第10章 给排水工程.ppt

第10章 给排水工程,给水工程,排水工程,简述,给排水工程是城市基础设施的一个组成部分。城市人均耗水量和排水处理比例，反映出一个城市的发展水平。为保障人民生活和工业生产，城市必须具有完善的给水和排水系统。,给水排水工程,城市公用事业和市政工程的给水排水工程,工业企业大中型生产的给水排水及水处理工程,建筑给水排水工程,给水工程包括城市给水和建筑给水两部分。前者解决城市区域供水问题；后者解决一栋具体的建筑物的供水问题。,10.1.1 城市给水,一、城市给水系统的组成 城市给水主要是供应城市所需的生活、生产、市政（如绿化、街道洒水）和消防用水。由于水源的远近，城市给水系统的组成部分略有不同：,城市给水系统示意图地面水源,1、远离水源的城市,2、靠近水源的城市,城市给水系统示意图地下水源,城市给水工程规划规范（GB 50282-98）,城市给水系统的分类,斗槽式取水构筑物,江心桥墩式取水构筑物,按水源性质分类：地面水给水系统和地下水给水系统；按给水方式分类：重力给水系统和压力给水系统：按服务对象分类：城镇给水系统和工业给水系统。,地面水给水系统：取用地面水时给水系统比较复杂，须建设取水构筑物，从江河取水，由一级泵房送往净水厂进行处理。处理后的水由二级泵房将水加压，通过管网输送到用户。地下水给水系统：取用地下水的给水系统比较简单，通常就近取水，且可不经净化，而直接加氯消毒供应用户。重力给水系统：当水源位于高地且有足够的水压可直接供应用户时，可利用重力输水。以蓄水库为水源时，常采用重力给水系统。压力给水系统：压力给水系统是常见的供水系统。还有一种混合系统，即整个系统部分考压力给水，部分考重力给水。,城镇给水系统：大城市中的工业生产用水，如水质和水压与生活饮用水相近或相同，可直接由城镇管网供给。如要求不同，可对用水量大的工厂采取分质和分压给水，以节省城镇水厂的建造和运转管理费用。小城镇中的生产用水在总水量所占比重不大，一般只设一个给水系统。工业给水系统：一般情况下，城市内的工业用水可由城市水厂供给，但如工厂远离城市或用水量大但水质要求不高，或城市无法供水时，则工厂自建给水系统。一般工业用水中冷却水占极大比例，为了保护水源和节约电能，要求将水重复利用，于是出现直流式、循环式和循序式等系统，这便是工业给水系统的特点。,城市给水系统根据城市的历史、现状和发展规划、其地形、水源状况和用水要求等因素分类：,区域给水系统,循环和循序给水系统,分区给水系统,分压给水系统,分质给水系统,统一给水系统,1、统一给水系统：当城市给水系统的水质，均按生活用水标准统一供应各类建筑作生活、生产、消防用水，则称此类给水系统为统一给水系统。适用范围：新建中、小城市、工业区或大型厂矿企业中用水户较集中、地形较平坦，且对水质、水压要求也比较接近的情况。,2、分质给水系统:当一座城市或大型厂矿企业的用水，因生产性质对水质要求不同，特别对用水大户，其对水质的要求低于生活用水标准，则适宜采用分质给水系统。特点：分质给水系统可以是同一水源，经不同处理，以不同的水质和压力供应工业和生活用水；或是以不同水源，如地面水经沉淀后供工业生产用水，地下水经加氯消毒供给生活用水等。优点：因分质供水而节省净水运行费用；缺点：需设置两套净水设施和两套管网，管理复杂。故选用时应作技术、经济分析和比较。,3、分压给水系统：当城市或大型厂矿企业用水户要求水压差别很大，若按统一供水（压力相同），将造成高压用户压力不足而增加局部增压设备，而增加管理工作量，能耗大。,分压给水可以采用并联和串联分压给水系统。,并联分压给水系统根据高、低压供水范围和压差值由泵站水泵组合完成。串联分压仍多为低区给水管网向高区供水并加压到高区管网，而形成分压串联。,4、分区给水系统：分区给水系统是将整个系统分成几个区，各区之间采取适当的联系，而每区有单独的泵站和管网。分区原因：技术上，为使管网的水压不超过水管能承受的压力。因一次加压往往使管网前端的压力过高，经过分区后，各区水管承受的压力下降，并使漏水量减少。经济上，分区后降低供水能量费用。