给排水科学与工程课程概论(完整版)

给排水科学与工程概论课件

消毒
03
污水处理技术
污水物理处理技术
去除大颗粒悬浮物和漂浮物，保护后续处理设备。
利用重力作用使固体颗粒沉降，达到固液分离的目的。
通过滤料层截留细小悬浮物和溶解物，提高水质。
调节水质、水量，稳定处理效果。
格栅与筛网
沉淀池
过滤
调节池
利用好氧微生物降解有机物，如活性污泥法和生物膜法。
好氧生物处理
厌氧生物处理
给排水科学与工程概论课件
目录
contents
给排水科学与工程概述给水处理技术污水处理技术给排水系统设计与优化给排水科学与工程实践案例
01
给排水科学与工程概述
定义
给排水科学与工程是一门研究水资源的开发、利用、保护和治理的综合性学科，主要涉及给水工程和排水工程两大领域。
解释
给水工程指的是为居民和企事业单位提供生活和生产用水的系统工程，而排水工程则是负责收集、输送、处理和处置污水、废水，使其达到国家排放标准的工程。
设计原则
根据当地水质特点和环保要求，采用适当的处理工艺，确保出水水质达到国家标准。同时，考虑工程投资和运行成本，优化工艺流程和设备配置。
某城市给水处理厂设计案例
某污水处理厂运行管理案例
案例概述：某污水处理厂运行管理案例，主要介绍污水处理厂的运行管理原则、工艺控制和设备维护等方面的内容。
某区域给排水系统规划案例
污泥处理与处置
排水系统设计
分析给排水系统的能耗状况，提出节能降耗的措施。
系统能耗分析
水质安全保障
管网优化改造
智能化管理
研究新型的水处理技术，提高供水水质和污水处理效率。
针对老旧管网，提出合理的改造方案，提高系统的稳定性。

给排水科学与工程概论课件第5章(五)

• 2）干式报警阀。工作原理与湿式报警阀基本相同；不同之处在于湿式报警阀阀板上面的总压力为管网中的有压水的压强引起，而干式报警阀则由阀前水压和阀后管中的有压气体的压强引起。
• 因此，干式报警阀的阀板上面受压面积要比阀板下面积大 8倍。
• （3）水流报警装置
• 1）水力警铃。主要用于湿式自动喷水灭火系统，装在报警阀附近。水力警铃不得由电动报警装置取代。
• 1）湿式报警阀。工作原理：湿式报警阀平时阀瓣前后水压相等，由于阀瓣的自重和阀瓣前后所受水的总压力不同，阀瓣处于关闭状态。发生火灾时，闭式喷头喷水，由于水压平衡小孔来不及补水，报警阀上面水压下降，此时阀瓣前水压大于阀瓣后水压，于是阀瓣开启，向立管及管网供水，同时水沿着报警阀的环形槽进入延时器、压力开关机水力警铃等设施，发出火警信号并起动消防泵。
• 5.3.2.2 闭式自动喷水灭火系统
• 1、系统类型
• （1）湿式自动喷水灭火系统
• 由湿式报警阀组、闭式喷头、水流指示器、控制阀门、末端试水装置、管道和供水设施等组成。系统的管道内充满有压水，一旦发生火灾，喷头动作后立即喷水。
• 1）工作原理：
•
火灾发生的初期，建筑物的温度随之不断上升，当温
• 重复启闭预作用系统的组成和工作原理与预作用系统相似，不同之处是重复启闭预作用系统采用了一种既可输出火警信号，又可在环境恢复常温时输出灭火信号的感温探测器。
• 缺点：造价高，一般只适用于灭火后必须及时停止喷水，要求减少不必要水渍的建筑。
• 2、闭式自动喷水灭火系统的主要部件
• （1）闭式喷头
• 高压消防水泵、临时高压消防水泵，各个工作消防泵均应有独立的吸水管从消防水池（或市政管网）直接取水，保证供应火场用水。

给排水科学与工程概论课件第4章(中)

二级处理活性污泥法 SS去除率(70%~90%)
二级处理活性污泥法 BOD5去除率(65%~95%)
二级处理生物膜法 SS去除率(60%~90%)
二级处理生物膜法 BOD5去除率(65%~90%)
从污水中分离密度较大的无机颗粒（泥沙、煤渣），保护水泵和管道免受磨损。
曝气沉砂池是在长方形水池的一侧通入空气，使污水旋流运动，把相对密度较大的颗粒甩向外层并下沉，相对密度较小的颗粒旋至水的中心部位随水带走。
MLVSS =Ma + Me + Mi
Ma
微生物
Me
Mi
MLVSS MLSS
Mii
在表示活性污泥活性部分数量上，
本指标两项非活性物质，表示的仍是活性污泥量的相对值。
三、活性污泥微生物
微生物种类及其作用
活性污泥微生物是由细菌、真菌、原生动物及后生动物等多种生物群体组成的一个小的生态系。
200×
活性污泥絮凝体显微结构
600×
二、活性污泥的形态、组成及评价指标
活性污泥的形态
正常的活性污泥
不正常的活性污泥
颜色
黄褐色、土黄色
气味土腥味（城市污水）
粒径
0.02～0.2 mm
比表面积
20～100 cm2/mL
含水率
99%以上
相对密度 1.002～1.003 g/m3
供氧不足或厌氧供养过多或营养不足
解氧； ②混合搅拌的作用，使微生物和污染物充分接触，强化生化反应的传质过程。主要分类：鼓风曝气装置和机械曝气装置。鼓风曝气装置组成：鼓风机房和布气系统、曝气装置
5.污泥回流系统功能：维持曝气池内污泥浓度相对平衡；组成：由回流污泥泵、回流污泥管道或渠道组成；

