城市水工程概论
城市水工程概论
1.2.3 水工业的特点（p13) • 高新技术化 • 管理科学化
1.3 “城市水工程”学科是水工业的主干学科
蒸 腾
蒸 发
蒸 腾
蒸 腾 蒸 腾
蒸 腾
蒸 腾
蒸 腾 蒸 腾
海上内循环：就是海洋面上的水蒸发 成水汽，进入大气后在海洋上空凝结， 形成降水，又降到海面。
发生领域：海洋及其上空。
降 水
蒸 发
海洋
水循环的类型和环节
3、人类对水循环的影响：
水循环是通过大气中的水汽输送和陆 地上的径流输送而实现的。 目前人类活动对水汽输送几乎没有影 响，而对地表径流输送，下渗，降水等环 节在局部地区却可以施加某些影响。
城市水工程概论
什 么 是 城 市 水 工 程
城市水工程概论
城市水工程概 论
水资源的 保护与利用
给水排水 管道系统
水质工程
城市水工程 概论
建筑给水 排水工程 水工艺设备 及水工艺 过程检测
水工程施
工与经济
基本要求
平时：30% （课堂表现、回 答问题情况、作业）
考试：70%
第1章 城市水工程学科与水工业
（2）水工业工程建设业 • 水资源调控和保护工程 • 取水和输水工程 • 水处理和净化工程 • 供水管网工程和输配工 程 • 污水管网工程和输送工 程 • 雨水管网工程
•污水处理和再生工 程 •污水回用工程 •节水工程 •城市防洪工程 •建筑水工程 •工业水工程 •农业水工程
城市水工程概论讲义
课程名称：城市水工程概论教学目的：通过本课程的学习，使学生能对我国水危机的严峻形势有一个概要的了解；对本学科的主要内容有一个概括的了解；对水工业在新世纪的远大发展前景有一初步的了解；对城市水工程学科要求的基础理论、相关学科、现代科学技术以及高新技术有一个宏观的了解。
教材及参考书：1．教材：《城市水工程概论》中国建筑工业出版社李圭白等编许保玖主审教学参考书：《水资源利用与保护》【李广贺等编2002】《给水排水管网系统》【严熙世等编2002】《给水工程》【严熙世等编2002】《排水工程》【张自杰等编2002】《建筑给水排水工程》【王增长等编2002】《水工艺设备基础》【黄廷林等编2002】《水工程经济》【张勤等编2002】《给水排水工程施工》【郑达谦等编2002】课时安排：基本要求：1了解我国水资源的形势及其特点；2初步了解给排水管道系统的组成、布置方法及主要设计内容；3初步了解水的物理化学处理方法、水及废水处理的常规工艺及新技术；4初步了解建筑组成及敷设原则；5对水工艺设备，水工艺过程监测和控制，水工程施工与经济有相应的了解。
教学方法与手段：课堂教学为主，实践性环节结合到学生的认识实习中。
教具准备：课程主要内容：第1章城市水工程学科与水工业1.1 水的自然循环和社会循环水的自然循环――水利工程学科研究对象水的社会循环――城市水工程学科研究对象1.1.1 水的自然循环淡水的自然循环：水从海洋蒸发，蒸发的水汽被气流输送到大陆，然后以雨、雪等降水形式落到地面，一部分形成地表水，一部分渗入地下形成地下水，一部分又重新蒸发返回大气。
地表水和地下水最终流回海洋。
淡水自然循环示意图：1.1.2 水的社会循环一 水的用途：生活饮用水、工业用水、农业用水二 水的社会循环：人们为了生活和生产的需要，由天然水体取水，经适当处理后，供人们生活和生产使用，用过的水再排回水体，这个循环过程为水的社会循环。
水的社会循环示意图：三 水的社会循环的工程设施1 水资源的保护和利用：用工程措施对水质水量加以保护。
城市水工程概论
《城市水工程概论》课程论文高升（华中科技大学给水排水专业1002班）摘要：本文论述了城市水工程学科的沿革、内涵与未来发展趋向以及城市水工程中的人才应具备的能力和素质，水质处理技术的创新和水工艺自动化控制系统的创新。
Abstract：This paper describe the history,the intension and the future development of the municipal water engineering,also including the capacity and quality the talents should have.It also describe the innovation of the water purify and automation control.关键词：城市水工程、水质、给水排水工程、人才Key words:municipal water engineering,water quality,water supply and drainage,talents1.城市水工程的沿革城市水工程学科是由水工程学科衍变而来的。
水工程学科是以水的自然循环的“水利工程”和以水的采集、净化、生产加工或商品水的水工业作为研究对象的学科。
没有水就没有生命，水是人类社会发展不可缺少和不可替代的宝贵资源。
据统计，每天每人平均需用水2~4升。
为了生活和生产的需要，从天然水体中取水，经过一些处理后，供人们生产和生活使用，用过的水又被排进天然水体。
一般的天然水体相当于一个生态系统，对排进水中的废弃物有一定的净化能力。
