最短的距離到達(dá)主要供水區(qū)、大用戶。4）施工、運(yùn)行方便、盡量避免和其他構(gòu)筑物和管線沖突5）考慮分期建設(shè)的可能，留有充分發(fā)展余地。管網(wǎng)布置形式樹狀網(wǎng)樹狀網(wǎng)一般適用于小城市和小型工礦企業(yè)，這類管網(wǎng)從水廠泵站或水塔到用戶的管線布置成樹枝狀。樹狀網(wǎng)的供水可靠性較差，因?yàn)楣芫W(wǎng)中任一段管線損壞時(shí)，在該管段以后的所有管線就會(huì)斷水。樹狀網(wǎng)的末端，因用水量已經(jīng)很小，管中的水流緩慢，甚至停滯不流動(dòng)，因此水質(zhì)容易變壞，有出現(xiàn)渾水和紅水的可能。樹狀網(wǎng)中水錘作用損壞管線較嚴(yán)重。環(huán)狀網(wǎng)環(huán)狀網(wǎng)中，管線連接成環(huán)狀，當(dāng)任一段管線損壞時(shí)，可以關(guān)閉附近的閥門使和其余管線隔開，然后進(jìn)行檢修，水還可從另外管線供應(yīng)用戶，斷水的地區(qū)可

8、以縮小，從而供水可靠性增加。環(huán)狀網(wǎng)還可以大大減輕因水錘作用產(chǎn)生的危害。但是環(huán)狀網(wǎng)的造價(jià)明顯地比樹狀網(wǎng)為高。管網(wǎng)布置形式管網(wǎng)布置形式一般，在城市建設(shè)初期可采用樹狀網(wǎng)，以后隨著給水事業(yè)的發(fā)展逐步連成環(huán)狀網(wǎng)。實(shí)際上，現(xiàn)有城市的給水管網(wǎng)，多數(shù)是將樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)結(jié)合起來(lái)。在城市中心地區(qū)，布置成環(huán)狀網(wǎng)，在郊區(qū)則以樹狀網(wǎng)形式向四周延伸。供水可靠性要求較高的工礦企業(yè)須采用環(huán)狀網(wǎng)，并用樹狀網(wǎng)或雙管輸水到個(gè)別較遠(yuǎn)的車間。給水管網(wǎng)的布置既要求安全供水，又要貫徹節(jié)約投資的原則，為安全供水以采用環(huán)狀網(wǎng)較好，要節(jié)約投資最好采用樹狀網(wǎng)。二、 排水工程系統(tǒng)將污水、廢水和城市降水系統(tǒng)有組織地排除與處理的工程設(shè)施稱為排水系統(tǒng)。排

9、水系統(tǒng)通常由管道系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)組成。（一）污水收集系統(tǒng) 1、合流制排水系統(tǒng) 2、分流制排水系統(tǒng) 3、混合制排水系統(tǒng)（二）污水處理系統(tǒng)污水排出系統(tǒng)排水支管、干管、主干管及排水溝構(gòu)筑物等部分組成。建筑排水系統(tǒng)室外污水管渠系統(tǒng)排水管道系統(tǒng)上的附屬設(shè)備污水處理和利用構(gòu)筑物污水排入水體的出水口及事故排出口 排水管道系統(tǒng)示意圖1-排水管道；2-水量調(diào)節(jié)池；3-提升泵站；4-輸水管道（渠）；5-污水處理廠雨水排水系統(tǒng)用于收集徑流的雨水，并將其排入水體。一般是由建筑物的雨水管道系統(tǒng)和設(shè)備、居住小區(qū)或工廠雨水管渠系統(tǒng)、街道雨水管渠系統(tǒng)、排洪溝、雨水局部提升泵站和出水口等組成。雨水排出一般為重力流排出，必要時(shí)