,适用范围：给水区范围很大、地形高差显著或远距离输水。,5、循环和循序给水系统：循环系统：是指使用过的水经过处理后循环使用，只从水源取得少量循环时损耗的水，这种系统采用较多。,循序系统：是在车间之间或工厂之间，根据水质重复利用的原理，水源水先在某车间或工厂使用，用过的水又到其他车间或工厂应用，或经冷却、沉淀等处理后再循序使用。这种系统不能普遍应用，原因是水质较难符合循序使用的要求。,6、区域给水系统：这是一种统一从沿河城市的上游取水，经水质净化后，用输、配管道送给沿该河诸多城市使用，是一种区域性供水系统。这种系统因水源免受城市排水污染，水源水质是稳定的，但开发需要投资大。7、中水系统：“中水”一词来源于日本，因其水质介于给水（上水）和排水（下水）之间，故名中水。建筑中水系统：是将建筑或小区内使用后的生活污水、废水经适当处理后回用于建筑或小区作为杂用水的供水系统，它适用于严重缺水的城市和淡水资源缺乏的地区。,二、城市给水系统的设计 城市给水系统设计的主要准则是：1、保证供应城市的需要水量；2、保证供水水质符合国家的卫生标准；3、保证不间断地供水、提供规定的服务水压和满足城市的消防要求。,各种给水系统的管网：输水管路的功能是把水源的水量输送到净水厂，当净水厂远离供水区时，从净水厂至配水管网间的干管也可作为输水管考虑。而配水管网则是把经过净化水量配送给各类建筑使用。配水管网有干管和支管之分，为了保证供水可靠和便于灵活调度，大中城市或大型厂矿企业配水干管都布置成环形，但在小城市也可布置成树枝状。,10.1.2 建筑给水,一、建筑内部给水工程 建筑给水是为工业与民用建筑物内部和居住小区范围内生活设施和生产设备提供符合水质标准以及水量、水压和水温要求的生活、生产和消防用水的总称。它包括：输送、净化等给水设施。供给居住小区范围内建筑物内外部生活、生产、消防用水的给水系统包括：建筑内部给水系统；居住小区给水系统。,1、建筑内部的给水工程：是将城市给水管网或自备水源给水管网的水引入室内，经配水管送至生活、生产和消防用水设备，并满足各用水点对水量、水压和水质的要求。,1,2,3,4,5,6,水表节点,给水管道,引入管,给水附件,配水设施,增压和贮水设施,给水系统组成,1阀门井；2引入管；3闸阀；4 水表；5水泵；6 逆止阀；7干管；8 支管；9浴盆；10 立管；11水龙头；12 淋浴器；13洗脸盆；14 大便器；15洗涤盆；16 水箱；17进水管；18 出水管；19消火栓；A 入贮水池；B 来自贮水池,引入管为建筑物的总进水管，与室外供水管网连接。一般建筑引入管可以只设一条，从建筑物中部进入。不允许间断供水的建筑，应从室外环状管网不同管段引入。,.引入管（进户管）,引入管上水表及其前后设置的阀门和泄水装置的总称。,水表,2.水表节点,旁 通 管,水表,阀门,阀门,泄水口,水表节点,给水管道系统包括：干管、立管、支管、分支管。,立管,干管,.给水管道,双壁波纹管,钢塑复合管,PVC,PPR,.给水附件,给水附件指给水管道上的调节水量、水压、控制水流方向、改善水质。关断水流，或检修用的各类阀门和设备。包括阀门和管路附件。,蝶 阀,截止阀,闸阀,.配水设施,即用水设施或配水点。生活、生产和消防给水系统其管网的终端用水点上的设施即为配水设施。,水龙头,.增压和贮水设备,当室外供水管网的水压、水量不能满足建筑用水要求，或建筑物内部对供水的稳定性、安全性有要求时，必须设置各种附属设备，起调节水量、升压、贮水等作用。如：水泵、气压给水装置、水池、水箱等。,SK型水循环真空泵,NB型凝结水泵,消防气压给水设备,建筑内部给水方式,1F 100KPa 2F 120KPa,增加1层，增加40KPa 3F 160KPa 4F 200KPa,给水系统压力估算,建筑内部给水方式：,1.直接给水方式；2.设水箱的给水方式；3.设水泵的给水方式；4.设水泵和水箱的给水方式；5.气压给水方式；6.分区给水方式；7.分质给水方式；8.高层建筑必须在垂直方向分成几个区，采用分区供水的系统。