由于其净化能力有限，而随着社会对水的需求越来越大，排到天然水体的废弃物越来越多，超过了其净化能力，使水体受到严重污染。
受到污染的水体不能直接被使用，从而影响到了水资源的可持续利用，且加剧了水资源短缺的危机。
水工程学科涵盖了水的自然循环和水的社会循环，它主要包括服务于水的自然循环的“水利工程”以水的社会循环为服务对象，为实现水的社会循环提供所需的工程建设、技术设备、运营管理和技术服务的“水工业”。
建筑设备(城镇给水工程)概论
3
水 源：地下水
4
水 源：溶洞水
5
水 源：地表水
长江
巢湖
6
水 源：地表水
水库
7
地下水取水：管井
1．井室
2．井壁管
3．过滤器
4．沉淀管
5．粘土封闭
6．人工填砾
7．深井泵
8
地下水取水：大口井
9
地下水取水：渗渠
10
地表水取水：岸边式取水构筑物（固定式）
11
地表水取水：河床式取水构筑物（固定式）
82
水头损失的概念
水头损失：单位重量的液体自一断面流到另一断 面克服阻力做功所损失的机械能。
水头损失产生的原因： 一是流体具有粘滞性，产生阻力 二是流动边界的影响
83
沿程阻力和沿程水头损失
在边界沿程无变化（边壁形状、尺寸、过 流方向均无变化）的均匀流段上，产生的流动 阻力称为沿程阻力或摩擦阻力。由于沿程阻力 做功而引起的水头损失称为沿程水头损失。均
pabs1
– p
p=papbsa
pa
77
A
A点压强（按绝对压强考虑）:
p= ρgh+pa 按相对压强考虑：
p= ρgh
绝大部分生活生产处在大气压的环境下，采用相对 压强不必考虑大气压的作用，使计算简化
78
压强的度量
真空压强（gage pressure)—绝对压强小于当地大气压时， 相对压强出现负值，也成为负压，用符号 pv 表示。
h f
iL
i 单位管长的水头损失，又称水力坡度
L - 管长
局部水头损失
h m
ζ
v2
2g
式中ζ为局部阻力系数。
（在长管中局部损失可忽略）
第章城市给排水工程概述-V1
第章城市给排水工程概述-V1第章城市给排水工程概述随着城市化的进程不断加快，城市给排水工程的建设和维护越来越受到人们的重视。
第章城市给排水工程作为一个典型的城市给排水系统，它的建设和运行状况直接关系着城市经济、社会和环境的可持续发展。
下面，我们来一起详细了解一下第章城市给排水工程的概述。
一、给排水工程的基本概述1. 概念给水工程是城市基础设施的重要部分，负责向城市居民提供清洁、卫生、有序的自来水。
而排水工程是将产生的废水收集、输送、处理和排放，旨在保障公众健康和城市环境卫生。
2. 组成给排水工程由输水管网（给水管网、污水管网、雨水管网）、水处理设备和设施、调蓄设施和污泥处理、排放设施等基础设施构成。
3. 功能给水工程提供清洁饮用水，为居民生产生活提供便利；排水工程收集、输送、处理污水，减少城市环境污染，保障公众健康。
二、第章城市给排水工程的建设1. 组成结构第章城市给排水工程主要由给水管网、污水管网和雨水管网协同组成。
其中，给水管网采用地下埋设管道方式，采用环状供水，常见管径约为DN300~DN1200。
而污水管网分为主干管道和支线管道，共同构成一个完整的污水输送网络。
2. 设施建设第章城市给排水工程还包括水处理设施、调蓄设施等。
其中，水处理设施采用MBR技术和水处理塔的组合，能够实现高效、稳定的污水处理过程。
而调蓄设施则以湖泊、蓄水池、绿地水系等方式实现多目的地处理，为城市空气质量、景观开发等提供了丰富的资源。
3. 运行管理第章城市给排水工程的运行管理主要由集中管控系统和控制中心实现。
通过实时、长程信号传输，对给排水、电力、油气等城市基础设施进行精细化管理。
三、第章城市给排水工程的优势1. 技术创新第章城市给排水工程始终关注技术创新和管理创新的实践，实现了环境保护、能源节约和多目的的协调发展。
2. 合理配置第章城市给排水工程旨在实现水资源的可持续利用，采用合理配比、差异化管理的方式，有益于提高供水质量、污水排放效率等方面的指标。
城市水工程概论
技术的转化。
吸引和利用多种渠道的资金，采取不同模式促进城市水行业的发
（2）用水效率低 浪费严重
管网陈旧，全国管网漏损率为20%以上。还存在相当程度的浪 费现象，尤其是宾馆、学校和商业等公共用水部分。
可以说，以目前给排水单位的财政能力难以适应面临的挑战。为了
保障给水排水事业的健康发展，90年代中期，我国一些学者提出了
“水工业”的理念。也就是传统的给水排水事业向水工业转型。
1000亿美元，占整个环保制造业的60%。
给水排水专业与城市水工程之间的关系
海河
39.5
Ⅰ～Ⅲ类
100% 80% 60% 40% 20% 0% 珠江 长江 81.8 6.1 12.1 17.5 10.7 13.6
Ⅳ、Ⅴ类
劣Ⅴ类
17.9 39.5 40.6 53.9 71.4 74.4 29.7 24.6 37.5 28.6 12.5 0.0 辽河 海河 太湖 滇池 巢湖 33.3 50.0 50.0
25.6
25.9
0%
长江
黄河
珠江
淮河
海河
54.6 41.9
16.7
71.8 31.8
29.7 18.6 7.7
Ⅰ～Ⅲ类
Ⅳ类
松花江
Ⅴ类
劣Ⅴ类
