1、典型的城市污水處理工藝水污染控制工程設計的基本要求 實用 經濟 安全 美觀在設計過程中必須嚴格遵循國家規范和地方條例本課程要求 平時成績（20）：作業、考勤 期末閉卷（80）考核方式第一章 排水管渠系統主要內容1.城鎮排水系統的體制和組成2.排水管渠及管渠系統上的構筑物3.水污染控制工程的建設和設計程序第一節 城鎮排水系統的體制和組成1.1排水系統的體制污水的概念：在使用過程中受到了不同程度的污染，改變了原來的化學成分和物理性質的水。污水分類：生活污水(sewage)、工業廢水(industrial wastewater)和雨水(rainwater)來源：生產、生活和降水。點源(Point S

2、ource Pollution) 生活污水 工業廢水非點源(Non-Point Source Pollution) 雨水(地面徑流)1.1排水系統的體制污水的最終出路有三：一是排放水體二是灌溉農田三是重復使用自然復用間接復用直接復用自然歸宿(最常用)污水的土地處理法控制水污染、保護、節約水資源的重要手段1.1排水系統的體制排水系統體制的概念：生活污水、工業廢水和雨水可以采用一套管渠系統或者采用兩套或兩套以上的、各自獨立的管渠系統來排除，污水的這種不同排除方式所形成的排水系統，稱為排水系統的體制（簡稱排水體制，又稱排水制度）。1.1排水系統的體制排水體制的分類：排水系統主要有合流制和分流制兩種系

3、統。合流制排水系統是將生活污水、工業廢水和雨水混合在同一套管道內排除的系統。可分為直排式合流制排水系統和截留式合流制排水系統。分流制排水系統是將生活污水、工業廢水和雨水分別在兩套或兩套以上各自獨立的管道內排除的系統。排除生活污水和工業廢水的系統稱為污水排水系統，排除雨水的系統稱為雨水排水系統。根據排除雨水的方式不同，可分為完全分流制排水系統、不完全分流制排水系統和半分流制排水系統。1.1排水系統的體制直排式合流制排水系統合流支管合流干管河流1.1排水系統的體制截留式合流制排水系統河流合流干管截流主干管溢流井溢流干管污水廠出水口溢流井動畫1.1排水系統的體制完全分流制排水系統河流雨水干管污水主干

4、管污水干管污水廠出水口1.1排水系統的體制污水主干管污水干管污水廠出水口河流明渠或小河明渠或小河不完全分流制排水系統1.1排水系統的體制半分流制排水系統河流污水干管污水廠出水口污水主干管跳越井跳越井雨水干管合理選擇排水體制，是城鎮和工業企業排水系統規劃和設計的非常重要的問題。排水體制的選擇對于排水系統的設計、施工和維護管理將產生根本上的影響。排水體制的選擇對于城鎮和工業企業的規劃和環境保護也有深遠的影響。排水體制的選擇直接影響排水系統工程的投資和運行管理費用。排水體制的選擇排水體制的選擇，應當在滿足環境保護需要的前提下，根據當地的具體條件，通過技術經濟比較決定。1.1排水系統的體制合流制和分流

5、制比較環保方面：直排式合流制對水體污染最為嚴重。 截留式合流制雨天時部分污水溢流入水體，造成污染； 分流制(包括完全和不完全)在降雨初期有污染。 半分流制排水系統則截留初雨，解決了初雨的水體污染造價方面：合流制管道比完全分流制可節省投資20%40%， 但合流制泵站和污水處理廠投資要高于分流制， 總造價看，完全分流制高于合流制。而采用不 完全分流制，初期投資少、見效快，在新建地 區適于采用。 維護管理：合流制污水廠維護管理復雜。晴天時合流制管 道內易于沉淀，在雨天時沉淀物易被雨水沖走， 減小了合流制管道的維護管理費。 1.1排水系統的體制排水系統體制的概念：生活污水、工業廢水和雨水可以采用一套管