10、設(shè)提升泵。工業(yè)廢水排水系統(tǒng)工業(yè)企業(yè)中，需要用管道將廠內(nèi)各車間及其他排水對(duì)象所排出的不同性質(zhì)的廢水收集起來(lái)，送至廢水回收利用和處理構(gòu)筑物。排水系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象生活污水工業(yè)廢水生產(chǎn)廢水生產(chǎn)污水降水排水管道系統(tǒng)1、排水管道系統(tǒng)的組成排水管道系統(tǒng)一般由廢水收集設(shè)施、排水管道、水量調(diào)節(jié)池、提升泵站、廢水輸水管（渠）和排放口等組成。如下圖所示。排水管道系統(tǒng)示意圖1-排水管道；2-水量調(diào)節(jié)池；3-提升泵站；4-輸水管道（渠）；5-污水處理廠2、排水管網(wǎng)系統(tǒng)的體制 排水系統(tǒng)的體制是指在一個(gè)地區(qū)內(nèi)收集和輸送廢水的方式，簡(jiǎn)稱排水體制（制度）。 它有合流制和分流制兩種基本方式。 1合流制 所謂合流制是指用同一種管渠收集

11、和輸送生活污水、工業(yè)廢水和雨水的排水方式。 根據(jù)污水匯集后的處置方式不同，又可把合流制分為下列三種情況： （）直排式合流制： 管道系統(tǒng)的布置就近坡向水體，分若干排出口，混合的污水未經(jīng)處理直接排入水體，我國(guó)許多老城市的舊城區(qū)大多采用的是這種排水體制。 特點(diǎn)：對(duì)水體污染嚴(yán)重，系統(tǒng)簡(jiǎn)單。這種直排式合流制系統(tǒng)目前不宜采用。 （）截流式合流制 ： 這種系統(tǒng)是在沿河的岸邊鋪設(shè)一條截流干管，同時(shí)在截流干管上設(shè)置溢流井，并在下游設(shè)置污水處理廠。 晴天和初降雨時(shí)污水污水處理廠排入水體或再利用 當(dāng)混合污水的流量截流干管的輸水能力， 特點(diǎn)：比直排式有了較大的改 進(jìn)，但在雨天時(shí)，仍有部 分混合污水未經(jīng)處理而直 接排放

12、，成為水體的污染 源而使水體遭受污染。 適用于對(duì)老城市的舊合流制 的改造 （）完全合流制 是將污水和雨水合流于一條管渠，全部送往污水處理廠進(jìn)行處理。特點(diǎn): 衛(wèi)生條件較好,在街道下，管道綜合也比較方便，但工程量較大，初期投資大，污水廠的運(yùn)行管理不便。因此，采用者不多。2分流制 所謂分流制是指用不同管渠分別收集和輸送生活污水、工業(yè)廢水和雨水的排水方式。 排除生活污水、工業(yè)廢水的系統(tǒng)稱為污水排水系統(tǒng) 排除雨水的系統(tǒng)稱為雨水排水系統(tǒng)。 根據(jù)雨水的排除方式不同，分流制又分為下列兩種情況：生活污水工業(yè)廢水污水廠排入水體或再利用（）完全分流制 既有污水管道系統(tǒng)，又有雨水管渠系統(tǒng) 雨水排入水體雨水排水系統(tǒng)污水

13、排水系統(tǒng)特點(diǎn)：比較符合環(huán)境保護(hù)的要求，但對(duì)城市管渠的一次性投資較大。適用于新建城市。（）不完全分流制 這種體制只有污水排水系統(tǒng)，沒有完整的雨水排水系統(tǒng)。各種污水通過污水排水系統(tǒng)送至污水廠，經(jīng)過處理后排 如城鎮(zhèn)的地勢(shì)適宜，不易積水時(shí)，或初建城鎮(zhèn)和小區(qū)可采用不完全分流制，先解決污水的排放問題，待城鎮(zhèn)進(jìn)一步發(fā)展后，再建雨水排水系統(tǒng)，完成完全分流制的排水系統(tǒng)。這樣可以節(jié)省初期投資，有利于城鎮(zhèn)的逐步發(fā)展。 入水體；雨水沿道路邊溝，地面明渠和小河，然后進(jìn)入較大的水體。（3）半分流制： 既有污水排水系統(tǒng)，又有雨水排水系統(tǒng)。 初降雨水污水廠排入水體或再利用后續(xù)雨水排入水體雨水排水系統(tǒng)雨水跳躍井 特點(diǎn)：可以更好

