1、第第1 1章章 给水排水管网系统概论给水排水管网系统概论1.1 1.1 给水排水系统的功能和组成给水排水系统的功能和组成一、给水排水系统定义及分类一、给水排水系统定义及分类1、给水排水系统定义（1）给水系统 保证用水对象获得所需水质、水压和水量的一整套构筑物、设备和管路系统的总和。 用水对象：生产设备、生活设施、消防设备 构筑物：取水头部、反应池、沉淀池、滤 池、清水池、送水泵房、水塔等 设备：加压设备、控制设备、计量设备 管路系统：输水管道、配水管网 给水系统由取水设施（从充足的水源取水），一级泵站，原水输水管道，水厂（包括水处理构筑物，清水池），二级泵站（或送水泵站），清水输水管道，管网，
2、调节构筑物（水塔）等组成。水水 源源取取 水水 构构 筑筑 物物一一 级级 泵泵 站站净净 水水 构构 筑筑 物物清清 水水 池池二二 级级 泵泵 站站输输 配配 水水 管管 网网用用 户户水水 塔塔高地水池高地水池（2）排水系统 排水的收集、输送、处理和排放等设施以一定方式组合成的总体，称为排水系统。通常，排水系统是由城市生活污水排水系统、工业废水排水系统和雨水排水系统组成。城市生活污水排水系统和工业废水排水系统一般可以合并为城市污水排水系统。各排水系统组成：污废水收集设施，排水管网，污水处理厂，排入水体。排水系统的任务：收集、输送污水和雨水。城市污水排水系统的组成部分室内污水管道系统与设备
3、室外污水管道系统污水处理厂出水口事故排出口污水泵站或压力管道手盆、便器、水封管、立管、出户管街坊管道、街道污水管道、附属构筑物等雨水收集系统与设备街坊或厂区雨水管道系统街道雨水管道系统出水口排洪沟雨水泵站雨水口、天沟、雨水斗雨水排水系统的组成部分2 2、分类：、分类：（1）给水分类 按照用途分： 居民生活用水 水质要求 生活用水 公共设施用水 差不多 工业企业、生活用水 产品用水 水质要求差异大 ，给水 生产用水 工艺用水 据工艺不同而不同 辅助用水 道路清洗用水 现在为了 市政消防用水 绿化浇灌用水 节水采用 公共清洁卫生用水 中水系统 消防用水按水源分： 地表水源给水系统 地下水源给水系统
4、按动力分： 自流给水系统 加压给水系统按对象分： 城镇给水系统 工业给水系统（2）污水分类）污水分类A 雨水分为 一般雨水： 初期雨水：主要含有有机物和悬浮物 居民生活污水： 生活污水 B 城市污水 工业企业中生活污水 工业废水： 工业废水 工业污水： 其特点是：水质较接近生活污水（如食品工业污水）；含有无机物；含大量有毒有害物质含大量有机污染物病原水体,受污染严重，是废水处理重点。水质污染较 轻，简单处理后可循环利用如冷却水（温度变化),洗涤用水（轻微水质污染）污染较严重，必须严格处理。（如印染废水，焦化废水等等）二、给排水系统功能二、给排水系统功能1、水量保障（1）满足用户需求的用水量;（
5、2）收集用户排出的废水、雨水，及时输送到指定的地点;2、水质保障（1）供给用户的水要满足质量要求饮用水标准; （2）按有关水质标准将废水排入水体。如处理厂出水要满足排放标准;为保障水质采取的措施如下：为保障水质采取的措施如下：（1）合适的给水处理，使水质达到或超过用水质量要求。如饮用水卫生标准中规定：色度15度；浑浊度3度；pH6.58.5;细菌指标100个/ml；总大肠杆菌3个/l。（2）设计运行管理中，控制贮水，输配水水质变化。如控制管网中余氯含量，防止管网末梢水质变坏，管网末梢水余氯量0.05mg/l。（3）污水处理达到排放要求，保护环境不受污染。如污水综合排放标准规定污水处理厂排入类水