6、渠系統或者采用兩套或兩套以上的、各自獨立的管渠系統來排除，污水的這種不同排除方式所形成的排水系統，稱為排水系統的體制（簡稱排水體制，又稱排水制度）。1.1排水系統的體制排水體制將生活污水、工業廢水和雨水混合在同一套管渠內排除的系統。直排式截留式將污水和雨水分別在兩套或兩套以上各自獨立的管渠內排除的系統。完全分流制不完全分流制半分流制有污水排水系統，又有雨水排水系統只有污水排水系統，沒有完整的雨水系統既有污水排水系統，又有雨水排水系統合流制分流制1.1排水系統的體制 排水體制的選擇，應根據城鎮總體規劃、環境保護的要求、水環境容量、水體的綜合利用情況，地形條件以及城鎮發展遠景等因素綜合考慮確定。1

7、.2排水系統的組成管渠系統收集和輸送廢水的工程設施污水廠改善水質和回收利用污水的工程設施出水口廢水排入水體的工程設施排水系統排水系統是收集、輸送、處理、利用及排放廢水的全部工程設施。管渠系統污水廠出水口1.2排水系統的組成1.2.1 城市污水排水系統房屋污水管道系統城市污水管道系統污水處理廠出水口污水泵站或壓力管道污水管道上附屬構筑物城市污水排水系統收集住宅和公共建筑的污水并輸送至污水廠 1.2.1.1房屋污水管道系統衛生設備和廚房設備、存水彎（水封）、支管、豎管、出流管 1.2排水系統的組成1.2.1.2 城市污水管道系統 坊內管道 街道管道1.2排水系統的組成1.2.1.2 城市污水管道系

8、統 坊內管道街道管道支管（街管的起端）干管（支管交匯而成）總干管（連接到污水廠）總干管干管支管1.2排水系統的組成1.2.1.3 管道系統上的附屬構筑物檢查井、跌水井、倒虹管等1.2排水系統的組成污水泵站城市污水廠的分類：小型污水處理廠：日處理能力5萬噸中型污水處理廠：日處理能力為510萬噸大型污水處理廠：日處理能力10萬噸1.2排水系統的組成1.2.1.5 污水處理廠1.2排水系統的組成1.2.1.6 出水口城市污水排水系統小結聯結室內用水設備和室外管道，以排除用過的水坊內管道街道管道支管，干管，總干管城市污水排水系統收集住宅和公共建筑的污水并輸送至污水廠城市污水管道系統房屋污水管道系統污水

9、泵站附屬構筑物1.2排水系統的組成1.2.2 工廠排水系統車間內部管道系統與設備污水泵站或壓力管道廠區管道系統廢水處理站1.2排水系統的組成1.2.2 工廠排水系統清濁分流、分質分流1.2排水系統的組成1.2.3 雨水排水系統雨水管道的出水口應露在水面以上，否則天晴時河水倒灌管道，造成死水。房屋雨水管道系統街坊或廠區雨水管道系統出水口排洪溝雨水泵站街道雨水管道系統1.2排水系統的組成1.2.3 雨水排水系統建筑物的雨水管道系統及設備第二節 排水管渠及管渠系統上的構筑物2.1. 概述渠(管)道暗渠明渠渠道管道不滲水抗腐蝕內壁面整齊光滑能承擔外壓力正確選擇管材要求2.2 管道(一) 混凝土管混凝土

10、管適用于排除雨水、污水。制造方法有搗實法(人工)、壓實法和振蕩法。缺點：抗蝕性較差，既不耐酸也不耐堿；抗滲性也較差；管節短、接頭多。管徑450mm，長度1m，用搗實法制造的管長為0.6m 。優點：原料容易獲得，設備、制造工藝簡單。2.2 管道(一) 混凝土管圖1-12 管口形式承插管企口管平口管2.2 管道(二) 鋼筋混凝土管當管道埋深較大或敷設在土質條件不良的地段，以及穿越鐵路、河流、谷地時都可采用鋼筋混凝土管。也可用于泵站的壓力管及倒虹管。管口：承插、企口和平口。制造方法：搗實法、振蕩法和離心法。通常管徑500mm1800mm,最大管徑可達2400mm。500mm以下每50mm一級，500

