第二篇 排水工程.doc

第二篇 排水工程（P297）

第一章 总论

一、概述
1、排水工程任务：收集、输送污水至污水处理厂处理后排放或再利用
2、污水分类：生产（工业）废水（有机、无机）、生活污水（有机）、降水（雨）、城镇污水（生产、生活）
3、排水体制：
①分流制——生活污水、工业废水、雨水分别排放
②合流制——上述合用一条管路——简单的直流制
截流式
4、城市污水排水系统组成：
室内排水管道—室外排水管道—泵站及压力管道—污水处理厂—排水口
事故排水口
企业（工厂）排水系统—厂内管道—泵站、压力管道—废水处理站
雨水系统组成：
建筑物雨水管道—小区（工厂）雨水收集系统——道路雨水收集系统——排水口 排洪沟
5、排水规划及设计
符合城市规划、新建分流制、雨水就近排、工厂与城市关系、分散与集中治理、重力流排放、再生水回用（以物化为主P309）
设计：可研、任务书、设计（二段、三段）、总体布置（P305）
6、城市回用水系统
以城市二级生物处理后水为水源进行深度处理（以物化处理为主），产生的再生水可作工业用水、城市杂用生、景观用水、农业灌溉及水源补充。
即：相当于给水微污染 + 给水处理工艺
采用压力管路设计水源直至用户，其处理工艺（见P309）

第二章 排水管渠

一、排水管渠设计与计算
1、方案布置原则（技经比较、各种关系）（P312）
2、污水量的确定：居民（定额）、综合（居民和公共规划用）、工业、不同的变化系数（1.3～2.3）
居住区污水量
工业企业污水量 Q2=∑QN（含生产、生活）
总量： Q=Q1+Q2
3、管道水力计算
明渠无压流 谢才公式 R1/6 （P318）
R—水力半径 I—水力坡度 C—谢才系数 n—粗糙系数
① 充满度: 污水不满流 h/d(水深/管直径)（P251） 雨水满流
② 设计流速: 达设计流量充满度时流速＞0.6m/s
③ 最小管径：最小 300
④ 最小坡度：相应最小V时 0.002 0.003
⑤ 最大埋深：7～8M 土方量 经济性决定
⑥ 最小覆土：防冻、防荷载破坏
管道计算：由公式
已知：Q(n) 求D I（R h/D）（P320）
假设3个求其余2个 计算机 诺谟图表找
4、管道设计
① 平面布置：划分排水区界、干管、总干管、提升泵站、污水处理厂、排水出路、支管布置（地形、道路）（P322）截流干管岸边布置
② 排水泵站：中途、局部、控制埋深、低洼地提升，最终（至污水厂）
③ 设计管段：（两井之间）（P325）
q=q1(本段)+q2（转输）+q3（工业）
q1=Fq0 Kz （q0—比流量）
④ 管段衔接：（P325）
提升下游埋深，避免上游回水淤积
水面曲线平接（回水、埋深↓）、管顶平接（不产生回水、埋深↑）、跌水连接
电力、煤气、热水位于给水、排水管之上，给水在排水之上，并保证各管线之间的水平、垂直间距与建筑物距2.5～3.5m
⑤ 步骤：
总平面—支干管—设计流量—水力计算—绘制纵断平面图
二、雨水管渠系统
1、组成：雨水口—雨水管—检查井—出水口—水体
内容：暴雨强度计算（Q） 排水方式 管线 泵站 水力计算 管渠平面 纵断面
2、暴雨强度公式（小汇水面积雨量公式—不考虑降雨不均匀性）：
降雨历时 暴雨强度
q—单位时间内单位面积上降雨体积（L/S.hm2）
q与降雨历时有关，历时长时对应值将小于历时短时
也与设计频率（重现期）有关
降雨量 渗透量 径流量 汇水面积 频率与重现期
暴雨强度各地都有不同公式，规范中规定：
t—历时 p—重现期 A、c、n、b系数
设计频率与重现期： 根据已有雨量资料用数理统计方法作出频率曲线，根
据不同频率算出不同暴雨强度频率。
3、雨水管渠设计流量公式
Q=ΦqF Φ径流系数（径流量/降雨量）的综合值 F汇水面积
根据极限强度理论——均采用最大值
4、雨水管渠设计流量计算：
各管段暴雨强度及相应于该管段汇水面积的乘积再考虑径流系数（P336）
P随重现期不同而不同，对排水一般为0.5～3.0年，重要地区3～5年，而对城市防洪则有20～100年或↑
集水时间既考虑地面集水又考虑管渠内流行时间（折成系数）
5、管渠设计：
① 充分利用地形合理布置，就近重力流排入水体
② 平行于道路、人行或草地下面以利维修
③ 合理布置雨水口，排水通畅
④ 按满流设计，但考虑淤积，管道Vmin=0.75m/s 明渠Vmin=0.4m/s
但Vmax决定于明渠及管材类别（P341）
Dmin=300mm imin=0.003 管顶平接 覆土≥0.7m
⑤ 一般已知n(管材)Q求D、V、I（参照地面坡度i） 查诺谟图表求D、V试算后决定
⑥ 划分排水流域 设计管段 检查井 计算管段汇水面积（地形决定） 径流系数 重现期P 集水时间t1 管道地点埋深（冰冻）
计算单位面积径流量q0=qΦ(q暴雨强度)( P343) 支干管水力计算 绘制平面及纵剖面图
三、防洪设计
① 小汇水面积计算：通过数理统计频率曲线确定其某一频率下设计洪峰流量，进行防洪沟设计。重现期20～200Φ 设计频率（5%～0.5%）
② 防洪沟符合规划，利用天然地形，抗冲刷，人工护砌矩形或梯形明渠，水流顺畅，疏、导、护、防保护生命安全，属城市水力系统。
一般已知Q、i、n计算断面尺寸
四、合流制管渠系统
1、概念：同一管道排除生活污水、工业废水及雨水等。管线单一，投资维护省，但混合后溢入水体造成污染。
直流式合流制（水源充沛）——截流式合流制（带截流井）——分流制
不同地区不同排水制度，个别地区稀释水体量大，街区狭窄难于安排也可合流制。新建区——分流制。
2、布置特点：
直流式——古老，对水体污染
截流式——布置与水体平行干管 设溢流井 超过部分溢流入水体，其余部分入污水厂雨污全部处理——工程量大，不宜
3、截流管渠设计
① 截流井以前管渠流量计算
Q总=Q生+Q工+Q雨=Q早前+Q雨前
② 溢流井以后管渠流量
Q总=（n0+1）Q早前+Q雨后+Q早后
五、对环境影响
水质变化 对水体影响 对污水厂影响
改合流为分流 改直流合流为截流式合流 对逆流水适当处理
全建污水处理厂
注意合流制与分流制连线（P351）
六、管渠与附属构筑物
1、断面：圆形（水力性能好，过流量大） 梯形为主（雨水） 其它少用
2、材质：砼、钢筋混凝土、陶土、金属（少用）、塑料（玻璃钢加砂）
3、接口：柔性（沥青卷材、橡胶圈） 刚性（水泥、钢丝网水泥）
4、基础：砂土 枕基 带基
5、雨水口：截流井 检查井 跌水井 水封井 倒虹管 出水口