给水排水工程科学工程概论

研究流体在管道中的输送规律，优化管道设计和运行管理。
环境科学
生态水文学
研究水文循环与生态系统的相互作用，探讨水资源的可持续利用。
水环境化学
研究水体中污染物的化学性质和行为，评估水环境质量，预测水体富营养化等环境问题。
ABCD
土壤水文学
研究土壤水分的运动规律，预测土壤侵蚀和土地盐碱化等环境问题。
维护水环境健康
给水排水工程在保障水质安全的同时，也承担着污水治理和雨水排放的任务，对于保护水环境、维护生态平衡具有重要意义。
给水排水工程的历史与发展
古代给水排水工程
古代的给水排水工程主要依靠自然条件和简易设施，如挖掘井水、修建简易排水沟等。
近代给水排水工程
随着工业革命和城市化进程的加速，近代给水排水工程逐渐兴起，建设了大规模的供水系统和污水处理系统。
微生物检测技术
发展微生物检测技术，提高检测灵敏度和特异性，为水质监测和废水排放提供技术支持。
给水排水工程实践案
05
例
城市给水工程案例
北京奥运ห้องสมุดไป่ตู้供水保障工程
通过新建和改造供水设施，提高城市供水能力和安全性，满足奥运会期间大量用水需求。
上海市青草沙水源地工程
通过建设取水设施和输水管线，解决上海市供水水源问题，提高城市供水水质和水量。
城市排水工程案例
北京市污水处理与再生水利用工程
通过建设污水处理厂和再生水厂，提高城市污水处理能力和再生水利用水平，改善城市水环境质量。
上海市白龙港污水处理厂三期工程
通过扩建污水处理厂规模和改进处理工艺，提高城市污水处理能力和排放标准。
农村给水排水工程案例
河北省农村饮水安全工程

给排水科学与工程课程概论

年为83.4％，2000年为68.8％。2003年农业用水（含林业、湿地等）占总用水量的比重已由1980年的83.4%下降到 64.5%，2005年为63.6％。多采取传统的大水漫灌方式，目前我国农业用水的有效利用率仅为40%左右，远低于欧洲等发达国家70%至80%的水平。
<>
水的社会循环：人们为了生活和生产需要，从天然水体取水，经适当处理后，满足人们生活和生产使用，用过的水又排回天然水体，这就是水的社会循环。
0.023%
河水 0.0001%
大气水蒸汽 0.001%
土壤含水 0.0049%
%
盐水湖
0.0077%
地球上水的分布
对人类有益而又比较容易开发利用的淡水储量为400万 km3,仅占地球水量的0.3％。淡水与人类的关系最密切, 并且具有经济利用价值, 虽然在较长时间内可以保持平衡, 但在一定时间、空间范围内, 其数量却是有限的, 并非取之
城市水工程概论
课程概述
课程性质：专业选修授课学时：24学时，课堂授课上课教材：给排水科学与工程概论，李圭白主编，
中国建筑工业出版社，2009.
参考书籍：
《给水工程》（第四版），严煦世等编，中国建筑工业出版社，1999
《排水工程》，孙慧修主编，中国建筑工业出版社， 2000.
《建筑给水排水工程》，王增长主编，中国建筑工业出版社，2000.
2、天然水的特点与化学组成由于水是一种很好的溶剂，因此在循环过程中于其它物质
接触时，或多或少地溶解它们，所以天然水中几乎包含了周期表中的所有元素。各地天然水的组成也不尽相同。
<>
水分类型大气水海洋水冰川和冰帽河水淡水湖盐水湖土壤水地下水生物体内水总量

给排水科学与工程概论课件第3章(上)