11、mm以上每100mm一級2.2 管道(三) 塑料管和玻璃鋼管UPVC管、PE管、PPR管、玻璃鋼管和玻璃纖維增強塑料夾砂管(RPM管)等 。缺點：管道內水溫應低于40oC。優點：質輕、強度高、耐腐蝕性好，內壁光滑，阻力極小接口密封性能好、安裝施工方便。我國UPVC管的管徑110630mm，管長有4m、5.5m、和6.0m三個規格 。接口：塑料管道的接口一般采用彈性密封橡膠圈和黏接劑連接。2.2 管道(三) 塑料管和玻璃鋼管玻璃纖維增強塑料夾砂管(RPM管)是一種樹脂基玻璃纖維等無機非金屬材料的復合材料。通常以環氧樹脂和不飽和聚碳酸脂為基體，加入玻璃纖維和石英砂或碳酸鈣等無機填料，按照一定的工藝

12、 (纏繞、澆鑄)制備。目前生產的管徑為2002400mm，管長為6m。已在排水工程中廣泛使用。玻璃鋼夾砂管的比重為1.7-2.1，為鋼管的1/5，鑄鋼管的1/4，預應力混凝土的3/4。UPVC的各種管件內螺紋三通一體平承法蘭活套平承法蘭帶法蘭異徑三通異徑三通大小頭45彎頭90彎頭管箍雙擴口管直管正三通(四) 陶土管陶土管能滿足污水溝管在技術方面的各種要求，耐酸性很好，在世界各國被廣泛采用，特別適用于排除酸性廢水。缺點：質脆易碎，不宜敷設在松土中。管徑較小，一般600mm，長度有300、500、700、1000mm幾種，管接短，接頭多，施工復雜。2.2 管道陶土管平口端鐘口端2.2 管道(五)

13、金屬管在外力很大或對滲漏要求特別高的場合下才采用金屬管。如地震區、壓力管、流沙多等施工困難時。缺點：價格昂貴，鋼管抗酸堿和地下水侵蝕的能力差（注意防腐蝕） 。優點：質地堅固，抗壓、抗震、抗滲性能好；內壁光滑，水流阻力??；管子每節長度大，接頭少。2.2 管道 金屬管由于價格較昂貴，一般較少采用。只有在外力很大或對滲漏要求特別高的場合下才采用金屬管。例如， 穿過鐵路； 土崩或地震地區； 貼近給水管道或房屋基礎； 在壓力管線（倒虹管和水泵出水管）上； 施工特別困難的場合（例如地下水很多，流砂情況嚴重） ；2.3 渠道斷面形式的選擇應從力學、水力學、經濟性和養護管理上綜合考慮 。渠道內徑大于1.5m時

14、，通常在現場澆制或砌裝 。斷面形式圓形蛋形矩形拱頂矩形凹底矩形馬蹄形半橢圓形半橢圓形馬蹄形拱頂矩形蛋形矩形弧形流槽的矩形帶低流槽的矩形梯形各種斷面形式的特點 排水流速大，流量大，水力學性能較好；h 對外壓有較強的抵抗力，靜力學性能較好；便于預制，節省材料；施工、運輸養護方便；各種斷面形式的特點 靜力學條件比圓形有所改善，因此可減小壁厚，節省材料。 適用于流量變化不大且管徑大于2m的場合。半橢圓形各種斷面形式的特點主要特點是高度小于寬度，有利于降低埋深；斷面下部較大，適合排除流量變化不大的大流量污水；對土質的要求高，要求還土堅實。馬蹄形各種斷面形式的特點底部較小，在小流量時可保證較大流速，適用于