6、域中要求：悬浮物20mg/l，BOD520mg/l，COD60mg/l 。3、水压保障：满足用户水压要求、水压保障：满足用户水压要求 适用适用：地形高差大的地方利用 重力输送 地形高差形成的重力提供水压给水输送 适用适用：平坦地区 压力输送 一般采用水泵加压，利用水泵 的扬程提供水压。但是压力增 加不宜过大，否则爆管。 一般采用重力输送 必要时用水泵提升高程： 如管道埋深大时，要提升，因为埋深排水输送 大，开挖量大，投资大，费用高。 可以采用跌水消能： 如当上下游高程相差较大时设跌水井。三、给排水系统组成三、给排水系统组成如图1.2示意1、水源取水系统包括、水源取水系统包括（1）水资源：包括地
7、表水（江，河，湖，海，水库），地下水（包括潜层水，承压层），复用水（2）取水设施：管井、取水头部、取水构筑物；能够获得足够的水量；（3）提升设备：从一级泵站到水处理厂（4）输水管渠2、给水处理系统、给水处理系统生活饮用水处理包括：反应，沉淀，过滤，消毒；保证水量、去除影响使用的杂质。工业用水处理包括：冷却，软化，淡化，除盐等3、给水管网系统、给水管网系统（1）输水管渠：从二级泵站到配水管网（2）配水管网（3）调压设施：泵站，减压阀；（4）水量调节设施：水塔，清水池4、排水管网组成、排水管网组成（1）污废水收集设施（2）输送管渠（3）水量调节设施：可以在污水处理厂前或雨水排除口前。（4）提升泵站
8、（5）附属构筑物：如检查井，跌水井，水封井，雨水口等。5、废水处理系统、废水处理系统废水处理工艺各有不同物理方法：格栅，沉淀，气浮，曝气等。化学方法：中和，氧化等生物方法：活性污泥法，生物膜法，生物滤池，氧化沟等。6、排放和重复利用系统、排放和重复利用系统排放口等，稀释扩散设施（污水排海）等。附：排水管道的发展历史河南省淮阳的古城下，发掘出公元前2800年埋下 的陶制排水管，比公元前2500年埃及发现的排水沟 早300年河北省易县出土了战国后期的圆形陶制排水管陕西西安出土秦代五角形陶制排水渠，在皇宫内出 现了明渠和暗渠相结合的排水系统唐代长安建造了较为完整的雨水排水系统江苏扬州发现了唐代建造的
9、多功能的排水渠明、清时代的北京城，排水管渠系统比较发达 排水管道的发展历史（续）在近代我国排水工程发展缓慢，建国前全国103个 城市建有排水设施，管线总长6034.8km，全国只 有上海、南京建有城市污水处理厂，日处理能力 为4万吨。1921年上海北区污水厂，是我国最早的 活性污泥法水厂。建国后，排水工程事业发展较快，城市下水道普 及率达60%以上。至1995年，全国排水管道总长11 万km，城市污水处理厂838座，日处理能力1645.4 万吨。西安西郊阿房宫遗址附近惊现战国秦时期的陶制排水管道 1.2 给水排水系统工作原理给水排水系统工作原理 授课内容： 通过上述讲述，我们了解了给排水系统各
10、组成部分相互联系。那么几个部分是如何协调工作，使整个系统既能满足用户对水质，水量，水压的要求，又能优化利用水资源，满足要求，保护环境的？ 在这一节中，我们了解上述各组成部分及整个系统是如何工作的，其工作原理是什么。取水系统取水系统给水处理系统给水处理系统 清水池清水池给水管网系统给水管网系统用户用户排水管网系统排水管网系统均和池均和池排水处理系统排水处理系统一、给排水系统流量关系Q1Q2调节池调节池排放或者回用排放或者回用Q3Q4Q5Q6Q7Q8调节池调节池q3q6q1q7q2q5q4给水处理系统给水处理系统 排放或者回用排放或者回用排放或者回用排放或者回用排水处理系统排水处理系统均和池均和池