14、地保護(hù)水 環(huán)境，但工程費(fèi)用較大，目前使用不多。適用于污染較嚴(yán)重地區(qū)?；旌现?既有分流制，又有合流制，這種體制可稱為混合制。 第二節(jié) 再生水系統(tǒng)再生水的水源：經(jīng)過處理的工業(yè)廢水、城市集中污水處理廠二級(jí)處理出水、建筑和住宅小區(qū)生活污水。根據(jù)不同的再生水水源，可以將污水回用系統(tǒng)分為三類：工業(yè)廢水回用系統(tǒng)、城市污水回用系統(tǒng)、建筑和住宅小區(qū)回用系統(tǒng)。1、回用于工業(yè)回用途徑2、回用于農(nóng)業(yè)3、回用于城市用水工業(yè)冷卻循環(huán)水鍋爐補(bǔ)給水工藝用水農(nóng)業(yè)灌溉土地處理系統(tǒng)飲用水源綠化娛樂、景觀補(bǔ)水及消防4、回用于補(bǔ)充水源地表水地下水水回用的公共問題與環(huán)境問題何種組分是必須去除的，去除到什么程度？污水回用標(biāo)準(zhǔn)（美國(guó)EPA）

15、處理水平回用形式再生水質(zhì)量再生水監(jiān)測(cè)對(duì)距離的要求消毒的三級(jí)處理水城市回用食用作物的灌溉娛樂用人工湖pH69BOD510mg/L大腸桿菌無(wú)余氯1mg/LpH，每周一次BOD5每周一次大腸桿菌，每天余氯，連續(xù)至飲用水井15米消毒的二級(jí)處理水食用作物的灌溉非食用作物的灌溉景觀湖泊pH69BOD530mg/L大腸桿菌200mg/L余氯1mg/LpH，每周一次BOD5每周一次大腸桿菌，每天余氯，連續(xù)至飲用水井90米再生水在加利福利亞州的典型用途和應(yīng)用方法（部分）用途使用條件消毒的三級(jí)再生水消毒的二級(jí)再生水消毒的二級(jí)再生水不消毒的二級(jí)再生水公園、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、學(xué)校操場(chǎng)、住宅庭院噴灌、滴灌或地面灌溉不可用不可用不

16、可用限制通行的高爾夫球場(chǎng)、墓地、高速路的綠化帶噴灌、滴灌噴灌、滴灌噴灌、滴灌不可用限制公眾接觸的其他非食用植物區(qū)噴灌、滴灌噴灌、滴灌噴灌、滴灌不可用所有食用作物噴灌、滴灌不可用不可用不可用奧運(yùn)再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng) 目綠化沖廁、洗車、掃除景觀COD (mg/L)502020BOD5 (mg/L)1044總磷(以P計(jì))(mg/L)0.1凱氏氮(mg/L)10陰離子合成洗滌劑LAS(mg/L)0.3大腸菌群(個(gè)/L)333游離余氯(mg/L)用戶端0.2色度（倍）303030濁度NTU (mg/L)2055再生水的儲(chǔ)存儲(chǔ)存的必要性用水的時(shí)間性（日，月）農(nóng)業(yè)和景觀的灌溉灌溉水水質(zhì)指南（1）鹽堿化（2）特殊

