排水工程概述.ppt

污水处理工培训 楼静 污水处理工职业概况 1 职业定义具备污废水处理基础理论知识和专业综合技能 能够操作和管理各类工业废水处理设施 设备 和小城镇污水处理厂 能将污染的水进行净化处理并达到国家规定的排放标准 或满足国家规定的各类用水标准的操作人员 污水处理工职业概况 2 职业重要性污废水处理设施是消除污废水环境污染的基本手段 是减少污废水中污染物对环境产生危害的重要保障 因此 作为一名操作污废水处理设施的污废水处理工所从事的职业无限光荣并作用重要 污水处理工职业概况 3 职业等级初级工 具有独立执行运行操作的基本能力 在带班班长的带领下 从事污废水处理设施的运行工作 中级工 具有独立解决小型污废水处理设施运行问题的能力 能够带领一班人 执行小型污废水处理设施的运行操作和设备维护及修理 高级工 具有比较全面的污废水处理设施运行的技术能力 管理能力和培训能力 能够全面胜任小型污废水处理设施的运营管理工作 或能够胜任大中型污水处理厂或大型废水处理设施的部分工序的运行操作及管理工作 技师 具有比较深厚的污废水处理基础理论知识和和比较全面的实际操作技能 拥有污废水处理设施运营管理的综合能力和较为丰富的实践经验 能够全面胜任并负责大中型污水处理厂或大型废水处理设施的运营管理技术工作 污水处理工基本要求 1 职业道德遵纪守法 爱岗敬业 努力学习 勤奋工作 严谨求实 一丝不苟 恪尽职守 不断进取 团结协作 安全生产 污水处理工基本要求 2 基础知识水污染防治法律 法规 政策 标准和规范水环境概论与水污染控制基础理论污废水与再生水处理设施的运行管理概述水污染治理环境工程基础理论污废水处理的基本技术 单元操作 典型污废水处理工艺流程与原理水处理机械设备的技术性能与运行要求 污水处理工培训的意义 随着我国经济发展 污水的排放量日益增加 各地纷纷投入资金建设污水处理厂 而目前污水处理厂大都面临着污水处理运营人员短缺 工人技术水平不高等问题 影响了污水处理厂的正常运转 同时随着环境保护部门对污染治理设施运营人员管理的规范 从事污染治理设施运营工作的人员要求必须具有相关的岗位培训证书 不同规模的污染治理设施必须配置一定数量持证人员的要求 为此国家环保总局开展了污染治理设施运营培训工作 排水工程概述 楼静 一 什么是排水工程 人们在生活和生产活动中产生大量污水 污水中含有很多有害物质 极易腐化发臭 污染环境 危害人们的生活和生产 天然降水 在降落及流动过程中也受到一定的污染 如不及时排泄 也会危害人们的生活和生产 因此污水 雨水必须有系统地收集 排除并进行适当的处理和利用 变废为宝 造福人类 收集 输送 处理和排放废水 污水 降水的设施和构筑物称为排水工程 二 排水系统的主要组成部分 1 城市污水排水系统的主要组成部分室内排水系统和设备 室外污水管道系统 污水泵站及压力管道 污水处理与利用构筑物 排入水体的出水口 二 排水系统的主要组成部分 室内排水系统及设备 指室内的各种卫生器具和生产车间排水设备 负责收集建筑内部用水设备所排出的污废水 并将其通过室内排水管道输送至室外污水管中 主要有水封管 支管 立管 干管和出户管 室外污水管道系统 包括街坊 庭院或厂区内的污水管道系统 又称街区污水管道系统 和街道污水管道系统两部分 街区管道系统负责将街区各建筑物出户管排出的污废水汇集并输送至街道污废水管道系统中去 