11、排水管网系统排水管网系统调节池调节池q1：给水处理系统自用水；q2：给水管网系统漏失水量q3: 给水管网系统水量调节q4：用户使用后未进入排水 系统的水量q5：进入排水管网系统的降 水或渗入的地下水q6：排水管网水量调节q7：排水处理系统自耗水调节设施介绍调节设施介绍1 1、给水调节设施、给水调节设施清水池：清水池： 调节给水处理产水量与管网用水量之 差。其容积根据一、二级泵站供水量曲 线定。一、二级泵站每小时供水量相接 近，清水池体积V清可以减小，水塔体积 V塔增加；二级泵站每小时供水量管网 用水量时，V塔减小，V清增加水塔：水塔： 一般大型系统不建，其调节能力小，投资大2、排水调节设施、排
12、水调节设施调节池调节池 ：调节排水管网流量与排水处理流量之差 均和池：均和池：均和水质，降低因污染物随时间变化造成 的处理困难。 二、给排水系统水质关系二、给排水系统水质关系1、三个水质标准、三个水质标准（1）原水水质标准： 作为给水水源，其水质必须符合国家生活饮用水水源水质标准。例如地面类水体中CODcr15mg/l以下，BOD53mg/l等。（2）给水水质标准：符合国家生活饮用水水质卫生规范；工业用水符合行业标准或用户水质要求。（3）排放水质标准：按国家废水排放水质标准及受纳水体承受能力定。 2、三个水质变化过程（1）给水处理：水质得到净化（2）用户用水：水质受到污染（3）废水处理：去除污
13、物，达到排放水质要求三、给排水系统水压关系 位能Z 为测压管水头水的机械能H 压能 动能1、给水系统中水输送的压力方式（1）全重力供水适用于水源地势高的地方，如高位水库等。 重力自流 重力输水管原水 水厂处理 管网 用户 这种方式完全利用原水的位能克服能量损失，满足用户水压要求。当压力太大时，可以用减压阀调节。 （2）一级加压供水重力输水水源 一级泵站提升 水厂 用户 水源地势较高 原水水质良好，无需处理 给水处理过程全封闭设施（无泻压）水源 水厂 二级泵站 用户 重力输水 水源 加压泵站 用户 水厂地势较高水源 一级泵站提升 水厂(承压) 用户（3）二级加压供水 是采用最多的给水方式。其中二
14、级泵站的目的是提供清水在输水管与管网中流动所需能量，满足用户水质要求。一级泵站的目的是取水，提供原水输送及处理过程中的能量要求。 水源 一级泵站提升 水厂 二级泵站管网 用户（4）多级加压给水长距离输水时，适用于水源离水厂较远或水厂离用水区域很远时，大型给水系统用水区域很大，或用水区域窄长型。一级加压不经济或前端水压偏高。 2、排水系统水输送方式（1）排水管网通常利用地形，重力输水，当管渠埋深太大时，采用排水提升泵站进行提升。（2）处理和排放过程中 处理厂地势低： 均和池 处理设施 排放或复用 重力 提升 处理厂地势高： 均和池 处理设施 排放或复用 提升 重力均和池 处理设施 排放或复用 提
15、升 提升更多情况： 1.3 1.3 给排水管网系统功能和组成给排水管网系统功能和组成一、给排水管网系统功能和特点1、功能：（1）水量输送：实现一定水量的位置迁移，满足用水与排水地点要求；（2）水量调节：采用贮水措施解决供水、用水与排水的水量不均问题；（3）水压调节：采用加压或减压措施调节水的压力，满足水输送、使用和排放的能量要求。给水管网系统承担供水的输送、分配、压力调节（压力、减压）和数量调节作用。排水管网系统承担污废水收集、输送、高程或压力调节和数量调节任务。2、特点（1）一般性特点：分散性，连通性，传输性，扩展性。（2）自身特点： 隐蔽性强，出现问题不易发现 外部干扰因素多 容易发生事故