17、離子的毒性（3）水的滲透特性工業(yè)冷卻水的循環(huán)與水質(zhì)穩(wěn)定冷卻對(duì)象熱交換器壓縮機(jī)組煉鋼、軋鋼化學(xué)反應(yīng)器發(fā)電機(jī)組開放式循環(huán)水冷卻原理1、水-氣間的接觸傳熱傳熱速率與雙膜厚度成反比。二、冷卻設(shè)備的種類與結(jié)構(gòu)冷卻池冷卻塔天然冷卻池噴淋冷卻池開放式冷卻塔風(fēng)筒式冷卻塔鼓風(fēng)式冷卻塔抽風(fēng)式冷卻塔混流式冷卻塔又稱涼水池 ，需要冷卻的水流入池內(nèi)，通過自然蒸發(fā)、輻射和對(duì)流傳熱逐漸將水冷卻到適當(dāng)再用的溫度。1）天然冷卻池 冷卻過程緩慢，效率低，溫差?。磺倚枰艽蟮馁A水池；缺點(diǎn)：池內(nèi)裝有水管、噴嘴或電動(dòng)噴水組件，由噴嘴把水噴到大氣中，從而增加了蒸發(fā)量。2）噴水冷卻池由噴嘴把水噴到大氣中，從而增加了蒸發(fā)量，即使在較小的水池

18、也能加速冷卻。優(yōu)點(diǎn)：水的消耗大，約為循環(huán)水量的1.0-5.0% ;易帶入周圍的雜質(zhì)。缺點(diǎn)：是一個(gè)塔型建筑，水氣熱交換在塔內(nèi)進(jìn)行，可以人工控制空氣流量來(lái)加強(qiáng)空氣與水的對(duì)流作用來(lái)提高冷卻效果。3)冷卻塔1、塔體 2、淋水裝置；3、填料 4、空氣5、接水盤 6、冷卻水7、熱水 8、排風(fēng)扇；9、熱空氣和水蒸汽按照循環(huán)水與空氣是否直接接觸，冷卻塔分為濕式（敞開式）、干式（密閉式）、干濕式（混合式）。占地面積小冷卻效果好優(yōu)點(diǎn)：干式冷卻塔是指水和空氣不直接接觸，冷卻介質(zhì)為空氣，空氣冷卻是在空氣器中實(shí)現(xiàn)的，只單純傳熱。干濕式冷卻塔是指熱水和空氣進(jìn)行干式冷卻后再進(jìn)行濕式冷卻。三、循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定性及其影響因素什么

19、是穩(wěn)定性水質(zhì)？水中的碳酸體系對(duì)水質(zhì)起著多方面的作用。當(dāng)水中的碳酸體系在某條件下處于平衡時(shí)，水中的堿度、pH、硬度及各離子態(tài)物質(zhì)均達(dá)到一平衡的定值。此時(shí)的水質(zhì)既不會(huì)出現(xiàn)碳酸鈣的沉淀傾向，也不會(huì)出現(xiàn)水中游離CO2對(duì)設(shè)備與管道的侵蝕傾向，此水質(zhì)為穩(wěn)定性水質(zhì)。水中的離子平衡：水質(zhì)穩(wěn)定性的判斷方法飽和指數(shù)法 IL=pH0- pHs 穩(wěn)定性指數(shù)法： IR=2pHs- pH20 極限碳酸鹽判斷法水質(zhì)穩(wěn)定的IR范圍6.06.5pH0為實(shí)際水溶液中的pH，pHs該溫度下碳酸鹽平衡體系中理論pH值，pH20為20度時(shí)碳酸鹽平衡體系中理論pH值。水質(zhì)穩(wěn)定的IL范圍0.250.3pHs：碳酸鹽平衡體系中理論pH值的計(jì)算水的pH在6.59之間時(shí)，水的堿度以碳酸鹽堿度為主：因?yàn)镃aCO3的溶度積有：KsCa2+CO32-(1)(2)(3)(4)對(duì)4式取對(duì)數(shù)：式中Ca2+，AlK為實(shí)際測(cè)量值。四、循環(huán)冷卻水穩(wěn)定性處理聚合磷酸