街道管道系统敷设在城市街道下面 其作用是排出各街区污水管道流来的水 街道污废水管道系统由支管 干管 主干管及管道上的附属构筑物组成 二 排水系统的主要组成部分 污水泵站及压力管道 污水在管道中一般靠重力流排出 因此管道需按一定坡度敷设 如受到地形限制 需要将低处污水提升至高处时 就必须设置污水泵站 泵站后的污水如果需要压力输送 应设置压力管道 污水处理与利用构筑物 为了处理和利用污水 污泥所建造的一系列处理构筑物 排入水体的出水口 即排水口 是整个城市排水系统的终点设施 二 排水系统的主要组成部分 2 雨水污水排水系统的主要组成部分房屋的雨水管道系统和设备街坊或厂区雨水管渠系统街道雨水管渠系统排洪沟雨水出水口 二 排水系统的主要组成部分 房屋的雨水管道系统 用来收集和输送屋面雨水 并将其排入街坊或厂区雨水管道中去 主要包括屋面上的天沟 雨水斗和水落管及屋面雨水排水系统 街坊或厂区雨水管道系统 主要包括设置在厂区 街坊或庭院内的雨水管道和收集雨水的雨水口 街坊或厂区雨水管道的作用是收集地面和房屋雨水管道系统排来的雨水 并将其输送至街道雨水管渠系统 二 排水系统的主要组成部分 街道雨水管渠系统 主要包括设置在城市主要街道下的雨水管渠 雨水口等 排洪沟 其作用是将可能危害居住区及厂区的山洪及时拦截并将其引至附近的水体 以保障城区的安全 雨水出水口 设在雨水排水系统终点的构筑物 雨水经出水口向水体排放 二 排水系统的主要组成部分 3 工业废水排水系统的主要组成部分车间内部管道系统和设备 收集各生产设备排出的工业废水 并将其输送至厂区管道系统 厂区管道系统 敷设在厂区地下 用以汇集并输送和车间排出的工业废水 污水泵站及压力管道 废水处理站 是回收和处理工业废水与污泥的综合设施 出水口 如果厂区距自然水体较近 可以将处理后的工业废水通过出水口直接排入水体 三 排水系统的体制 1 排水系统的体制定义 城市的生活污水 工业生产污水和废水以及空中降水所采用的排除方式称为排水体制 分类 合流制 分流制 三 排水系统的体制 合流制排水系统把所有需要排放的水 雨水 生活污水 工业废水等 汇集于同一管道进行排放的排水系统 合流制排水系统又分为直排式合流制排水系统和截流式合流制排水系统 三 排水系统的体制 直排式合流制排水系统将排除的混合污水不经处理和利用 就近排入水体 以往国内外老城市几乎都是采用这种排水系统 对水体污染严重 优点 采用这种系统时 街道下只有一条排水管道 因而管网建设比较经济 又不建污水厂 所以投资一般较低 有时出水口构造复杂 造价较高 但总投资还是较低的 缺点 由于全部污水不经处理直接排入水体 故对水体污染严重 三 排水系统的体制 截流式合流制排水系统污水与雨水合流后排向沿河的截流干管 并在干管上设置雨水溢流井 不降雨水时 污水流入处理厂进行处理 降雨时 管中流量增大 当管内流量超过一定限度时 超出的流量将通过溢流井溢入河道中 该系统即使在雨天 也仅有部分混合污水不经处理直接排入水体 故对水体的污染较直排式合流制有很大的改善 但在多雨的地区 污染可能仍然严重 截流式合流制排水系统 三 排水系统的体制 分流制排水系统雨水由同一管道系统排放 而其他废 污水则由另一独立管道系统汇集 经污水厂处理后排放到天然水体中 形成雨 污分流 由于排除雨水的方式不同 分流制排水系统又分为完全分流制和不完全分流制 三 排水系统的体制 完全分流制 生活污水 