16、 基建投资费用大 扩建改建频繁二、给水管网系统的构成二、给水管网系统的构成给水管网系统的组成：输水管（渠）配水管网泵站水量调节设施输水管（渠）是指在较长距离内输送水量的管道或渠道。配水管网是指分布在供水区域内的配水管道网络。泵站是输配水系统中的加压设施，一般由多台水泵并联组成。水量调节设施包括清水池、水塔和高地水池等。1 1、输水管渠、输水管渠（1）定义：是指在较长距离内输送水量的管道或渠道，输水管渠一般不沿线向外供水。（2）材料：常见的输水管道材料：铸铁管，钢管，钢筋混凝土管，PVC-U管等。 常见的输水管渠材料：一般由砖、砂、石、混凝土等材料砌筑。（3）敷设：由于输水管发生事故将对供水产生
17、较大影响，所以较长距离输水管一般敷设成两条并行管线，并在中间的一些适当地点分段连通和安装切换阀门。输水管道安装京密引水渠输水渠道2 2、配水管网：、配水管网：（1）定义：是指分布在供水区域内的配水管道网络。（2）功能：将来自于集中点的水量分配输送到整个供水区域，使用户能从近处接管用水（3）组成：主干管，干管，支管，连接管，分配管等，以及消火栓，阀门（闸阀，排气阀，泄水阀），检测仪表（压力，流量。水质检测）等附属设施。3 3、水压调节设施、水压调节设施（泵站，减压阀）4 4、水量调节设施、水量调节设施（清水池，水塔，高位水池）泵站泵站清水池水塔三、排水管网系统的构成三、排水管网系统的构成1、废水
18、收集设施： 排水支管用户废水 窨井 排水管道 雨水口雨水 雨水排水支管2、排水管网：污水用非满流设计；雨水用满流设计。3、水量调节池：调节排水管网流量与处理水量差值；贮存短时间排水量；均和水质卫生设备和厨房设备、存水弯（水封）、支管、竖管、出流管室内污水管道系统及设备 居住小区管道系统街道污水管道系统管道系统上的附属构筑物室外污水管道系统 居住小区管道系统管道系统上的附属构筑物-窨井4、提升泵站5、废水输水管渠：污水处理厂远离市区或排放口远离水处理厂时，要采用6、废水排放口：排放方式有两种岸边式排放口：优点式防止冲刷能力强分散式排放口：优点是废水与水体均匀混合污水泵站废水排放口管道系统上的附属
19、构筑物-跌水井管道系统上的附属构筑物-溢流井管道系统上的附属构筑物-倒虹管1.4 给排水管网系统类型与体制给排水管网系统类型与体制一、给水管网系统类型一、给水管网系统类型1、按水源数目分：（1）单水源给水管网系统：适用于较小的管网系统（2）多水源给水管网系统：适用于较大的管网系统；管理复杂程度高2、按输水方式分类：（1）重力输水管网系统：无动力消耗，运行经济；（2）压力输水管网系统：需要动力消耗；3、按系统构成方式分类（1）统一给水管网系统：相同的水质、水压。优点：是管网简单，管理方便，处理费用低；缺点：是水量浪费严重；（2）分区（或分压）给水管网系统：根据地形不同，水压不同优点：处理费用低，
20、管网简单，运行费用低；缺点：管理复杂（3）分质给水管网系统：水压相同或不同，水质不同，将生产水将生活水分开输送。优点：满足不同要求；缺点：投资大，管理复杂给水管网的类型：统一给水系统分质给水系统分压给水系统分区给水系统区域给水系统工业给水系统用同一管网供给生活、生产和消防等用水到用户的给水系统。特点：系统简单，管理方便。适用范围：用水集中、地形平坦、建筑物层数和给水要求相近的地区。用不同的管网输送不同水质的水到用户的给水系统。适用范围：用户对水质有不同要求，同时水量较大。城市地形高差较大或用户对水压要求不同时，采用不同压力的给水系统，或局部加压系统。将整个给水范围分成不同的区域，每区有泵站和管