21.5
黄河 松花江 淮河
Ⅰ～Ⅲ类
Ⅳ、Ⅴ类
劣Ⅴ类
2003年
2007年
辽河
水源水质的污染，使传统的给水处理工艺受到挑战，出厂水（自 来水）水质存在问题：如水的感观不良，有异臭异味，存在环境 激素类物质和致病微生物问题。 随着我国经济的发展，人们对生活质量要求提高，饮用水标准指 标在不断提高，这显然构成了二者之间的矛盾，另外，一些高精 密加工产业的发展对高质水的需求增加。
城市水工程概论
水资源的利用及保护水资源是人类生产生活的最关键资源，可是如今，生态环境遭到严重破坏，水体污染严重，水资源的保护和水污染的治理成为现代社会最关注的问题。
中国是一个干旱缺水严重的国家。
淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。
扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。
到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。
我国水资源短缺、水污染严重、水土流失严重、水价严重偏低、水资源浪费严重。
而且南方水多，北方水少。
西部水少，沿海水多。
随着城市化和经济社会发展，土地被大量占用，非农业灌溉用水需求在急剧增加，农业与工业、农村与城市、生产与生活、生产与生态等诸多用水矛盾进一步加剧。
尽管中国采取了最严格的耕地保护措施，但大量的农田和农业灌溉水源被城市和工业占用，耕地资源减少的势头难以逆转，水资源短缺的压力进一步增大。
如今，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。
而且水环境恶化的趋势也没有得到有效的遏制。
全国水土流失面积367万平方公里，占国土面积的38％。
全国近一半河段和九成的城市水域受到不同程度的污染。
水环境的恶化，破坏了生态系统，进一步加剧了水资源紧缺的矛盾。
随着我国人口的增加，经济的发展和城市化进程的加快，我国水资源形势将更为严峻，以水资源紧张、水污染严重和洪涝灾害为特征的水危机已经成为我国可持续发展的重要制约因素，成为实现新时期经济社会发展目标具有基础性、全局性和战略性的重大问题。
然而，中国水土流失尚未得到有效控制，生态脆弱。
《城市水工程概论》课程教学大纲.doc
《城市水工程概论》课程教学大纲—、课程基本信息课程名称：城市水工程概论学时：16课程类别：学科基础课课程性质：限选课适用专业：给水排水工程（4年制本科）二、课程性质、目的与任务“城市水工程概论”是给水排水工程专业的学科基础课程和限选课程。
本课程主要讲述城市水工程学科与水工业、水资源的保护与利用、给水排水管道系统、水质工程、建筑给水排水工程、水工艺设备及水工艺过程监测和控制、水工程施工与经济和城市水工程学科与相关学科的关系等内容。
本课程是在本专业学生学习主要专业课之前开设的一门实践性较强的课程，与认识实习配合共同肩负着专业教育和引导学生顺利进入专业技术学习阶段的任务。
通过本课程学习，使学生能对我国水危机的严峻形势有一个概要的了解，以增强危机感和使命感；使学生能对本学科专业的主要内容和远大发展前景有一个概括地了解，以增强学习的目的性和投身于本学科事业的决心；使学生对本学科专业要求的基础理论、相关学科、现代科学技术，以及高新技术等丰富的科学技术内容有一个宏观的了解, 以提高学习兴趣和增强学习信心。
三、课程的内容及要求、教学重点与难点（一）城市水工程学科与水工业（1）主要教学内容1）水的自然循环和社会循环；2）城市水工程学科体系的组成和任务；3）水工业。
（2）知识点要求了解水的自然循环方式、循环水量及基本特征；理解水与人类社会的关系、水的社会循环方式及实现其良性循环的途径和主要工程设施；掌握城市水工程学科体系的组成和任务；了解水工业的产生、发展和组成。
（3）教学的重点与难点教学重点：水的社会循环；城市水工程学科体系的组成和任务。
教学难点：初步形成对城市水工程学科的认识。
（二）水资源的保护与利用（1）主要教学内容1）水资源的含义与特性；2）我国水资源的概况及其可持续利用的基本方略；3）水资源的开发利用工程；4）水资源的保护与管理。
（2）知识点要求理解水资源的含义与特性；了解我国水资源危机的严峻形势及其可持续利用的基本方略；了解水资源的开发利用工程主要内容；了解水资源的保护与管理基本内容。
第章城市给排水工程概述(1)
第章城市给排水工程概述(1)第章城市给排水工程概述随着城市化进程的不断加快，城市的发展离不开给排水工程的支持。
城市的给排水工程是城市基础设施建设的重要组成部分，是维护城市正常运转的重要保障。
一、城市给水工程城市给水工程是供应城市居民日常生活、工业生产所需要的生活及工业用水。
给水工程包括水源工程、输水管网工程、处理及配水工程等几个主要部分。
1、水源工程城市的用水都需要有稳定的水源支撑，水源工程是城市供水的最基本条件。
水源工程的内容包括水源的调查、勘测、建设、管理及保护等方方面面，城市给水的水源包括各种水库、河流、地下水、农用水等，选址要满足供水的可靠性、稳定性、安全性等因素。