工业废水和雨水分别以三个管道来排除 或生活污水与水质相类似的工业污水合流 而雨水则流入雨水管道 特点 完全分流制系统卫生情况好 管内水力条件也较佳 并可以分期建设 减少一次投资 实际采用的较多 缺点 由于管道数增多 投资比合流制增大 同时 因雨水可直接排入河道 初降的雨水较脏 有可能污染河道 三 排水系统的体制 不完全分流制 是城市只设污水排水系统而不设雨水系统 雨水沿街道边沟或明渠排入水体 特点 比较经济 但需具有有利地形时才能采用 在新建城市中 初期采用不完全分流制系统 先解决污水排除问题 随着城市的发展 道路逐渐完善 雨水管也建设起来 改为完全的分流制 这样分期建设排水系统 有利城市的发展 沟道及沟道系统上的构筑物 沟道系统的主要组成部分是沟道 沟道有暗沟和明沟之分 暗沟埋在地下 明沟沿地面修筑 城市和工厂中的沟道主要是暗沟 工厂中也用加盖明沟 明沟上覆盖进水篦板 既可进水 又盖没沟口 使它不妨碍交通 暗沟有沟管和沟渠之分 暗沟系统 根据需要常设置一些附属构筑物 如各种窨井 雨水口 倒虹管 出水口等 泵站则是排水系统中常见的建筑物 沟道及沟道系统上的构筑物 沟管 是预制的圆形管子 圆形管子水力性能好 便于预制 使用材料经济 能承受较大荷载 且运输和养护也较方便 混凝土管钢筋混凝土管陶土管金属管塑料管 沟道及沟道系统上的构筑物 混凝土管 适用于排除雨水 污水 管口通常有承插式 企口式和平口式 直径一般小于450mm 长度多为1m 混凝土管原材料易获得 设备 制造工艺简单 所以被广泛采用 它的缺点是抗蚀性较差 既不耐酸也不耐碱 抗渗性能也较差 管节短 接头多 沟道及沟道系统上的构筑物 钢筋混凝土管 口径500mm以及更大的混凝土管通常都加钢筋 口径700mm以上的管子采用内处二层钢筋 钢筋的混凝土保护层为25mm 钢筋混凝土管适用于排除雨水 污水等 当管道埋深较大或敷设在土质条件不良的地段 以及穿越铁路 河流 谷地时都可采用钢筋混凝土管 从500mm至1800mm 有时甚至做成口径2400mm的大型预制沟管 长度在1 3m之间 管口通常有承插式 企口式和平口式 钢筋混凝土管的钢筋扎成一个架子 有纵向钢筋和横向钢筋 横向钢筋是主要钢筋 沟管的管口形式 沟道及沟道系统上的构筑物 陶土管 由塑性耐火粘土制成 管口通常采用承插式 直径一般小于600mm 长度为0 8 1 0m 在平口端的齿纹和钟口端的齿纹部分都不上釉 以保证接头填料和管壁牢固接合 陶土管能满足污水沟管在技术方面的各种要求 耐酸性很好 适用于排除雨水 污水 特别适用于排除酸性污水 缺点是质碎易碎 不宜敷设在松土中 沟道及沟道系统上的构筑物 金属管 通用的金属管是铸铁管和钢管 由于价格昂贵 一般较少采用 只有在外力很大或对渗漏要求特别高的场合下才采用金属管 如穿过铁路时 在土崩或地震地区 最好用钢管 在贴近给水管道或房屋基础时 一般都采用金属管 此外 在压力管线 倒虹管和水泵出水管 上和施工困难的场合 都常用金属管 沟道及沟道系统上的构筑物 塑料管 由于塑料管具有表面光滑 水力性能好 水头损失小 耐腐蚀 不易结垢 重量轻 加工和接口方便 漏水率低等优点 在排水管道建设中也正在逐步得到应用和普及 塑料排水管的制造材料亦主要是聚丙烯腈 丁二烯 苯乙烯 ABS 聚乙烯 PE 高密度聚乙烯 HDPE 聚丙烯 PP 硬聚氯乙烯 UPVC 等 沟道及沟道系统上的构筑物 