15、水量變化較大的場合；埋深大。應用：合流制排水系統顯著缺點：制作、施工、養護復雜。蛋形各種斷面形式的特點可就地澆制或筑砌，根據需要可通過增加深度來加大排水量，施工比較靈活、方便。應用：工業企業溝道、路面狹窄時排水溝道、排洪溝缺點：容易淤積，靜力學性能較差。矩形hH各種斷面形式的特點弧形流槽矩形帶低流槽矩形拱頂矩形矩形斷面的改進形式各種斷面形式的特點梯形斷面適用于明渠。梯形hH管渠的斷面形式選擇原則承受荷載時有較大的穩定性（靜力學）；不淤積，排水能力最大（水力學）；管道單位長度造價應該最低（經濟學）；管道斷面應便于沖洗和清淤（便于維護管理）管渠材料的選擇排水管道材料的選擇 合理選擇排水管材排水系統

16、設計的重要問題，主要從三方面進行綜合考慮：技術上的要求，經濟上的考慮，市場供應情況?？偟脑瓌t： 在滿足技術要求的前提下，盡可能就地取材，采用當地易于制作、便于供應和運輸方便的材料，使工程費用降至最低。根據污水性質選擇管渠材料(1)雨水采用鋼筋混凝土管、渠或用漿砌磚、石等大型渠道；(2)排除生活污水及7pH10的堿性廢水可用鑄鐵管或磚渠，采用鋼筋混凝土管時要做防腐處理。(4)排除弱酸性廢水（pH56），可用陶土管和磚渠。(5)排除強酸性廢水（pH5），可用耐酸陶土管和耐酸水泥砌筑的磚渠，采用鋼筋混凝土管渠時必須做防腐處理。根據埋設地點選擇管渠材料(1)壓力管段采用金屬管、鋼筋混凝土管和預應力鋼筋

17、混凝土管；(2)在地震區、地質條件差及穿越鐵路時，采用金屬管；(3)一般地區的重力流管道常采用陶土管、混凝土管、鋼筋混凝土管。2.4 排水管渠系統上的構筑物 檢查井、跌水井、水封井、溢流井、跳越井、沖洗井、潮門井、橡膠鴨嘴閥、雨水口、倒虹管、管橋、出水口。2.4.1檢查井檢查井，又稱窨井，主要是為了檢查、清通和連接渠道而設置的。常設在（1）管渠交匯處；（2）方向轉折處；（3）管道坡度改變處；（4）管道端面（尺寸、形狀、材質）、基礎、接口變更處；（5）直線管道每隔一定距離處；（6）特殊用途處（跌水井、防潮門等處）2.4.1檢查井室外排水設計規范對檢查井最大間距的要求管徑或凈高大于2000m時，檢

18、查井的最大間距可適當加大。檢查井的最大間距管徑或暗渠凈高最大間距/m污水管道雨水（合流）管道200-400500-700800-10001100-15001600-20004060801001205070901201202.4.1檢查井檢查井的構造檢查井包括井基和井底、井身、井蓋和井座3部分組成。2.4.1檢查井檢查井包括井基和井底、井身、井蓋和井座3部分組成。井底流槽的形式 在管渠轉彎或幾條管渠交匯處，為使水流暢通，流槽中心線的彎曲半徑應按轉角大小和管徑大小確定，且不得小于大管的管徑。2.4.1檢查井檢查井的構造檢查井包括井基和井底、井身、井蓋和井座3部分組成。2.4.1檢查井（1）井底材料

19、采用低標號混凝土、碎石、卵石等（防沉降）（2）設半圓形或弧形的井底流槽，流槽直壁向上升展（3）溝肩寬度不小于20cm（維修立足），0.020.05坡度坡向流槽（井內集水導流）（4）每隔適當距離(200m左右)或泵站或倒虹管前，井底做0.30.5m沉泥槽，有利于清淤和防止堵塞泵。 井底流槽高度要求：（1）污水管道檢查井的流槽頂與上、下游管道的管頂相平，或與0.85倍大管管徑處相平，（2）雨水管渠和合流管渠的檢查井流槽頂可與0.5倍大管管徑處相平。檢查井的井底2.4.1檢查井檢查井的井身（1）井身材料可采用磚、石、混凝土或鋼筋混凝土。（2）井身的平面形狀一般為圓形，但在大口徑管道的連接和交匯處，可