2、输水管网工程输水管网工程是供水系统的“大动脉”。
它把来自不同水源的水汇集到一起，分配到城市各个角落。
输水管网通常分为主管网和配管网两部分，主管网是城市间区域输水的干线，是城市供水的核心部分，配管网则是在主管网的基础上，主要负责城市小区及街道的供水，其工程难度和建设成本相对较低。
3、处理及配水工程城市的自来水需要经过处理及配水工程的多道处理，才能最终达到入户供水的标准。
城市的水处理技术日益成熟，病原体去除率、水质指标达标率与日俱增。
典型的水处理工序包括絮凝、沉淀、滤池、消毒等工序。
城市居民可以直接享受到水的优质服务。
二、城市污水治理工程城市污水处理工程是城市环保的重要组成部分。
随着人口不断增加，城市日益发展，水污染越来越成为城市面临的严重问题。
城市污水治理工程的内容主要包括收集、处理、排放和重复利用。
1、收集和处理收集和处理是城市污水治理的第一步，主要通过污水收集系统收集废水，然后进行初步处理，去除污水中的大颗粒物质，使废水变得更加透明，降低排放对环境的影响。
2、排放废水经过处理之后，需要排放到河流或者河湖中，但是由于水污染的严重性，废水排放有一系列严格的标准和规定，需要符合国家的环保要求，保障人民生命安全和健康。
3、重复利用重复利用对于城市的污水治理非常重要，它不仅有利于节水环保，还能够节约城市的水资源，降低环保压力。
城市给排水工程概述
城市给排水工程概述1. 引言城市给排水工程是指为了保障城市居民的生活、工业生产和环境保护而建设的一系列基础设施工程，包括供水工程、污水处理工程、雨水排水工程等。
城市给排水工程的建设和运营管理是城市发展的重要组成部分，对于人们的生活质量和社会经济的可持续发展起着重要的作用。
2. 城市供水工程城市供水工程主要负责将水资源输送到城市的各个终端供水点，以满足居民、工业和公共设施的用水需求。
城市供水工程主要包括水源工程、输水管网、水处理设施等。
2.1 水源工程水源工程是城市供水的基础，主要负责收集、储存和调度水资源。
常见的水源包括河流、湖泊和地下水。
水源工程通常包括水库、调蓄池和取水设施等。
2.2 输水管网输水管网是连接水源和终端供水点的重要网络，负责将水资源从水源地输送到城市各个区域。
输水管网通常包括输水管道、水泵站和配水设施等。
2.3 水处理设施水处理设施主要负责对水质进行处理，保证供水的安全和卫生。
常用的水处理方法包括澄清、过滤、消毒等。
城市污水处理工程主要负责收集和处理城市产生的废水，将处理后的废水排放到环境中，同时回收利用其中的资源。
城市污水处理工程主要包括污水收集系统和污水处理厂。
3.1 污水收集系统污水收集系统是将城市产生的污水收集起来，输送到污水处理厂进行处理的系统。
污水收集系统通常包括污水管网、污水泵站和污水截流设施等。
3.2 污水处理厂污水处理厂主要负责对收集到的污水进行处理，去除其中的污染物，并回收利用其中的资源。
常见的污水处理工艺包括生物处理、化学处理和物理处理等。
城市雨水排水工程主要负责将城市降雨产生的雨水排放到排水系统中，以减少城市内涝和防止水环境污染。
城市雨水排水工程主要包括雨水收集系统和雨水排水系统。
4.1 雨水收集系统雨水收集系统是将城市降雨收集起来，利用其作为水资源进行储存和利用的系统。
雨水收集系统通常包括雨水收集设施、雨水储存设施和雨水利用设施等。
4.2 雨水排水系统雨水排水系统主要负责将城市降雨排放到排水系统中，以减少对城市生活和交通的影响。
城市给水排水工程概论
城市给⽔排⽔⼯程概论第⼀章给⽔排⽔场站⼯程结构与特点第⼀节场站⼯程结构与施⼯⽅法⼀、给⽔排⽔场站⼯程结构特点（⼀）场站构筑物的构成1.⽔处理（含调蓄）构筑物，是指按⽔处理⼯艺设计的构筑物。
给⽔处理构筑物包括配⽔井、药剂间、混凝沉淀池、澄清池、过滤池、反应池、吸滤池、清⽔池、⼆级泵站等；污⽔处理构筑物包括⽔闸井、进⽔泵房、格筛间、沉砂池、初沉淀池、⼆次沉淀池、曝⽓池、氧化沟、⽣物塘、消化池、沼⽓储罐等。
2.⼯艺附属构筑物：是指主体结构的⾛道平台、梯道、设备基础、导流墙（槽）、⽀架、盖板、栏杆等细部结构的⼯程。
各类⼯艺井（如吸⽓井、泄空井、浮渣井）管廊桥架、闸槽、⽔槽、堰⼝、穿孔、孔⼝等。
3.附属构筑物，分为⽣产辅助性建筑物和⽣活辅助性建筑物。
⽣产辅助建筑物是指各项机电设备的建筑⼚房如⿎风机房、污泥脱⽔机房、发电机房、变配电设备房及化验室、控制室、仓库、料场等；⽣活辅助性建筑物包括综合办公楼、⾷堂、浴室、职⼯宿舍等；4.配套⼯程：指为⽔处理⼚⽣产及管理服务的配套⼯程：包括⼚区道路、⼚区给排⽔、照明、绿化等⼯程；5.⼯艺管线：指⽔处理构筑物之间，⽔处理构筑物与机房之间的各种连接管线：包括进⽔管、出⽔管、污⽔管、给⽔管、回⽤⽔管、污泥管、出⽔压⼒管、空⽓管、热⼒管、沼⽓管、投药管线等。
（⼆）构筑物结构形式与特点1.⽔处理（调蓄）构筑物和泵房多采⽤地下或半地下钢筋混凝⼟结构，特点是构件断⾯较薄，属于薄板或薄壳性结构，配筋率较⾼，具有较⾼的抗渗性和良好的整体性要求，少数构筑物次⽤⼟膜结构如稳定塘等，⾯积⼤且具有⼀定深度，抗渗性要求较⾼。