在选择沟管时 应尽可能就地取材 采用易于制造 供应充足的 在考虑造价时 不但要考虑沟管本身的价格 还要考虑施工费用和使用年限 如施工条件差的地方就要尽是采用长的管子以减少管的接头 有时 沟管的选择还受技术上的限制 如有内压力的沟段必须用金属管 钢筋混凝土管或石棉水泥管 沟道及沟道系统上的构筑物 沟渠 口径比较大 内径大于1 5m时 通常在现场浇制或砌装 使用的材料可为混凝土 钢筋混凝土 其断面一般不采用圆形 而是根据力学 水力学 经济性和养护管理上的要求来选择沟渠的断面形式 沟道及沟道系统上的构筑物 窨井 又称检查井 这要是为了检查 清通和连接沟道而设置的 检查井设在沟道交汇 转弯 管道尺寸或坡度变化等处 相隔一定距离的直线沟道上也设置窨井 沟道及沟道系统上的构筑物 跌水井 当上下游沟段出现较大的落差时 一般窨井不再适用 改用跌水井连接 跌水井是设有消能设施的窨井 它可以克服水流跌落时产生的巨大冲击力 宜设在直线沟段上 跌水井目前常用的有竖管式和阶梯式两种 竖管式跌水井适用于不大于400mm的沟道 当沟道直径大于400mm时 采用阶梯式跌水井 竖管式跌水井 阶梯式跌水井 沟道及沟道系统上的构筑物 水封井 当工业废水中含有易燃的挥发性物质时 它的沟道空间常出现爆炸性气体 为防止这种气体进入车间 在连接车间内 外沟段的窨井中应设置水封 这种窨井叫水封井 水封井的作用除阻隔易燃气体的流通外 还有阻隔水面游火的功能 防止其蔓延 当排泄这类废水的沟道很长时 在沟道上的适当地点也应设置水封井 水封井 沟道及沟道系统上的构筑物 溢流井 在截流式合流制排水系统中 晴天时 沟道中的污水全部送往污水厂进行处理 雨天时 沟道中的混合污水仅有一部分送入污水厂处理 超过截流沟道输水能力的那部分混合污水不作处理 直接排入水体 在合流沟道与截流沟道的交接处 设置溢流井以完成截流 晴天 和溢流 雨天 的作用 沟道及沟道系统上的构筑物 雨水口 在雨水沟道或合流沟道上收集地面雨水的构筑物 地面上的雨水经过雨水口和连接管流入沟道上的窨井 雨水口的设置位置 应能保证迅速有效地收集地面雨水 一般应设在交叉路口 路侧边沟的一定距离处以及设有道路边石的低洼地方 以防止雨水漫过道路或造成道路及低洼地区积水而妨碍交通 沟道及沟道系统上的构筑物 倒虹管 排水沟道有时会遇到障碍物 如河道 铁路 各种地下设施等 由于排水沟道采用重力流 因此碰到障碍物时 应先考虑较易搬迁的障碍物为其让路 在沟道必须为障碍物让路时 它不能按原来的坡度埋设 而是按下凹折线方式从障碍物下穿过 这种管道称为倒虹管 沟道及沟道系统上的构筑物 出水口 沟道出水口的位置和形式应根据出水水质 水体的水位及其变化辐度 水流方向 下游用水情况 边岸变迁情况和夏季主导方向等因素确定 并要取得当地卫生主管部门和航运管理部门的同意 沟道排水口一般设在岸边 当废水需和受水水体充分混合时 出水口常长距离伸入水体 在伸入水体的出水口处应设置标志 污水沟道的出水口应尽可能淹没水中 使污水和河水混合得较好 同时可以避免污水沿滩流泻 造成环境污染 雨水沟道的出水口应露在水面以上 否则天晴时河水倒灌沟道 造成死水 出水口与河道连接处 一般设置护坡或挡土墙 以保护河岸 固定沟道出口管的位置 排水管渠的运行管理 排水管渠的常见故障 污物淤塞管道 过重的外荷载 地基不均匀沉陷或污水的侵蚀作用 使管渠损坏 裂缝或腐蚀等 排水管渠养护的主要任务是 