,当室外给水管网的水量、水压一天内任何时间都能满足室内管网的水量、水压要求时采用。,依靠外网压力给水,（1）直接给水方式,适用范围：室外管网水压周期性变化大，短时间不能保证建筑物上层用水要求时采用。优点：横干管设在底部，充分利用外网水压，可简化防冻、防漏措施。缺点：水箱水用尽，用水器具水压会受到外网压力影响。,（2）单设水箱的给水方式,水表,止回阀,泄水管,水箱,依靠外网压力给水,适用范围：室外给水管网的水压经常不足时采用。建筑内用水量大且较均匀时，可用恒速水泵供水；建筑内用水不均匀时，宜采用一台或多台水泵变速运行供水，以提高水泵的工作效率。,（3）单设水泵的给水方式,适用范围：室外给水管网水压经常性低于或周期性低于建筑内部给水管网所需水压，而且建筑物内部用水又很不均匀的情况。水泵的吸水管直接与外网连接，外网水压高时，由外网直接供水；外网水压不足时，水泵增压供水，并利用高位水箱调节流量。,（4）设置水泵和水箱的联合给水方式,设置水泵和水箱的联合给水方式,在给水系统中设置气压给水设备，利用该设备的气压水罐内气体的可压缩性，升压供水。气压水罐的作用相当于高位水箱，其位置可根据需要设置在高处或低处。适用范围：室外给水管网压力低于或经常不能满足建筑内给水管网所需水压，室内用水不均匀，且不宜设置高位水箱采用。,（5）气压给水方式,气压给水方式,高层建筑应采用竖向分区供水方式。卫生器具给水配件承受的最大工作压力，不得大于0.6MPa。,（6）分区供水的给水方式,根据所需的不同水质，分别设置独立的给水系统。饮用水给水系统，供饮用、烹饪、盥洗等生活用水，水质符合“生活饮用水卫生标准”。杂用水给水系统，水质较差，仅符合“生活杂用水水质标准”，只能用于建筑内冲洗便器、绿化、洗车、扫除等用水。,（7）分质给水方式,室外给水管网,饮用水给水系统,杂用水给水系统,水处理设备,室外排水管网,分质给水方式,建筑给水给水管网的布置与敷设,给水管网的干管呈枝状或环状布置 小城镇和小型工业企业一般采用枝状管网。大中型城市、大工业区和供水要求高的工业企业内部，多采用环状管网布置。,建筑给水计算及增压贮水设备,建筑内部给水所需的水压、水量是选择给水系统中增压和水量调节、贮存设备的基本依据。给水系统的水压：应保证配水最不利点（通常位于系统的最高、最远处）具有足够的流出水头。建筑内给水的水量包括：生活用水、生产用水和消防用水三部分。,生活用水量：受当地气候、生活习惯、建筑物使用性质、卫生器具和用水设备的完善程度以及水价等多种因素的影响，故用水量不均匀。生活用水量可根据国家制定的用水定额查算。生产用水量：一般比较均匀，可按消耗在单位产品上的水量或单位时间内消耗在生产设备上的水量计算确定。消防用水量：大而集中，与建筑物的使用性质、规模、耐火等级和火灾危险程度等密切相关，建筑内消防水量应按需要同时开启的消防用水灭火设备用水量之和计算。,10.2.1 城市排水 一、城市排水系统,从总体看，城市排水系统由收集（管渠）、处理（污水厂）和处置三方面的设施组成。通常所说的排水系统往往狭义地指管渠系统，它由室内设备、街区（庭院和厂区）管渠系统和街道管渠系统组成。城市排水系统1、排水管渠系统的组成；2、污水处理厂的组成；3、城市排水系统规划原则和要点。,排水管渠系统的组成,污水处理厂的组成 城市污水在排放前一般都先进入处理厂处理。处理厂由处理构筑物（主要是池式构筑物）和附设建筑物组成，常附有必要的道路系统、照明系统、给水系统、排水系统、供电系统、电讯系统和绿化场地。处理构筑物之间用管道或明渠连接，一般还有一个测流量的设施。污水处理厂的复杂程度随处理要求和水量而异。污水处理厂的厂址一般应设于污水能自流入厂内的地势较低处并位于城镇水体下游，与居民区有一定隔离带，主导风向下方，不能被洪水浸淹，地质条件好，地形有坡度。,二、城市排水体制,城市排水体制,主要危害是它的耗氧性,生活污水,工业废水,除耗氧性等危害外，更重要的是会危害人体健康,雨水径流,主要危害是雨洪，即市区积水造成损失。