2.⼯艺辅助构筑物多数采⽤钢筋混凝⼟结构，特点是结构断⾯较薄，构件尺⼨要求精确；少数采⽤钢结构预制，现场安装，如出⽔堰等。
3.辅助性建筑物视具体需要采⽤钢筋混凝⼟结构或砖砌结构，符合房建⼯程结构要求；4.配套的市政公⽤⼯程结构符合相关专业结构与性能要求；5.⼯艺管线中给排⽔管道越来越多才哦你个⽔流性能好、抗腐蚀性⾼、抗地层变位性好的PE管、球墨铸铁管等新型管材。
城市水工程概论03给水排水管道系统
南
水 北 调 2002年12月27日堪称世界之最的特大水利工程，中国南水北调工程 工 正式开工建设。南水北调东线第一期工程和中线第一期工程主体工
程投资1240亿元，工程建成后，将使北方受水地区增加134亿立方
程 米供水能力，
待2050年东、中、西三条线工程最终建成后，调水总量规模为448 亿立方米，接近于在黄淮海平原和西北部地区增加一条黄河的水量。
分两种 树状网：适用于小城镇，郊区，投资小，安全性
差。 环状网：适用于大中城市，安全性好，对特殊用
户必须保持环状网供水。
3．输水管渠布置
指水源→水厂及二级泵站→配水管网的管线（中 间无用户，流量不变）。
要求：
1）应保证不间断供水，单线应有水池，双线有连 接管阀门。
2）尽量使管线最短。 3）避免穿越河谷、铁路、沼泽、滑坡等地段，尽
确定水泵扬程，水塔高度。 5．水泵扬程计算 确定管网控制点（离泵站最远最高的为最不利点）
H = Z控制点- Z吸水位+∑h + H自由
△Z H
控制点
6．给水管道系统优化设计基本概念
优化的含义：综合考虑所需水量、水压的保证性； 供水可靠性；水质安全性；经济性。
标准优化法：在一定的约束条件下，一定年限内 （称投资偿还期）管网造价和管理费之和最小时 的管径，称经济管径。（用数学方法列函数式， 以管网总费用为目标函数求极小值）
水质是达标了，管网却还没有达标，由于杭州 部分地区管网老化，直饮水流入居民家的过程 中，可能会产生二次污染。在一期已改造区域 内，供水部门暂时不提倡居民直接饮用。 “直 饮水”到底何时可以安全饮用，目前还没有确 定。所以，这也是直饮水工程目前最尴尬的地 方。
2．配水管网布置
城市水工程概论04水质工程
第二类污染物的长远影响小于前者，应在排污单位排出口取 样。
根据地面水域使用功能和污废水排放去向，污 水排放分别执行不同标准：
（1）GB3838Ⅰ、Ⅱ类保护区域，一类海域禁止 新建排污口，现有排污口实行总量控制。
（浅池理论）
平流式沉淀池 辐流式沉淀池
斜板管沉淀池
4．2．4 气浮
含油废水——细小悬浮物随气泡上升去除 溶解性污染物——加药使其转化为不溶解的固体颗粒，
再气浮分离（化工冶炼电镀等行业） 分类：
电解气浮——电解水产生H2 、O2气泡 散气气浮—— 微孔曝气
叶轮旋转离心力形成真空，吸入空气 溶气气浮——空气加压溶入水中
（2）排入GB3838Ⅲ类水域，GB3098中二类海 域的污水执行一级标准；
（3）排入GB3838Ⅳ、Ⅴ类水域，GB3098中三 类海域的污水执行二级标准；
（4）排入设置二级污水处理厂的城镇下水道执行 三级标准；
（5）排入未设置二级污水厂的城镇下水道按接纳 水体的要求分别执行一、二级标准；
4．2 水的物理、化学及物化处理方法
4．2．1 格栅和筛网 取水口、污水泵前，（人工清渣 /机械清渣）
回转耙式格栅除污机
4．2．2 混凝和絮凝
混凝机理：电中和（复合亚铁 /硫酸亚铁 /碱式氯化铝）
絮凝机理：链状分子吸附架桥，螯合网捕
1）无机絮凝剂：聚硅酸 /无机氯化铝铁（在水中有残毒形成 二次污染）
2）有机絮凝剂：聚炳烯酰胺/ PAM 3）天然高分子絮凝剂：淀粉衍生物/ 壳聚糖（无毒价廉产泥
地表水环境质量标准（GB3838-2002）
依据地面水域和保护目标将地面水体分为五类： Ⅰ类 主要适用于源头水、国家自然保护区。 Ⅱ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级
城市水工程概论4
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分流制排水系统
将城市污水和雨水采用两个或两个以上排水 管渠系统汇集排除的称分流制排水系统
城市污水通过污水排除系统汇集、输送至污 水处理厂处理后排入水体； 城市雨水通过雨水排除系统汇集后直接排入 水体（初期雨水经简单处理）
雨水支管
污水支管
5 1
2
3
4
河
完全分流制图排1水-3系统分流制排水系统
电化学腐蚀 微生物腐蚀 腐蚀的影响因素 pH值、侵蚀性CO2 、流速
既破坏管道又是水质产生二次污染的主要原因
水管防腐蚀
采用非金属管材，如预应力或自应力钢筋混凝土管、石 棉水泥管、塑料管等
在金属管外表面上涂油漆、水泥砂浆、沥青等，内表面 涂2～3mm改性水泥砂浆，以防止金属和水相接触而产 生腐蚀
四、给水管道系统的主要设计内容 管道系统布置和定线 设计流量计算 求出管道直径 计算管道中水头损失 求出二级泵站扬程及水塔高度 水量调节构筑物容积计算
水 塔 采 录
五、污水的分类
生活污水 工业废水 降（雨）水（初期雨水）
六、排水系统
管道系统 收集和输送废水的设施
污水处理系统 处理和利用废水的设施