一、天然水中的杂质
天然水中所含成分包括溶解的以及混合在水中的各种无机物、有机物以及有机体。
1. 按杂质的来源性质分：
无机物: 气体、泥沙、粘土、各种溶解盐类，如造成浊度的泥沙微粒，造成硬度、水垢的钙、镁盐，影响使用的铁、锰等。
有机物（生物体）：如粪便、使水带有色度的腐植酸、使水具有臭味的酚、藻类、细菌等。
4.海水
海水含盐量特别高，是其显著特点，总含盐量约35g/L左右，其中主要是氯化物，海水不能作为居民生活饮用水和工业用水，但海水可直接作为工业冷却水。
四、用户对水质的要求—水质标准
（一）、生活饮用水水质标准
生活饮用水水质标准是根据水质对人类健康的影响制定的。
饮用水水质标准实际是对原水加上所预定的水质目标。
水质标准是确定水处理工艺或排放要求的主要依据。
全世界具有国际权威性、代表性的饮用水水质标准世界卫生组织(WHO)的《饮用水水质准则》
欧盟(EC)的《饮用水水质指令》
美国环保局(USEPA)的《国家饮用水水质标准》
27
水质标准的不断修订是人类对水质认识的不断深化和发展
可怕的微生物污染(19世纪前)
溶解杂质：以溶解状态存在水中的杂质，一些低分子和离子，颗粒 ﹤1 nm 。
低分子主要是O2、CO2、H2S、N2 。离子主要有：
阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、 Mn2+、Cu2+……………
阴离子：HCO3-、 SO42- 、 Cl-、HSiO3-、 CO32-、NO3-………（来源于矿物质的溶解或有机物的分解）
（1）细菌学指标（2）毒理学指标（3）感官形状和一般化学指标（4）放射性指标

给排水科学与工程概论__给水排水管道系统

镀锌钢管存在锈蚀问题，影响水质和使用年限，已经停止在饮用水方面的应用，主要用于消火栓和自动喷水灭火系统。生活用水采用的镀锌钢管为内衬聚乙烯或聚丙烯的镀锌钢管。
镀锌钢管衬塑有两种方式，一种是内部衬涂聚乙烯，另一种是在薄镀锌钢管内部挤压聚乙烯管。前一种方式涂衬层既不容易粘牢，也不容易衬匀；后一种方式效果较好，钢塑复合管的连接管件内部，也都衬有聚乙烯。
从水源至城镇水厂或工业企业自备水厂的输水管渠的设计流量，应按最高日平均时供水量加自用水量确定。当长距离输水时，输水管渠的设计流量应计入管渠漏失水量。
向管网输水的管道设计流量，当管网内有调节构筑物时，应按最高日最高时用水条件下，由水厂所负担供应的水量确定；当无调节构筑物时，应按最高日最高时供水量确定。
• 承插式预应力混凝土管的自重较大，材质脆，在运输及安装时需加强保护。另外，在管网中尚无相应的管件配备。
2、外观检查与胶圈选择
• （1）外观检查
• （2）橡胶圈的选择
3、管道安装
• 承插式钢筋混凝土管是靠挤压在环向间隙内的橡胶圈来
钢管及接口
钢管常用于长距离输水管道及城市中的大口径给水管道，室内管道及各种工艺管道也常用钢管做为管材。钢管的强度及抗应变性能比铸铁管和预应力混凝土管均强，同时接口简便。但钢管成本高，耐腐蚀性差。
⑤.建设投资省管网建设费用占总费用的50%-70%，管材的价格占管道综合工
程50%以上。 ⑥.使用寿命长
管网扩建对城市交通、环境产生很大影响，一般按永久性工程设施进行设计。
3.5 管道材料金属管材
1）钢管直缝焊接钢管螺旋焊接钢无缝钢管不锈钢管镀锌钢管
2）铸铁管
灰口铸铁管球墨铸铁管
给水管网的布置应满足以下要求：

给排水科学与工程概论课件第2章(中)

《给水排水工程概论》课件
2.4.1 给水管道系统设计内容、方法和要求
• 1.输水管渠、配水管网的布置与定线 • 2.设计用水量计算 • 3. 初步确定管道管径 • 4. 管网水力计算 • 5. 确定水泵扬程和水塔高度 • 6. 水量调节构筑物（清水池、水塔）容积计算
《给水排水工程概论》课件
2.4.1 给水管道系统设计内容、方法和要求
(6) 环绕式：沿四周布置主干管，将各干管的污水截流送往污水厂集中处理，这样由分散式发展成环绕式布置。
1 2
3
4
5
6 河
1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4.主干管 5.污水厂 6.出水口
《给水排水工程概论》课件
2.4 给水排水管道系统设计内容、方法和要求
• 2.4.1 给水管道系统设计内容、方法和要求 • 2.4.2 污水管道系统设计内容、方法和要求
• 4.管径计算
– 管径应按管段计算流量确定：
D 4q
v
– 流速要从技术和经济两方面来考虑：
• 技术方面：最大流速（2.5-3m/s）和最小流速（0.6m/s）
• 经济方面：经济管径和经济流速
《给水排水工程概论》课件
2.4.1 给水管道系统设计内容、方法和要求
• 5.水头损失计算
– 在给水管网计算中，主要考虑沿程水头损失，忽略局部水头损失。
居住区生活污水生活污水设计流量
工业企业生活污水及淋浴污水
工业废水设计流量
2 污水设计流量的确定
生活污水设计流量
１、居住区生活污水设计流量计算
Q1
=
n 24
N KZ ×3600
式中：Q1——居住区生活污水设计流量，L/s； n——居住区生活污水定额L/(d.人)），按《室外排水设计规范》选用，欧洲的典型值为