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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20～1 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: 经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
一般处理含汞废水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
常见氧化剂: 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) , 当前不用。
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~ m2/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: 常见降流式( 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