金属管≥0.7m
非金属管或金属管 过铁路、重要公路 ≥1～1.2m
十三、管网的技术管理
1、听漏法：听漏棒和电子放大听漏仪 2、分区检漏法 3、区域装表法：每区2000～5000户
4、雷达探测仪测漏法 5、予埋漏水监测仪
水厂
管道结垢与腐蚀
管垢形成生长环 生长环由沉积物、锈蚀物和粘垢组成， 以锈瘤形式存在 腐蚀产生于化学腐蚀
4、价格低廉、使用年限长
水管材料及配件
二、种类 1、铸铁管 灰口铸铁管 经久耐用 较强的耐腐蚀性 使用广 易结垢、质脆
07城市水工程概论
选择题：1.下列技术中不是给水处理和废水处理中采用预处理技术是（）A.混凝技术B.澄清技术C.过滤技术D.电解技术填空题1.给水管道系统的组成：输水管（渠）道、配水管网、泵站、水量调节构筑物、给水管道系统上的附属构筑物。
2.给水系统的总体布局有以下：统一供水系统、分质供水系统、分区供水系统、区域供水系统。
3.配水管网基本布置形式哪两种：树状网、环状网。
4.雨水管渠设计流量与哪些有关：设计暴雨强度、汇水面积、径流系数。
5.给水管材主要有哪些类型：金属管材，混凝土管材，塑料管，金、塑复合管材。
6.雨水管渠设计流量与设计暴雨强度、汇水面积和地面覆盖情况有关。
7.水中的杂质，按其来源不同可分为________，____________和___________。
按杂质尺寸不同，可分为_________，_________和__________。
答案：无机物，有机物，微生物，悬浮物，胶体，溶解物质8.建筑给水系统根据用途可分为：__________，____________和__________答案：生活给水系统，消防给水系统，生产给水系统。
9.10.COD和BOD指的是化学需氧量和生化需氧量。
11.有机物在厌氧微生物作用下转化为甲烷和二氧化碳的过程和分为两个阶段：酸性阶段和碱性阶段。
12.活性污泥法的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。
13.水的处理方法可分为物理方法，化学方法，物理化学方法，生物方法。
14.建筑给排水系统根据用途可分为生活给水系统，消防给水系统，生产给水系统。
15.水工艺设备可分为通用设备，专用设备，一体化设备。
16.配水管网基本布置形式: 树状网环状网17.城市排水体制: 合流制分流制18.将城市污（废）水和降水按要求进行_____、_____和_____的工程称为排水系统。
答案：收集、处理、排放19.水中的杂质，按其来源不同可分为_____、_____和_____。
按杂质尺寸不同，可分为_____、_____和_____。
城市水工程概论5
150 100 50 0 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Year
美国和加拿大，仅
美国日处理量万吨 以上的自来水厂已
有42座。
某饮用水厂膜处理工艺
中水系统
中水系统相对于给水和排水而言，水质介于二者之间
城 镇 中 水 系 统: 中水系统
室外管网
设水箱给水方式（低层建筑）：
外网水量充足，但压力周期性 < 建筑物所需压力（最不利点）
上行下给 下行上给
室外管网
特点：能有效利用城市管网水压，供水安全可靠性较好，但
高位水箱设在屋顶增加了建筑物的负荷，容易造成二次污染
红虫类生物污染
设水泵给水方式（低层建筑）：外网压力经常 < 建筑物所需压力； 建筑物用水量大且比较均匀
小区中水利用系统:
建 筑 中 水 系 统：
小区中水系统：将居住小区居民使用后的各种生活废水和雨 水经处理后，回用于小区内的绿化用水或小区建筑内的厕所 冲洗等。
上世纪60年代在国外开始研究，以日本最为典型
—— 中水道技术
小区中水利用系统
城市给水 生活用水 小区公共 排水系统 中水处理 系统 浇洒绿化 用水 中水供水 系统
冲厕用水
城市排水
雨水调节池 或其他水源
图3-2-2 小区中水系统框图
反渗透直饮水系统：可以生产出较为纯净的水，但在去除
有害物质和致病生物的同时，也去除了对人体有益的微量 元素
超滤直饮水系统：在去除有害物质与致病生物的同时，保 留了一些对人体有益的微量元素，但不能实现对有害物质 的全部去除
超滤直饮水系统
北美超滤自来水厂
城市水工程概论6
污水回用标准，一级B适用于何类水体？
1.试述水的自然循环与水的社会循环的关系 2.图示以河水为水源水的城市自来水厂水处理工 艺流程，并作说明 3 图示城市污水处理工艺流程，并说明各部分 的作用？ 4 .综合性题目一道
小区中水利用系统
城市给水 生活用水 小区公共 排水系统 中水处理 系统 浇洒绿化 用水 中水供水 系统
冲厕用水
城市排水
雨水调节池 或其他水源
图3-2-2 小区中水系统框图
城市水工程概论
水工艺设备及水工艺过程检测和控制
环境科学与工程学院
林 涛
水工艺设备：以水质为核心的水工艺与工程重要 组成部分，是保证水质，提高水处理效率、降低 制水成本的关键
中水系统
中水系统相对于给水和排水而言，水质介于二者之间
城 镇 中 水 系 统: 中水系统
小区中水利用系统:
建 筑 中 水 系 统：