,分流制排水体制,排水系统体制,合流制排水体制,半分流制排水体制,截流合流系统,简单合流系统,合流制排水体制 简单合流系统 一个排水区只有一组排水管渠，接纳各种废水（混合起来的废水叫城市污水）。这是古老的自然形成的排水方式。它们起简单的排水作用，目的是避免积水为害。实际上这是地面废水排除系统，主要为雨水而设，顺便排除水量很少的生活污水和工业废水。由于就近排放水体，系统出口甚多，实际上是若干先后建造的各自独立的小系统的简单组合。,截流合流系统 原始的简单合流系统常使水体受到严重的污染，因而设置截流管渠，把各小系统排放口处的污水汇集到污水厂进行处理，形成截流式合流系统。在区干管与截流管渠相交处的窨井称溢流井，上游来水量大于截流管的排水量时，在井中溢入排放管，流向水体。这样，晴天时污水（常称旱流污水）全部得到处理。截流管的排水量大于旱流污水量，差额与旱流污水量之比称截留倍数或截流倍数，其值将影响水体的污染程度。设计采用的值理论上决定于水体的自净能力，实践上常制约于经济条件。,合流制排水体制流程示意图,分流制排水体制：设置两个（在工厂中可以在两个以上）各自独立的管渠系统，分别收集需要处理的污水和不予处理、直接排放到水体的雨水，形成分流制系统，以进一步减轻水体的污染。某些工厂和仓库的场地难于避免污染时，其雨水径流和地面冲洗废水不应排入雨水管渠，而应排入污水管渠。在一般情况下，分流管渠系统的造价高于合流管渠系统，后者约为前者的6080。分流管渠系统的施工也比合流系统复杂。,分流制排水体制流程示意图,半分流制排水体制 将分流系统的雨水系统仿照截流式合流系统，把它的小流量截流到污水系统，则城市废水对水体的污染将降到最低程度。也可以说它是一种特殊的分流系统不完全分流系统。将雨水系统的水截流到污水系统的方法有待开发。在雨水系统排放口前设跳越井是一种可行的措施。当雨水干管中流量小时，水流将落入跳越井井底的截流槽，流向污水系统。流量超过设计量时，水流将跳过截流槽，直接流向水体。,三、城市排水系统规划原则和要点 城市排水系统的规划原则：1、排水系统既要实现市政建设所要求的功能，又要实现环境保护方面的要求，缺一不可。环境保护上的要求必须恰当、分期实现，以适应经济条件。2、城市要为工业生产服务，工厂也要顾及和满足城市整体运作的要求。厂方对城市需要的资料应充分提供，对城市据以提出的预处理要求应在厂内完成。3、规划方案要便于分期执行，以利集资和对后期工程提供完善设计的机会。,城市排水系统的规划步骤和要点：1.确定计算废水量所需的各项基本数据，考虑近远期间的变化。2.确定各种废水的水质数据。3.专门研究排水区域内各工厂的废水问题，拟定预处理要求。4.研究和确定各种废水的处置方式和处理要求，争取利用废水以降低排水工程的各项费用。5.研究和确定排水区域的划分。,6.确定各排水区干管和处理厂的位置。干管位置要便于汇集支管来水和方便施工，要考虑地形、地质和地下管线条件。干管上避免设置造价较高的倒虹管、跌水井和泵站。对必须设置的倒虹管和泵站，须确定其初步位置。7.初步确定各污水处理厂的流程和各主要处理构筑物与附属建筑物的尺寸。8.初步确定废水处置方式和工程要点。9.调整分区界线，完成方案。多方案时，在工程费用、工程效益、合理性和现实性上作客观而细致的综合比较。,10.2.2 建筑排水,建筑排水是工业与民用建筑物内部和居住小区范围内生活设施和生产设备排出的生活排水和工业废水以及雨水的总称。建筑排水包括：对它的收集输送、处理与回用以及排放等排水设施。建筑排水系统是接纳输送居住小区范围内建筑物内外部排除的污废水及屋面、地面雨雪水的排水系统。建筑排水系统包括：建筑内部排水系统与居住小区排水系统两类。与市政排水系统相比，不仅其规模较小，且大多数情况下无污水处理设施而直接接入市政排水系统。,一、建筑内部排水系统1、排水系统的分类和组成,1、生活污水排水系统 生活污水排水系统是指排出居住建筑、公共建筑及工厂生活间的污废水。有时，由于污废水处理、卫生条件或杂用水水源的需要，把生活排水系统又进一步分为排除冲洗便器的生活污水排水系统和排除盥洗、洗涤废水的生活废水排水系统。