验收排水管渠 监督排水管渠使用规则的执行 经常检查 冲洗或清通排水管渠 维持其通水能力 修理管渠及其构筑物 并处理意外事故等 排水泵站 沟道按设计的坡度倾斜铺设 在平坦的地区 沟道越埋越深 到某一深度时施工变得复杂 费用猛增 这时 可将下游沟段的高程重新作为起端来设计 上 下游沟段间则用泵站连接 把上洲来止提升至下游沟段内 再者 在总干沟的终端 或者要把废水排入水体 或者要把废水送入污水厂 都需要设泵站提升废水 排水泵站分类 按排水性质划分 污水泵站 排除污废水 雨水泵站 排除雨水 合流泵站 污水 雨水 污泥泵站 提升池底污泥 按控制方式划分 人工控制泵站 手工操作 自动控制泵站 设报警装置 遥控泵站 计算机操作 按规模划分 大型泵站 35kv 最高日排水量超15000m3 中型泵站 10kv 6kv 居中 小型泵站 0 4kv 低于5000m3 排水泵站分类 按作用划分 中途泵站终点泵站按能否自流充水 自灌式泵站非自灌式泵站 需排气 中途泵站 中途泵站 终点泵站 江河 农田 处理厂 水源 水泵 水泵 水源 排水泵站分类 按泵房平面形状划分 圆形泵站 经济 矩形泵站 空间大 泵站按组合情况划分 合建式泵站分建式泵站 圆形 矩形 合建 分建 排水泵站 排水泵站的主要设备是水泵和电机 两者常组成泵组供应 配套设备有配电箱 起重设备 很多污水泵站中常设格栅 排水泵站房屋建筑包括水泵泵组和进水间 两者可合建 也可分建 合建式圆形泵站示意图 排水管渠 格栅 集水池 辅助间 机器间 卧式泵 适用条件 土质好 来水管渠浅优点 卧式泵 自灌式工作 用于中小型泵站缺点 上下不便 易受潮 分建式圆形泵站示意图 排水管渠 格栅 集水池 辅助间 机器间 卧式泵 适用条件 土质差 来水管渠深优点 施工方便 不易受潮缺点 需要抽真空启动 非自灌式 合建式矩形泵站示意图 排水管渠 格栅 集水池 辅助间 机器间 立式泵 适用条件 土质好 来水管渠浅优点 立式泵 自灌式工作缺点 造价高 水力学基础 楼静 水的主要物理性质 1 水的容重和密度物体之间相互具有的吸引力称为万有引力 地球对物体的引力称为重力 或重量G G mg均质流体 单位体积所具有的重量称为容重或重度 用 表示 G v均质流体 单位体积所具有的质量称为密度 用 表示 m v所以 g 水的主要物理性质 一般情况下水的密度随压强和温度而发生的变化很小 故水的密度可以视为常数 工程上通常以一个标准大气压和温度为4 时的最大密度值作为计算值 其数值为1000kg m3 容重则为9 8kN m3 水的主要物理性质 2 粘滞性和粘滞系数在运动状态时 液体质点之间或流层之间就存在相对运动 此时 液体质点之间或流层之间会抗拒相对运动而产生质点之间的内摩擦力 内摩擦力做功而消耗有效机械能 液体的这种特性称为粘滞性 表征液体粘滞性质的系数称为粘滞系数 包括动力粘滞系数 和运动粘滞系数 的单位是m2 s 的单位 N s m2 水的主要物理性质 粘性系数大小与流体种类有关 并随压强和温度的变化而发生变化 对于常见的流体如水 油和空气等 粘性系数随压强的变化不大 一般可以忽略 温度是影响粘性系数的主要因素 温度升高 水的粘性减小 而气体的粘性增大 水的主要物理性质 3 压缩性当压强增大时 水的体积减小 同时密度增大 这一性质称为压缩性 水的压缩性很小 一般不必考虑 即把水看成是不可压缩的 