小区中水系统：将居住小区居民使用后的各种生活废水和雨 水经处理后，回用于小区内的绿化用水或小区建筑内的厕所 冲洗等。
上世纪60年代在国外开始研究，以日本最为典型
—— 中水道技术
进行简要说明？
3 高层建筑火灾的特点和自救的设计原则？
4 排（污）水管道系统的主要设计内容有哪些？
5 几种建筑给水方式的适用条件及特点（优缺点） 直接给水、设水泵、设水箱、水泵水箱联合供水
6 《污水综合排放标准》（GB8978-1996）分几级？排 入Ⅲ、Ⅳ类水体分别执行哪级标准？
7《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－
仪器分析手段落后
水质检测带有滞后性，不能适时的反映运行情况
水质参数的自动监控（在线监控） 从最初的流量发展到今天氨氮、pH、浊度、 余氯、TOC等等在线监控
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发生的领域：
陆地及其上空。 陆地及其上空。
城市水工程” 1.3 “城市水工程”学科是水工业的主干学科 城市水工程
• “城市水工程”学科是以水的社会循环为研究对象， 城市水工程”学科是以水的社会循环为研究对象， 水的社会循环为研究对象 以水质为中心，研究其水质和水量的运动变化规律， 以水质为中心，研究其水质和水量的运动变化规律， 以及相关的工程技术问题， 以及相关的工程技术问题，在社会主义市场经济条件 下，以实现水的良性社会循环和水资源的可持续利用 为目标的工程技术学科。 为目标的工程技术学科。 城市水工程学科和水利工程学科的关系(P14) 1.3.1 城市水工程学科和水利工程学科的关系(P14) 1. 水资源方面 2. 取水工程方面 3. 水质方面
• （4）水工业知识产业
• • • • • • • • 工程规划、 工程规划、勘探与设计 产品与设备开发、 产品与设备开发、研制和设计 水资源和水环境评价 技术标准和技术监督 科学研究、 科学研究、科学试验和技术开发 技术和市场信息咨询服务 教育和培训 水工业金融投资服务业
1.2.3 水工业的特点（p13) 水工业的特点（ • 高新技术化 • 管理科学化
1.1水的自然循环和社会循环 1.1水的自然循环和社会循环
1.1.3 水的良性社会循环与水资源的可持续利用 一、水体自净与水体污染 • 一般天然水体是一个生态系统，对排入的废弃物 有一定的净化能力，称为水体的自净能力，一旦 超出水体的自净能力，水质就会恶化，从而使水 体遭受污染。
1.1水的自然循环和社会循环 1.1水的自然循环和社会循环
1.1水的自然循环和社会循环 1.1水的自然循环和社会循环
1.1.4 水的社会循环的工程设施
• 水资源的保护和利用 • 取水工程 • 水泵站 • 给水处理厂 • 调贮构筑物 • 输配水系统
1.1.4 水的社会循环的工程设施
• 建筑水工程 • 工业水工程 • 污水排水系统 • 污水处理厂 • 雨水排水系统 • 城区防洪 • 农业水工程
（3）水工业设备制造业
• 水工业管材与其他器材 • 建筑水工程设备器材 • 优质和安全饮用水净化（成套）专用设备 优质和安全饮用水净化（成套） • 工业水工程专用设备器材 • 农业水工程专用设备器材 • 污水处理和再生（成套）专用设备 污水处理和再生（成套） • 水工业仪器仪表 • 水工业信息、自动控制系统 水工业信息、 • 节水设备与器具 • 工业通用设备 • 水工业药剂
• 1.1.3 水的良性社会循环与水资源的可持续利用 对城市污水与工业废水进行处理， 对城市污水与工业废水进行处理，使其排入水体不 会造成污染，从而实现水资源的可持续利用， 会造成污染，从而实现水资源的可持续利用，称之 水的良性社会循环。 为水的良性社会循环。 • 饮用水污染 • 污水处理 • 农业面源污染 源头治理 中水回用 绿色农业 清洁生产
蒸 发
海洋
水循环的类型和环节
3、人类对水循环的影响： 、人类对水循环的影响：
水循环是通过大气中的水汽输送 水汽输送和陆 水汽输送 地上的径流输送 径流输送而实现的。 径流输送 目前人类活动对水汽输送几乎没有影 响，而对地表径流输送，下渗，降水等环 节在局部地区却可以施加某些影响。 主要措施：修建水库、跨流域调水等。 可以改变水的时空分布，化害为利。
气态水：数量最少，分布最广； 液态水：数量最大，分布次广；
水体
固态水：仅在高纬、高山或特殊条件下 才能存在。பைடு நூலகம்
冰川水 68.69% 其他 水体
地下淡水 30.06%
海洋水 96.53%
2.53%
永冻土底冰0.86% 土壤水 0.05% 湖泊淡水 0.26% 沼泽水 0.03% 河流水 0.006% 生物水 0.003% 大气水 0.04%
如果河流水 真的“ 真的“奔腾 到海不复回” 到海不复回” 了，那么世 界会发生怎 样的变化？ 样的变化？
1. 水圈的组成 水在地理环境中以固态、 水在地理环境中以固态、液态和气态三种形式相 互转化，形成各种水体，共同构成了一个连续但 互转化，形成各种水体，共同构成了一个连续但 不规则的圈层 的圈层。 不规则的圈层。