20、做成方形或矩形等。（3）需要下人的檢查井構造上可分為工作室、漸縮部和井筒三部分。井口直徑不小于0.7米，工作區直徑不小于1米，埋深允許時高度一般采用1.8米，漸縮部高度一般為0.60.8米。2.4.1檢查井井蓋和井座 檢查井井蓋可采用鑄鐵、鋼筋混凝土或混凝土材料。在車行道上一般采用鑄鐵材料，為防止雨水流入，蓋頂略高出地面。鑄鐵材料鋼筋混凝土材料2.4.1檢查井各種類型檢查井2.4.2跌水井當上下游管段出現較大的落差(大于2m)時，一般檢查井不再適用，改用跌水井連接。跌水井是設有消能設施的檢查井，它可以克服水流跌落時產生的巨大沖擊力，宜設在直線溝段上。形式豎管式階梯式2.4.2跌水井豎管式跌水井

21、適用于管徑小于400mm的管道，用鑄鐵管將上游管道與井底流槽相連，并配以四通，迎水方向用木塞封堵。2.4.2跌水井階梯式跌水井適用于管徑大于400mm的管道，跌水部分為多級階梯，逐步消能。為了防止跌水水流沖刷，階梯板面必須固定。2.4.3水封井 當工業廢水中含有易燃的揮發性物質時，它的管道空間常出現爆炸性氣體，為防止這種氣體進入車間，在連接車間內、外管段的檢查井中應設置水封，叫水封井。水封井的作用：(1)阻隔易燃氣體流通；(2)阻隔水面游火。水封井的深度一般為0.25m,井上宜設通風管,井底設沉泥槽。2.4.4溢流井在合流管道與截留管道的交接處，設置溢流井以完成截留(晴天)和溢流(雨天)的作用

22、。截流槽式溢流井截留槽頂與截流管道管頂相平2.4.4溢流井在合流管道與截留管道的交接處，設置溢流井以完成截留(晴天)和溢流(雨天)的作用。溢流堰式溢流井溢流井結構 上游合流干管溢流管上游截流管道下游截流管道AA堰上游合流干管AA溢流管下游截流管道堰溢流井構造二條入流管：上游合流干管，上游截流干管二條出流管：下游截流管道，溢流管 上游合流污水流量上升時，溢流井中水位隨著上升，溢流量逐漸加大。這時，截流干管從重力流轉入壓力流，流量隨著變動。截流干管終端應設檢查井控制流量，以免污水廠出現來水過多而泛濫。溢流過程2.4.5跳躍井 一般用于半分流制排水系統，設在截留管道與雨水管道的交接處。可將初雨送至污

23、水廠，大雨時則無任何截留。 跳躍井在上游水量大的時候，對上游水量無任何截留(不同于溢流井)。2.4.6沖洗井 沖洗井一般適用于管徑小于400mm的較小管道，沖洗管道長度一般為250m左右。類型人工沖洗自動沖洗 當污水在管道內的流速不能保證自清時，為防止淤積可設置沖洗井。2.4.6沖洗井人工沖洗井結構2.4.7潮門井 為防止潮水或河水倒灌進排水管道，在排水管道出水口上游的適當位置應設置潮門井，潮門井是裝有防潮閘門的檢查井（單向）。1:101:202.4.8橡膠鴨嘴閥 橡膠柔性止回閥，又叫鴨嘴閥。廣泛應用于城市排水管渠和排洪體系中。100由橡膠材料制成 ，利用內外壓差實現啟閉?？捎糜谛枰够亻y的管

24、道系統中，也可代替潮門井。2.4.9雨水口雨水口是在雨水管道或合流管道上收集地面雨水的構筑物。設在交叉路口、路側邊溝的一定距離處以及設有道路邊石的低洼地方。雨水口的型式和數量應按匯水面積上所產生的徑流量和雨水口的泄水能力來確定。2.4.9雨水口 雨水口為雨水（合流）管渠的起點，通過連接管與街道排水管渠的檢查井相連。 雨水口包括進水篦、井身（0.81.0m）、連接管3部分組成。雨水口的構造2.4.9雨水口雨水口的設置要求： 能保證迅速有效地收集地面雨水。雨水口的設置位置： 一般設在交叉路口、路側邊溝的一定距離處(截水點一般為2550米）、設有道路邊石的低洼地方(匯水點)。雨水口的數量和型式的選擇