但在某些特殊情况下 这种压缩性就不能忽略不计 例如 水在管道内流动 当阀门突然关闭造成水击时 必须考虑水的压缩性 水击 管道在运行中 突然停泵 关闭阀门和突然停电会使管道内水的流速急剧变化 使压力急剧升高或降低 有时管道中还伴随出现锤击的声音和振动 称之为水击 水的主要物理性质 4 表面张力流体与气体不同 它具有自由表面 而且存在着使自由表面收缩到最小表面形状的力 这种力称为表面张力 由于表面张力的作用 就会产生一种毛细现象 例如水是浸润管壁的流体 它会沿毛细管上升 而水银是不浸润管壁的液体 它会沿毛细管下降 毛细管现象在日常生活和工程技术中有重要作用 表面张力示意图 毛细管现象 流体静力学 一 流体静力学概念研究流体静止或平衡时的力学规律及其工程应用的科学 由于静止流体无相对速度 不呈现粘滞性 不存在切力 也不能承受拉力 故其所受的力只能是压力和重力 二 压强在静水中 取一微小面积 w 其上作用静水压力 P 则面积上的平均压强 当 w无限小时 的极限值即为A点的静水压强 式中 p以N m2表示 称为帕 Pa 即1Pa 1N m2 流体静力学 三 静止流体压强的两个特性 1 静止压强的方向必然沿着作用面的内法线方向 即垂直指向作用面 这是因为静止流体内的应力只能是压应力 2 流体中任一点静水压强的大小与作用的方向无关 换言之 一点上各个方向的压强均相等 这是因为静止流体中某一点受四面八方的压应力而达到平衡 流体静力学 四 流体静力学基本方程 流体静力学 静水压强基本方程意义 静止液体中任意一点的压强等于液面压强和该点深度与容重乘积之和 静止液体内压强随深度按直线规律变化 在静止液体内深度相同 压强也相同 由深度相同即压强相等的各点所构成的面是一水平面 称等压面 如液面压强增加 p 则内部压强也相应增加 p 即液面压强的增量将等值地传到液内各点 流体静力学 静水压强的表示方法 绝对压强 以绝对真空状态为零点起算的压强为绝对压强 用pfd表示 相对压强 以当地大气压强为零点起算的压强称为相对压强 用Pd表示 P pfd pd 一般实际工程多采用相对压强来表示压强大小 如果绝对压强大于大气压强 则相对压强是正值 称正压 其值可用压力表测出 故一般均称表压 反之 绝对压强小于大气压强 则相对压强是负值 称负压 这是一种真空状态 真空的大小用真空度pk表示 Pk pd pfd 流体动力学 一 动力学的基本原理流体动力学是研究流体运动规律的科学 在流体静力学中 压强只与水深有关 或者说与所处空间位置有关在流体动力学中 压强还与运动情况有关 流体动力学 二 流体运动的基本概念流体运动是由无数流体质点的运动所组成的 且各质点之间都有力相互作用 质点上的力和其本身的运动存在一定的规律性 找到其原因 就可以解决运动中的问题 流体动力学 二 流体运动的分类流体运动受其物性和边界条件的影响呈现复杂的运动情况 常根据运动特点对其进行分类 1 根据流动要素 流速与压强 与流行时间分类1 恒定流流场内任一点的流速与压强不随时间变化 而仅与所处位置有关的流体流动称为恒定流 2 非恒定流运动流体各质点的流动要素随时间而改变的运动则称为非恒定流 水位随水的放出而不断改变的水流运动 非恒定流的情况较复杂 水力学上考虑的多为恒定流问题 流体动力学 2 根据流体流速变化分类1 均匀流流体流速的大小和方向沿流线不变的水流称为均匀流 在输送流体的等管径管道内的液流即属