人们为了生活和生产的需要，由天然水体取水，经适当处理 后，供工人们生产和生活使用，用过的水又排回天然水体， 这就是水的社会循环 水的社会循环。 水的社会循环
水循环与水资源开发利用
—水体 循环 水体 循环—
水的人为循环对自然循环的影响
由于水的人为循环对水的自然循 环会产生一定的影响：表现在： 环会产生一定的影响：表现在： （1）人为的水循环改变了自然循环的途径，其中一部分 人为的水循环改变了自然循环的途径， 水成为不可复原水，减少了自然循环的强度。 水成为不可复原水，减少了自然循环的强度。 （2）回归水的质量状况直接或间接对水循环水质产生影 响，如区域河流与地下水污柒。 如区域河流与地下水污柒。 （3）人为循环对水量的影响突出，对生态环境的影大。 人为循环对水量的影响突出，对生态环境的影大。
3 水循环是自
然界最富动 力作用的循 环运动， 环运动，不 断雕塑地表 形态。 形态。
1.1水的自然循环和社会循环 1.1水的自然循环和社会循环
1.1.2 水的社会循环 一、 家庭生活用水
• 食用：2-4L？ • 洗粮、菜、餐具、洗涤衣物、洗浴、冲厕、清洗房 舍 • 我国城市居民平均140L（人.d）；全球的生活用水 量仅占全球总用水量的8％左右。
海陆间循环：是指海洋水与陆地水之间通
过一系列过程所进行的相互转换运动。 过一系列过程所进行的相互转换运动。这种 循环又称为大循环。 循环又称为大循环。
意义：使得陆地上的
水不断得到补充， 水不断得到补充，水资 源得以再生。 源得以再生。
水汽输送
水汽
降 水 蒸 发
下 渗
• 陆地内循环：降落到大陆上的水，其中 降落到大陆上的水，
三峡大坝
三、水循环的意义 1 水循环运动使自然界的水连续不断地运动、转 水循环运动使自然界的水连续不断地运动、 使地球上各种水体处于不断更新状态。 化，使地球上各种水体处于不断更新状态。
2 水循环是地球上最活跃的能量交换和物质转移过程。 水循环是地球上最活跃的能量交换和物质转移过程。 （1）缓解了高低纬之间热量收支不平衡； ）缓解了高低纬之间热量收支不平衡； （2）把陆地的泥沙、有机物和无机盐类输送到海洋； ）把陆地的泥沙、有机物和无机盐类输送到海洋；
• 四、农业生产用水 • 我国1949年农业用水量占总用水量的比重 为92.7％，1980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。
课后练习
１、下列地理事物直接参与海陆间水循环过程的是（
蒸 腾 蒸 蒸 发 蒸 腾 蒸 腾 蒸 腾 蒸 腾 腾
蒸 蒸 腾 腾
海上内循环： 海上内循环：就是海洋面上的水蒸发 成水汽，进入大气后在海洋上空凝结， 成水汽，进入大气后在海洋上空凝结， 形成降水，又降到海面。 形成降水，又降到海面。 发生领域：海洋及其上空 发生领域 海洋及其上空。 海洋及其上空
二、 公共用水 • 社会公共设施：学校、机关、医院、旅馆、 饭店、浴室、游乐场所 • 公园、广场的水景、浇洒绿地、道路以及消 防。 • 我国城市居民平均70L/（人.d）
三、工业生产用水 • 1. 原料用水 酿酒、饮料、制冰 • 2. 生产工艺用水 制糖、造纸、印染、人造纤维、 有机合成等 • 3.生产过程用水：如洗涤、清洗用水；输送用水； 熄火降温用水 • 4. 锅炉用水：用于供应蒸汽、热水 • 5. 冷却用水：用于冷却设备、冷凝设备、冷凝蒸 汽、气体、冷却液体等 全球工业用水取水量约为总取水量的1／4左右。
随着现代水工业的发展， 随着现代水工业的发展，城市水工程学科也开始 从土木工程学科中分离出来
城市水工程” 1.3 “城市水工程”学科是水工业的主干学科 城市水工程
城市水工程学科和环境学科的关系(P15) 1.3.3 城市水工程学科和环境学科的关系(P15)
环境工程学科是以环境污染防治为研究对象，内容涉及水、 环境工程学科是以环境污染防治为研究对象，内容涉及水、 气、渣、噪声、热、光、电磁辐射等等领域，而水的污染 噪声、 电磁辐射等等领域， 防治仅为其内容之一。 防治仅为其内容之一。 城市水工程学科是以水的社会循环为研究对象， 城市水工程学科是以水的社会循环为研究对象，以水质为 中心，研究其水质和水量的运动变化规律， 中心，研究其水质和水量的运动变化规律，以及相关的工 程技术问题。 程技术问题。
城市水工程概论
什 么 是 城 市 水 工 程
城市水工程概论
城市水工程概 论
给水排水 管道系统 水资源的 保护与利用 水质工程
城市水工程 概论
水工艺设备 及水工艺 过程检测
建筑给水 排水工程 水工程施 工与经济
基本要求
平时： 课堂表现、 平时：30% （课堂表现、回 答问题情况、作业） 答问题情况、作业）
21世纪的朝阳产业 世纪的朝阳产业1.2 21世纪的朝阳产业-水工业
1.2.2 水工业的组成
（1）水工业运营业 • 城镇自来水生产和供应企业 • 工业厂矿供水工程运营部门与企业 • 特种水生产和供应企业 • 城市排水管理单位或企业 • 污水处理和再生单位或企业 • 回用水生产及供应单位或企业 • 建筑水工程运营部门 • 农业水工程运营单位或企业