25、： 按匯水面積上所產生的徑流量和雨水口的泄水能力來確定。一般一個平篦雨水口每秒可排泄1530L/s的地面徑流量。雨水口的設置2.4.9雨水口截水點及來水量較小處： 單箅雨水口匯水點及來水量較大處： 雙箅雨水口匯水距離較長，匯水面積較大的易積水地段： 三箅、四箅或聯合雨水口立交道路最低點： 十箅左右雨水口的設置2.4.9雨水口雨水口在交叉路口的位置迎水方向設雨水口2.4.9雨水口雨水口的分類雨水口的分類水箅在街道上的位置 按有無沉泥井 邊溝雨水口側石雨水口聯合雨水口落底式雨水口不落底雨水口2.4.9雨水口邊溝雨水口進水箅與路面水平，與路面相平或略低數厘米。2.4.9雨水口側石雨水口進水箅設置在道

26、路側石上，與路面垂直。2.4.9雨水口聯合雨水口在水平路面和側面均設置進水箅。2.4.9雨水口落底式雨水口可截留進入雨水口的粗大物體。用于路面較差、地上積穢很多的街道或菜市場等地方。需要及時清理，衛生條件差。2.4.9雨水口雨水口與管道的連接雨水口的底部以連接管和管道的檢查井相連。當所要連接的管道直徑大于800mm時，可不設檢查井，而設連接暗井。雨水口連接暗井2.4.10 倒虹管倒虹管的應用場合 排水管道有時會遇到障礙物，如河道、鐵路、各種地下設施等。在管道必須為障礙物讓路時，不能按照原有的坡度埋設，而是按下凹的折線方式從障礙物下通過，這種管道稱為倒虹管。2.4.10 倒虹管倒虹管由進水井、管

27、道及出水井組成。管道直管式折管式中部管段兩側斜管要求與障礙物正交通過(最短)穿過河道的倒虹管，應選擇在河床和河岸較穩定、不易被沖刷的地段及埋深較小的部位敷設。管頂與河床的垂直距離一般不小于1m管線不少于兩條(滿足流速、檢修的要求)2.4.10 倒虹管倒虹管由進水井、管道及出水井組成。管道直管式折管式中部管段兩側斜管要求與障礙物正交通過(最短)穿過河道的倒虹管，應選擇在河床和河岸較穩定、不易被沖刷的地段及埋深較小的部位敷設管頂與河床的垂直距離一般不小于1m管線不少于兩條(保障流速、檢修要求)2.4.10 倒虹管進水井出水井管道溢流堰倒虹管采用溢流堰控制水流。當流量不大時，井中水位低于堰口，廢水從

28、小管中流至出水井；當流量大于小管容量時，井中水位上升，廢水就溢過堰口通過大管同時流出。折管式倒虹管2.4.10 倒虹管支管式倒虹管的施工養護要相對簡易一些。直管式倒虹管2.4.10 倒虹管1. 提高倒虹管內的設計流速：一般采用1.21.5m/s；如條件不允許，最小不宜低于0.9m/s，且不得小于上游管道流速。當管內流速不到0.9m/s時，應定期沖洗，沖洗速度不得小于1.2m/s。2. 最小管徑采用200mm；3. 在進水井或靠近進水井的上游管道的檢查井底部設沉淀槽；4. 折管式倒虹管的上升管與水平線夾角應不大于30度。(防止管內淤積)防止倒虹管管內污泥淤積的措施2.4.11 管橋管道穿過谷地時，可以不變更的坡度而用棧橋或橋梁承托溝管，這種構筑物稱為管橋。管道在上橋和下橋處應設檢查井，通過管橋時每隔4050m設檢