第四章 工业废水处理

一、废水性质及分类
1、有机：（可溶性 不溶性 易降解 难降解）化工、轻工、纺织、医药等
2、无机：重金属、酸碱盐、还原性无机物、机械加工、IT
各行业有各自特点
废水处理方法：物理方法（沉淀 过滤） 化学处理法（中和 氧化还原） 物理化学法（混凝 气浮 离子交换） 生物法（好氧 厌氧）
对不同的有机、无机废水选用不同的方法（组合）
二、酸碱废水处理
1、酸性废水（无机酸 有机酸）：浓度1~10% 化工电镀 冶金酸洗 除尘水
碱性废水（无机碱 有机碱）：浓度1~10% 造纸 印染 炼油
应尽量回收后处理
2、中和法
（1）直接中和法
对酸性废水可与碱性水直接中和或用中和剂——有石灰 石灰石 碳酸钠等固定床过滤中和
对碱性废水除与酸性水中和外还可用盐酸 硫酸 其中废酸 废碱等中和或用烟道气
自控仪器 中和池T=1.5~2.0h PH=7
（2）投药中和法 根据酸碱生成盐反应式计算其当量浓度相等时投药量，然后根据市场产品浓度不同进行换算其数量，再考虑不均匀系数。中和过程沉渣量由试验或公式确定。
中和剂
↓
废水——混合反应——沉淀——出水
↓污泥
（3）固定床过滤中和 固体碱性物（石灰石 白云石）滤层，碱性滤料消耗补充
（4）升流式膨胀中和过滤 碱性固体颗粒 底部进水 升流向上 滤层膨胀 摩擦表面脱落 变速膨胀滤池下小上大 滚筒式
三、化学沉淀法
向含可溶性金属离子废水中投加药剂，使其生成难溶的金属盐类沉淀。
投药后（去除金属离子，投加负离子化合物）使溶液处于饱和状态（mol/L＞溶度积常数）可产生沉淀析出作用，但药量不宜超过理论值20~50%，去除含金属离子（氢氧化物法 硫化物法 钡盐法等）或含P（高价金属离子盐）废水，按使用沉淀剂（药物）不同又分为：
1、氢氧化物沉淀法（P544）
投NaOH.Ca(OH)2与PH关系大
NaOH用于回收金属 Ca(OH)2用于浓度低不回收金属
但中性金属（Zn Pb Al等）尤应注意PH否则沉淀又溶解
2、硫化物沉淀法
硫化物溶度积常数小（比氢氧化物） 去除效果好 投药后生成金属硫化
物被去除 硫化钠 硫化钾 硫化氢
通常处理含汞废水PH=9~10（投石灰乳、硫化钠） 过量S投FeSO4去除
3、钡盐沉淀法
碳酸钡、氯化钡处理含六价铬废水，生成铬酸钡沉淀（PH4.5～5.0），过量钡投石膏沉淀。
四、氧化还原法
由氧化还原电位决定 以氢的氧化还原电位标准值为O(E0)在其前面的丢失电子为后者还原剂，在其后获得电子为氧化剂。
1、氧化法
常用氧化剂：氯气（Cl2） 漂白粉（CaOCl2） 次氯酸钠（NaOCl） ClO2 O3
H2O2 臭氧 高锰酸钾等
臭氧氧化法：装置多种 管式或板式 杀菌脱色 印染废水 含氰废水 成本高
H2O2氧化法：碱性条件下破坏甲醛 氰化物加催化剂 亚铁Fenton试剂
主要用于：氰化物 硫化物 醇 醛等及杀菌、脱色、除臭等。
含氰废水——氰酸盐（局部氧化法）后再完全氧化，但后者用量为前者1.1～
1.2倍）——CO2+N2（要求PH=10~11） 碱性氯化法
光氧化法：（紫外线+催化剂）在氧化剂参与下（H2O Cl2 O3） UV——
H2O2 UV——Cl2 UV——臭氧
电解氧化法：直流电场作用下阴阳极板上产生氧化还原反应，污染物质由
于带不同电荷向不同极板方向上运动。极板为不溶性（石墨）。