生活废水经过处理后，可作为杂用水，用来冲洗厕所、浇洒绿地和道路、冲洗汽车等。,按系统接纳污废水类型分类,2、工业废水排水系统：工业废水排水系统是指排出工艺生产过程中产生的污废水。为便于污废水的处理和综合利用，按污染程度可分为生产污水排水系统和生产废水排水系统。生产污水污染较重，需要经过处理，达到排放标准后排放；生产废水污染较轻，如机械设备冷却水，生产废水可作为杂用水水源，也可经过简单处理后（如降温）回用或排入水体。3、雨水径流排水系统：屋面雨水排除系统是指收集排除降落到多跨工业厂房、大屋面建筑和高层建筑屋面上的雨雪水。,按系统接纳污废水类型分类,1、卫生器具或生产设备的受水器：是室内排水系统的起点，污、废水从器具排水栓经器具内的水封装置或与器具排水管连接的存水弯流入横支管。2、管道系统：由横支管、立管、横干管和自横干管与末端立管的连接点至室外检查井之间的排出管组成。3、清通设备：主要有检查口，清扫口和检查井。供清通工具疏通管道用。4、通气管系统：是使室内外排水管道与大气相通，其作用是将排水管道中散发的有害气体排到大气中，使管道内有新鲜空气流通，以减轻管内废气对管壁的腐蚀，同时使管道内的压力与大气取得平衡，防止水封破坏。5、污废水的提升设备和局部处理构筑物,按建筑内部基本组成分类,建筑排水系统示意图,2、屋面排水,室内雨水系统用以排除屋面的雨水和冰雪融化水。按雨水管道敷设的不同情况，可分为外排水系统和内排水系统两类。,（1）外排水系统：是指管道敷设在外，故室内无雨水管产生的漏、冒等隐患，且系统简单、施工方便、造价低，在设置条件具备时应优先采用。根据屋面的构造不同，该系统又分为檐沟排水系统和天沟排水系统。,檐沟排水系统,天沟排水系统,（2）内排水系统：是指屋面设雨水斗，建筑物内部有雨水管道的雨水排水系统。内排水系统由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管和检查井组成。,屋面上的雨水,雨水斗,连接管,悬吊管,排水立管,排出管,埋地干管,室外雨水管道,内排水系统,二、居住小区排水工程,居住小区是指含有教育、医疗、文体、经济、商业服务及其他公共建筑的城镇居民住宅建筑区。居住小区排水系统是建筑排水系统和城市排水系统的过渡部分。它汇集小区内各类建筑排放的污、废水和地面雨水，并将其输入城镇排水管网或经处理后直接排放。1、排水体制 居住小区排水系统有合流制系统和分流制系统。采用何种系统主要取决于城市排水管网的体制和环境保护的要求。,新建小区一般应采用雨污分流制,2、居住小区排水管道的布置与敷设,一般应沿道路或建筑物平行敷设，尽量减少与其他管线的交叉。如不可避免时，应设在给水管道下面，与其他管线的水平和垂直最小距离应符合的要求。,应根据小区总体规划、道路和建筑物布置、地形标高、污水、废水和雨水去向,管线短埋深小 尽量自流排出,居住小区给排水设计规范（CECS57-1994）,雨水口的布置、形式、数量应根据地形、建筑和道路的布置、雨水口布置位置、雨水流量、雨水口的泄流能力等因素经计算确定。,排水检查井和雨水检查井设置,管道基础和接口应根据地质条件、布置位置、施工条件、地下水位、排水性质等因素确定。,3、居住小区生活污水排水量,生活污水量：生活用水使用后排入污水管道的流量,其数值应该等于生活用水量减去不可回收的水量，因此，小于生活用水量。,居住小区排水管道设计流量按住宅生活排水最大时流量和公共建筑生活排水最大小时流量之和计算。,排水管道的设计流量-最大小时流量；自净流速和最大设计流速；最小管径和最小坡度。,按室外排水设计规范(GB50014-2006)有关规定执行,水力计算目的：确定排水管道管径、坡度以及设计需提升的排水泵站。,4、水力计算,5、污水处理,居住小区污水排放应符合：,污水排入城市下水道水质标准 CJ3082-1999污水综合排放标准 GB8978-1996,污水处理厂：据调查100多座大处理厂，普遍效率不足70%,低的只有40%。污水处理成本能耗情况：高能耗低效率。,谢 谢！,