21、网等，各区之间有适当的联系，以保证供水可靠和调度灵活。分质给水系统分压给水系统由于水源等因素，需同时考虑向几个城镇或工业区供水的大范围的给水系统。循环给水系统：使用过的水处理后自循环回用。循序给水系统：根据各车间对水温、水质的不同要求，将水按顺序重复利用。排水体制的概念：排水系统对生活污水、工业废水和雨水所采取的不同排除方式。排水体制的分类：合流制分流制将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排放的排水系统。直排式截流式将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的排水系统。排除生活污水、工业废水的系统称为污水排水系统。排除雨水的系统成为雨水排水系统。完全分流制不完全
22、分流制二、排水管网系统的体制二、排水管网系统的体制1、合流制排水系统污水和雨水由一根管道收集，管道造价节约投资约2040，但是泵站和处理厂造价高。（1）全部污水和雨水都处理 污水处理厂负担重（2）截流式合流制排水系统 沿河设截流沟道 晴天时，所有污水都处理 降雨初期，所有合流污水都处理 下雨后期，部分合流水处理 适用于：旧城市排水系统的改造。 优点：简单易行，节省投资。 缺点：污水厂管理困难（3）直排式合流制排水系统：全部雨水、污水都不处理，直排入受纳水体 适用于：受纳水体非常大，扩散稀释条件比较好的情况下若截流系数若截流系数n2，晴天污水量为晴天污水量为Q;雨雨天截流雨水量为天截流雨水量为2
23、Q；则处理量；则处理量Q（12）Q。2、分流制排水系统污水和雨水分别用不同管道收集输送。（1）完全分流制：由污水排水及雨水排水系统缺点：初期雨水无法处理，雨水直排（2）不完全分流制：具有污水排水系统，雨水自然排放。适用于经济不太好，有丰富河网，地形有一定坡度的城镇（3）半分流制：污水全部处理，初期雨水处理优点：污水全部处理，初期雨水处理缺点：污水厂运行要求高，造价昂贵适用于：经济条件好，对环境要求高的地区 3、工厂的排水系统一般采用分流制排入城市下水道的要求： 不含易沉淀粘性的物质 PH=610 水温40 不含易燃易挥发污染物 有害有毒污染物 不含辐射性污染物4、体制的选择 根据：受纳水体的要
24、求；受纳水体的自净能力；污水污染程度；经济条件 排水系统的体制合流制和分流制的比较：环保方面：全部截流式合流制对环境的污染最小；部分截 留式合流制雨天时部分污水溢流入水体，造成 污染；分流制在降雨初期有污染。 造价方面：合流制管道比完全分流制可节省投资20%40%， 但合流制泵站和污水处理厂投资要高于分流制， 总造价看，完全分流制高于合流制。而采用不 完全分流制，初期投资少、见效快，在新建地 区适于采用。 维护管理：合流制污水厂维护管理复杂。晴天时合流制管 道内易于沉淀，在雨天时沉淀物易被雨水冲走， 减小了合流制管道的维护管理费。 图1-1 直排式合流制排水系统图1-2 截流式合流制排水系统图
25、1-4 不完全分流制排水系统图1-5 半分流制排水系统 排水系统的布置形式正交式截流式平行式分区式分散式环绕式正交式12333河1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 正交式（干管与河流垂直） 截流式12333河4561.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 平行式13河452221.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4.污水厂 5.出水口分区式1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4.泵站 5.污水厂 123345河1.城市边界城市边界 2.干管干管 3.主干管主干管 4.污水厂污水厂 灌溉灌溉河河河1234分散式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 河123456环绕式