法拉第定线电解槽——回流式与翻腾式 单极板电路与双极板电路
用于含氰废水、含酚废水处理
2、还原法
（1）投加还原剂使污染物无害化：将六价铬还原为三价铬→Cr(OH)3↓
（PH2～3） （PH7～9）
还原剂：亚硫酸钠（高浓度） 硫酸亚铁（低浓度） （PH 2~3）
（2）电解法：可溶性电极（铁板）
阳极溶出亚铁离子
含铬废水——六价铬——三价铬（亚铁—三价铁）
阴极析出氢气使PH↑
注意极板钝化（倒换电极） 主反应与次生反应 电离
印染废水（电凝聚法）
五、气浮法
利用微细气泡的浮力将污染物（疏水悬浮物）带出液面，形成泡沫，实现
固液分离。
1、原理：污染物不易被水浸润，决定于界面张力（亲水↓疏水↑）
为维持泡沫稳定性，需适当投加表面活性剂。投加混凝剂（聚合铝、聚合
铁等），将乳（油）化稳定系脱稳破乳，压缩双电层，使其电性中和利于气泡黏附而上浮。投加浮选剂提高其疏水性，如肥皂、动物胶等。
2、用途：含油废水中油回收，回收造纸废水中有用物质（纤维）代替二沉池。气浮池表面负荷高↑、池容↓，浮渣含水率低，相当浓缩后，但电费↑管理维修复杂。
3、分类
电解气浮：电解槽内不溶性电极产生的气泡将污染物带至水面，气泡细小由
电极板块数间距决定 氧化作用
散气气浮：①扩散板（微孔陶瓷、塑料板）等形成气泡分散于水中（气泡较大），效果差。
②叶轮气浮法，负压吸入空气旋转打碎。
溶气气浮：加压溶气——空气过饱和——减压释放实现气浮，用途广。又分①全溶气 ②部分溶气 ③回流加压溶气。
溶气方式——水泵吸水管吸气（气蚀）、水泵压水管溶气（射流
器）、水泵空压机（溶气罐、释放器）
气浮池型式——平流（多用） 竖流（少用——电解、散气）（P561）
气浮法应用：石化行业为主 纺织早期用（二沉池），目前不用。
六、吸附法
吸附——相界面物质易富集 多孔材料
1、作用：物理吸附（范德华力） 化学吸附（化学键） 一般同时发生。
吸附剂比表面积大吸附力强 极性吸附剂易于吸附极性分子 吸附质溶解度↓吸附容易 PH影响（活性炭酸性＞碱性）
吸附平衡：吸附速度=解吸速度
吸附容量：单位重量吸附剂吸附 吸附质重量
吸附等温线：吸附容量在一定温度时 随平衡浓度变化曲线
吸附速度：单位重量吸附剂在单位时间吸附 吸附重量
2、吸附剂——活性炭（分子筛、树脂吸附等）
粉状炭 粒状炭（水处理炭） 多孔材料 比表面积500~2000m2/g 已有标准
活性炭再生：热再生 化学再生（电解、臭氧） 溶剂再生 生物再生
3、吸附工艺：
动态吸附（硫化床 移动床） 静态吸附（固定床）
固体床：常用降流式（反冲洗） 升流式（砂滤池） 单床式 多床串联式
移动床（升流式）：互动式 充分利用吸附容量 无冲洗 防乱床
流化床（升流式）：炭呈膨胀流化态 无反冲 连续进排炭 少用
静态试验决定穿透曲线，吸附带下移末端 污染物出现 直至与进水相同 应充分利用该部分容量
末端或深度处理采用 预处理重要
主要去除重金属 难降解可溶性染料 生物活性炭（生物曝气滤池）
七、工业废水的综合治理
无机：废水——调节——投药（混合）——沉淀（气浮）——排放
∟回收或排泥
有机：废水—调节—厌氧（水解酸化）—好氧（活性污泥 生物膜）—沉
淀—投药（混合）—沉淀—消毒—排放

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